Силовая свободная турбина

Изобретение относится к газотурбинным двигателям со свободной силовой турбиной авиационного и наземного применения. Силовая свободная турбина включает в себя роликоподшипник, внутреннее кольцо которого закреплено в осевом положении гайкой, а также воздушное лабиринтное уплотнение с лабиринтным кольцом и статорным фланцем лабиринта. Между внутренним кольцом и цилиндрической поверхностью вала установлена промежуточная втулка роликоподшипника с радиальным, направленным к гайке, кольцевым ребром, внутренняя поверхность которого является чередованием плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоских поверхностей втулки по плоским внешним поверхностям вала, внешняя поверхность кольцевого ребра выполнена цилиндрической, с размещением на ней осевого ребра стопорной втулки, которая выполнена с направленным к оси вала ребром, которое также выполнено с внутренней поверхностью из чередующихся между собой плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоскими поверхностями стопорной втулки по плоским внешним поверхностям вала, на промежуточной втулке между внутренним кольцом роликоподшипника и стопорной втулкой установлено лабиринтное кольцо, образующее со статорным фланцем лабиринтное уплотнение с центральной воздушной кольцевой полостью, соединенной на входе с внутренней воздушной полостью вала, а на выходе - через множество лабиринтных гребешков с воздушной полостью газотурбинного двигателя и через единичный лабиринтный гребешок и через С-образную щелевую воздушную полость, образованную цилиндрической частью статорного фланца и охватывающего ее передней частью лабиринтного кольца с коническими внутренними поверхностями - с масляной полостью турбины. Благодаря данному изобретению повышается надежность газотурбинного двигателя путем исключения концентраторов напряжений на валу двигателя при фиксации гайки крепления роликоподшипника в окружном направлении, а также исключается вытекание масла из масляной полости двигателя в воздушную на всех режимах работы двигателя. 5 ил.

 

Изобретение относится к газотурбинным двигателям со свободной силовой турбиной авиационного и наземного применения.

Известен газотурбинный двигатель с опорой роликоподшипника, внутреннее кольцо которого установлено на валу турбины (патент US 2008/0098717, МПК F02K 3/02, опубл. 01.05.2008).

Недостатком такой конструкции является ее низкая надежность, так как при разрушении роликоподшипника возможен обрыв вала турбины из-за его перегрева.

Наиболее близким к заявляемому является газотурбинный двигатель, в котором внутреннее кольцо роликоподшипника установлено на валу двигателя и зафиксировано в осевом положении гайкой, которая в окружном направлении зафиксирована пластинчатым замком, размещенным в осевом пазу вала. На валу также установлено лабиринтное кольцо, составляющее совместно со статорным фланцем лабиринтное уплотнение (патент RU 2250386, МПК F02K 3/06, опубл. 20.04.2005).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность, так как осевой паз в валу является концентратором напряжений, что снижает надежность газотурбинного двигателя из-за возможной поломки вала. Также возможны утечки масла из масляной полости в воздушную полость на пониженных режимах работы, что также снижает надежность газотурбинного двигателя.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности газотурбинного двигателя путем исключения концентраторов напряжений на валу двигателя при фиксации гайки крепления роликоподшипника в окружном направлении, а также исключения вытекания масла из масляной полости двигателя в воздушную на всех режимах работы двигателя.

Техническая задача достигается тем, что в силовой свободной турбине, включающей в себя роликоподшипник, внутреннее кольцо которого закреплено в осевом положении гайкой, а также воздушное лабиринтное уплотнение с лабиринтным кольцом и фланцем лабиринта, согласно изобретения, между внутренним кольцом роликоподшипника и цилиндрической поверхностью вала установлена промежуточная втулка роликоподшипника с радиальным, направленным к гайке, кольцевым ребром, внутренняя поверхность которого является чередованием плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоских поверхностей втулки по плоским внешним поверхностям вала, внешняя поверхность кольцевого ребра выполнена цилиндрической, с размещением на ней осевого ребра стопорной втулки, которая выполнена с направленным к оси вала ребром, которое также выполнено с внутренней поверхностью из чередующихся между собой плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоскими поверхностями стопорной втулки по плоским внешним поверхностям вала, на промежуточной втулке между внутренним кольцом роликоподшипника и стопорной втулкой установлено лабиринтное кольцо, образующее со статорным фланцем лабиринтное уплотнение с центральной кольцевой воздушной полостью, соединенной на входе с внутренней воздушной полостью вала, а на выходе - через множество лабиринтных гребешков с воздушной полостью газотурбинного двигателя и через единичный лабиринтный гребешок и через С-образную щелевую полость, образованную цилиндрической частью статорного фланца и охватывающей ее передней частью лабиринтного кольца с коническими внутренними поверхностями - с масляной полостью турбины.

