Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к опорам ротора газотурбинного двигателя как авиационного, так и установках промышленного назначения. Сущность изобретения: в упругодемпферной опоре газотурбинного двигателя, включающей упругий элемент, в котором установлено наружное кольцо подшипника и расположены маслоподводящий каналы, а также жиклерный фланец с маслоотводящими каналами, контактирующий с упругим элементом и наружным кольцом подшипника, жиклерный фланец содержит по меньшей мере три выступа, имеющих в сечении Г-образную форму. По меньшей мере один из выступов своей осевой частью образует с упругим элементом плоский канал, соединяющий маслоподводящие и маслоотводящие каналы. В боковом ребре радиальной части фланца выполнено множество отверстий. Технический эффект - повышение надежности двигателя за счет снижения вибрации ротора турбины, которое обеспечивается уменьшением расстояния между диском турбины и подшипником опоры путем снижения осевых размеров масляной полости со стороны диска турбины. 7 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к опорам ротора газотурбинного двигателя как авиационного, так и установках промышленного назначения.

Известна опора турбомашины, в которой наружное кольцо роликоподшипника неподвижно закреплено в корпусе опоры, а масляная полость опоры ограничена фланцами, закрепленными на корпусе опоры с помощью болтов [1]. Однако такая конструкция не обеспечивает демпфирования колебаний ротора и приводит к его повышенным вибрациям и снижению надежности опоры и двигателя.

Наиболее близкой по конструкции к заявляемой является упругодемпферная опора, содержащая подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу турбомашины, а наружное невращающееся запрессовано во внутреннюю втулку демпфера вместе с форсуночным кольцом (упругим элементом). В упругом элементе опоры установлено наружное кольцо подшипника и расположены маслоподводящие каналы. Жиклерный фланец с маслоотводящими каналами контактирует с упругим элементом и наружным кольцом подшипника [2].

Данная конструкция не отвечает требованиям компактности, т.к. для размещения форсуночного кольца с маслоподводящими каналами требуется большой объем масляной полости опоры. Однако при консольном расположении ротора масляная полость опоры должна иметь минимальные осевые габариты со стороны диска турбины, в противном случае наблюдается увеличение теплоотдачи в масло, а также вибрации ротора турбины и снижение надежности турбины и двигателя.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в повышении надежности двигателя за счет снижения вибрации ротора турбины, которое обеспечивается уменьшением расстояния между диском турбины и подшипником опоры путем снижения осевых размеров масляной полости со стороны диска турбины.

Данная задача решается за счет того, что в упругодемпферной опоре газотурбинного двигателя, включающей упругий элемент, в котором установлено наружное кольцо подшипника и расположены маслоподводящие каналы, а также жиклерный фланец с маслоотводящими каналами, контактирующий с упругим элементом и наружным кольцом подшипника, согласно изобретению, жиклерный фланец содержит по меньшей мере три выступа, имеющих в сечении Г-образную форму, при этом по меньшей мере один из выступов своей осевой частью образует с упругим элементом плоский канал, соединяющий маслоподводящие и маслоотводящие каналы, а в боковом ребре радиальной части фланца выполнено множество отверстий.

Выполнение жиклерного фланца, по меньшей мере с тремя выступами, имеющими в сечении Г-образную форму, позволяет зафиксировать этот фланец в окружном, осевом и радиальном направлениях относительно внутренней рессоры без увеличения радиальных и осевых размеров масляной полости.

По меньшей мере один из выступов своей осевой частью образует с упругим элементом плоский канал, соединяющий маслоподводящий и маслоотводящий каналы, что позволяет минимизировать осевые размеры масляной полости.

Выполнение множества отверстий в боковом ребре радиальной части жиклерного фланца дает возможность уменьшить осевой размер полости слива масла, так как множество отверстий работают как гасители пены.

Заявляемая конструкция позволяет минимизировать осевые размеры и объем масляной полости со стороны диска турбины, осуществлять пеногашение при сливе масла, что приводит к снижению вибрации ротора турбины при работе двигателя и повышению надежности его работы.

На фиг. 1 изображена заявляемая упругодемпферная опора. На фиг. 2 показан элемент I по фиг.1 в увеличенном масштабе. На фиг.3 изображено сечение А-А по жиклерному фланцу, а на фиг.4 показан элемент II по фиг. 2