Установка между внутренним кольцом роликоподшипника и цилиндрической поверхностью вала свободной турбины промежуточной втулки роликоподшипника исключает повреждение вала турбины в случае поломки роликоподшипника, что повышает надежность газотурбинного двигателя.

В предлагаемом изобретении, в отличие от прототипа, выполнение на промежуточной втулке роликоподшипника радиального, направленного к гайке кольцевого ребра, внутренняя поверхность которого является чередованием плоских и цилиндрических поверхностей с контактом по плоским внешним поверхностям вала, позволяет исключить перемещение втулки относительно вала в окружном направлении, что исключает появление дисбаланса ротора высокооборотной свободной турбины; концентрация напряжений на поверхности вала при этом минимальна.

Выполнение внешней поверхности радиального кольцевого ребра промежуточной втулки цилиндрической, на котором установлено осевое цилиндрическое ребро стопорной втулки, позволяет обеспечить концентричность стопорной втулки с валом высокооборотной турбины, что исключает появление дисбаланса ротора на всех режимах работы двигателя.

Выполнение стопорной втулки с радиальным, направленным к оси вала, кольцевым ребром, внутренняя поверхность которого состоит из чередующихся между собой плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоских поверхностей втулки по плоским внешним поверхностям вала, позволяет исключить перемещение стопорной втулки в окружном направлении относительно вала, что позволяет также обеспечить неподвижность в окружном направлении гайки крепления внутреннего кольца роликоподшипника.

Установка между внутренним кольцом роликоподшипника и стопорной втулкой на промежуточной втулке лабиринтного кольца исключает перегрев и поломку вала турбины в случае заклинивания лабиринтного уплотнения, что повышает надежность газотурбинного двигателя.

Выполнение лабиринтного уплотнения масляной опоры роликоподшипника с центральной кольцевой воздушной полостью, соединенной на входе с внутренней воздушной полостью вала турбины, а на выходе через множество лабиринтных гребешков с воздушной полстью газотурбинного двигателя и через единичный лабиринтный гребешок и через С-образную щелевую воздушную полость, образованную цилиндрической частью статорного фланца и охватывающей ее передней частью лабиринтного кольца с коническими внутренними поверхностями - с масляной полостью опоры роликоподшипника, позволяет обеспечить надежную работу лабиринтного уплотнения на всех режимах работы газотурбинного двигателя, включая переходные режимы работы, что повышает надежность газотурбинного двигателя.

На фиг. 1 показан продольный разрез силовой свободной турбины.

На фиг. 2 показан элемент I на фиг. 1 в увеличенном виде.

На фиг. 3 показано сечение А - А на фиг. 2.

На фиг. 4 показано сечение Б - Б на фиг. 2.

На фиг. 5 показан элемент II на фиг. 2 в увеличенном виде.

Силовая свободная турбина 1 включает в себя задний роликоподшипник 2 с внутренним кольцом 3 роликоподшипника 2, которое установлено на промежуточной втулке 4, в свою очередь установленной на внешней цилиндрической поверхности 5 вала 6 ротора 7 турбины 1.

Промежуточная втулка 4 совместно с внутренним кольцом 3, установленным на промежуточной втулке 4, лабиринтным кольцом 8 и стопорной втулкой 9 зафиксированы в осевом направлении установленной на валу 6 гайкой 10, которая зафиксирована в окружном направлении задним хвостовиком 11 стопорной втулки 9.

Промежуточная втулка 4 выполнена с радиальным, направленным к стопорной втулке 9, кольцевым ребром 12, внутренняя поверхность 13 которого выполнена в виде чередующихся между собой плоских 14 и цилиндрических 15 поверхностей с контактами по ответным им плоским наружным поверхностям 16 вала 6. Между цилиндрическими поверхностями 15 кольцевого ребра 12 промежуточной втулки 4 и ответными им цилиндрическими поверхностями 17 вала выполнены радиальные зазоры 18.

Внешняя поверхность 19 кольцевого ребра 12 выполнена цилиндрической, и на ней установлено кольцевое осевое ребро 20 стопорной втулки 9.

Стопорная втулка 9 также выполнена с кольцевым, направленным к оси 21 вала 6 турбины 1, ребром 22, внутренняя поверхность 23 которого также выполнена в виде чередующихся между собой плоских 24 и цилиндрических 25 поверхностей с контактами по ответным им плоским наружным поверхностям 26 вала 6. Между цилиндрическими поверхностями 27 ребра 22 и ответными им цилиндрическими поверхностями 25 вала 6 выполнены радиальные зазоры 28.

Лабиринтное кольцо 8 со статорным фланцем 29 лабиринта совместно образуют лабиринтное уплотнение 30, уплотняющее воздушную полость 31 от масляной полости 32 силовой свободной турбины 1. Лабиринтное уплотнение 30 содержит центральную воздушную кольцевую полость 33, соединенную на входе через радиальные каналы 34, 35 и 36 с внутренней воздушной полостью 37 вала 6, а на выходе через множество лабиринтных гребешков 38 с воздушной полостью 31 и через единичный гребешок 39 и через С - образную щелевую воздушную полость 40, образованную цилиндрической частью 41 статорного фланца 29 и охватывающей ее передней частью 42 лабиринтного кольца 8 с коническими внутренними поверхностями 43 и 44 - с масляной полостью 32 турбины 1.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе силовой свободной турбины 1 на пониженных режимах лабиринтное уплотнение 30 надежно уплотняет масляную полость 32 за счет центробежных сил, действующих на частицы масла в С-образной щелевой воздушной полости 40, так частицы масла сбрасываются коническими поверхностями 43, 44 в масляную полость 32. При повышении режима работы газотурбинного двигателя в лабиринтное уплотнение поступает охлаждающий воздух повышенного давления из внутренней воздушной полости 37 вала 6, что еще более улучшает работу лабиринтного уплотнения 30. В случае касания лабиринтного кольца 8 об статорный фланец 29 и разогрева лабиринтного кольца 8 промежуточная втулка 4, зафиксированная в окружном направлении относительно вала 6 плоскими поверхностями 14, надежно защищает вал 6 от повреждения.

Таким образом, выполнение предлагаемого изобретения с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками заявляемого изобретения, позволяет повысить надежность газотурбинного двигателя путем исключения концентраторов напряжений на валу двигателя при фиксации гайки крепления роликоподшипника в окружном направлении, а также исключить вытекание масла из масляной полости двигателя в воздушную на всех режимах работы двигателя.

Силовая свободная турбина, включающая в себя роликоподшипник, внутреннее кольцо которого закреплено в осевом положении гайкой, а также воздушное лабиринтное уплотнение с лабиринтным кольцом и статорным фланцем лабиринта, отличающаяся тем, что между внутренним кольцом и цилиндрической поверхностью вала установлена промежуточная втулка роликоподшипника с радиальным, направленным к гайке, кольцевым ребром, внутренняя поверхность которого является чередованием плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоских поверхностей втулки по плоским внешним поверхностям вала, внешняя поверхность кольцевого ребра выполнена цилиндрической, с размещением на ней осевого ребра стопорной втулки, которая выполнена с направленным к оси вала ребром, которое также выполнено с внутренней поверхностью из чередующихся между собой плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоскими поверхностями стопорной втулки по плоским внешним поверхностям вала, на промежуточной втулке между внутренним кольцом роликоподшипника и стопорной втулкой установлено лабиринтное кольцо, образующее со статорным фланцем лабиринтное уплотнение с центральной воздушной кольцевой полостью, соединенной на входе с внутренней воздушной полостью вала, а на выходе - через множество лабиринтных гребешков с воздушной полостью газотурбинного двигателя и через единичный лабиринтный гребешок и через С-образную щелевую воздушную полость, образованную цилиндрической частью статорного фланца и охватывающего ее передней частью лабиринтного кольца с коническими внутренними поверхностями - с масляной полостью турбины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к капоту (20) газотурбинного двигателя, способному накрывать конус (24) вентилятора. Упомянутый капот содержит крепежное средство (27, 32, 36), способное входить в зацепление с соединительным средством (28, 33, 39) упомянутого конуса (24), чтобы удерживать упомянутый капот (20) и упомянутый конус (24) скрепленными между собой.

Газотурбинный двигатель содержит двигатель внутреннего контура, внутреннюю гондолу, гондолу вентилятора, вентиляторное сопло с изменяемой площадью сечения, вентилятор и редуктор.

Газотурбинный двигатель содержит секцию вентилятора, зубчатую передачу, предназначенную для приведения в действие секции вентилятора, компрессорную секцию и турбинную секцию.

Газотурбинный двигатель содержит гибкую опору для зубчатой передачи привода вентилятора. Первая турбинная секция имеет первую выходную площадь и способна вращаться с первой скоростью.

Газотурбинный двигатель содержит вентилятор, компрессорную секцию, камеру сгорания, сообщающуюся по текучей среде с компрессорной секцией, турбину привода вентилятора, сообщающуюся с камерой сгорания, редукторную систему, гибкую опору и смазочную систему.

Сужающееся-расширяющееся сопло турбомашины содержит кольцевой центральный конструктивный элемент и кольцевой кожух, коаксиально размещенный вокруг центрального конструктивного элемента таким образом, чтобы ограничивать вместе с ним кольцевой канал потока газов двигателя.

Газотурбинный двигатель содержит вентиляторную секцию и редуктор. Вентиляторная секция содержит вентилятор, выполненный с возможностью вращения вокруг оси.

Газотурбинный двигатель содержит вентилятор, компрессорную секцию, камеру сгорания, сообщающуюся по текучей среде с компрессорной секцией, турбинную секцию, сообщающуюся по текучей среде с камерой сгорания, а также систему изменения скорости.

Газотурбинный двигатель содержит вентиляторную секцию, компрессорную секцию, секцию камеры сгорания и турбинную секцию. Для приведения в движение вентиляторной секции может быть использован редуктор, например, представляющий собой эпициклическую зубчатую передачу, так, чтобы обеспечить возможность вращения вентиляторной секции со скоростью, отличной от скорости вращения турбинной секции.

Газотурбинный двигатель, как правило, содержит вентиляторную секцию, компрессорную секцию, секцию камеры сгорания и турбинную секцию. Для приведения в движение вентиляторной секции может быть использован редуктор, например, представляющий собой эпициклическую зубчатую передачу, так, чтобы обеспечить возможность вращения вентиляторной секции со скоростью, отличной от скорости вращения турбинной секции, и повысить суммарный тяговый КПД двигателя.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям с силовой свободной турбиной. Силовая турбина содержит статор с размещенным в нем роликоподшипником и установленный в роликоподшипнике вал ротора турбины с дисками турбины.

Барабан ротора осевой турбомашины содержит стенку с профилем вращения вокруг оси вращения ротора, образующую пустотелый корпус и содержащую на своей наружной поверхности две кольцевые фиксирующие поверхности для ряда лопаток.

Изобретение относится к узлу уплотнения для использования в газотурбинном двигателе. Узел уплотнения между полостью диска и путепроводом горячего газа секции турбины включает в себя неподвижный узел 12 направляющих лопаток 14 и вращающийся узел 18 рабочих лопаток 20, расположенный ниже по потоку относительно узла 12.

Изобретение относится к газотурбинному двигателю. Газотурбинный двигатель включает в себя множество лопаток, собранных в кольцеобразный ряд лопаток и частично образующих путь горячего газа и путь охлаждающей текучей среды, узел с ответвлениями, расположенный на стороне основания ряда лопаток, и нагнетающие элементы (130), распределенные вокруг узла с ответвлениями, выполненного с возможностью придавать в наиболее узком зазоре пути охлаждающей текучей среды движение потоку охлаждающей текучей среды, текущей через него.

Крыльчатка для турбомашины, такой как турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель самолета, содержит диск (50) ротора, включающий в себя на своей внешней периферии ребра (14) жесткости, ограничивающие гнезда (18) осевого монтажа и радиального удерживания замков лопаток.

Настоящее изобретение относится к уплотнительной втулке (1) для паровой турбины (40). Паровая турбина (40) содержит по меньшей мере ротор (41) турбины и корпус (43) турбины, при этом уплотнительная втулка (1) размещена между валом (42) ротора (41) и корпусом (43) и содержит по меньшей мере два сквозных канала (2, 3), которые проходят от части (4) уплотнительной втулки (1), обращенной к ротору, к части (5) уплотнительной втулки (1), обращенной к корпусу турбины, и выполнены так, что их расположение может соответствовать подобным сквозным отверстиям (44, 45) в корпусе (43) для обеспечения отвода (20) пара турбины (40) через каналы (2, 3) уплотнительной втулки (1) в сквозные отверстия (44, 45) корпуса (43).

В настоящей заявке описан держатель уплотнения, используемый вокруг ряда отверстий в платформе сопловой лопатки турбины, предназначенных для прохождения воздуха. Держатель уплотнения может иметь внутреннюю поверхность, обращенную к платформе и имеющую выполненные на ней пазы, совмещенные с проточными отверстиями платформы, и противоположную внешнюю поверхность, вокруг которой расположено уплотнение.

Изобретение относится к уплотнительной системе паровой турбины для проведения вращающегося вокруг оси вала через неподвижный корпус, причем для уплотнения используется уплотнительная жидкость.

Устройство герметизации для направляющего аппарата турбины газотурбинного двигателя, содержащего ротор турбины, при этом упомянутый направляющий аппарат турбины содержит по меньшей мере одну внутреннюю кольцевую площадку, при этом упомянутый ротор турбины содержит выходной бортик, расположенный по существу в осевом направлении, при этом упомянутое устройство герметизации содержит по меньшей мере один уплотнительный лист, расположенный радиально между внутренней площадкой и выходным бортиком ротора турбины, образуя зазор перекрывания.

Изобретение относится к авиадвигателестроению, в частности к системам охлаждения турбины газотурбинного двигателя. Охлаждаемая турбина газотурбинного двигателя содержит рабочее колесо с каналами подвода охлаждающего воздуха к рабочим лопаткам и сопловой аппарат закрутки.

Изобретение относится к газотурбинным двигателям со свободной силовой турбиной авиационного и наземного применения. Силовая свободная турбина включает в себя роликоподшипник, внутреннее кольцо которого закреплено в осевом положении гайкой, а также воздушное лабиринтное уплотнение с лабиринтным кольцом и статорным фланцем лабиринта. Между внутренним кольцом и цилиндрической поверхностью вала установлена промежуточная втулка роликоподшипника с радиальным, направленным к гайке, кольцевым ребром, внутренняя поверхность которого является чередованием плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоских поверхностей втулки по плоским внешним поверхностям вала, внешняя поверхность кольцевого ребра выполнена цилиндрической, с размещением на ней осевого ребра стопорной втулки, которая выполнена с направленным к оси вала ребром, которое также выполнено с внутренней поверхностью из чередующихся между собой плоских и цилиндрических поверхностей с контактом плоскими поверхностями стопорной втулки по плоским внешним поверхностям вала, на промежуточной втулке между внутренним кольцом роликоподшипника и стопорной втулкой установлено лабиринтное кольцо, образующее со статорным фланцем лабиринтное уплотнение с центральной воздушной кольцевой полостью, соединенной на входе с внутренней воздушной полостью вала, а на выходе - через множество лабиринтных гребешков с воздушной полостью газотурбинного двигателя и через единичный лабиринтный гребешок и через С-образную щелевую воздушную полость, образованную цилиндрической частью статорного фланца и охватывающего ее передней частью лабиринтного кольца с коническими внутренними поверхностями - с масляной полостью турбины. Благодаря данному изобретению повышается надежность газотурбинного двигателя путем исключения концентраторов напряжений на валу двигателя при фиксации гайки крепления роликоподшипника в окружном направлении, а также исключается вытекание масла из масляной полости двигателя в воздушную на всех режимах работы двигателя. 5 ил.

Наверх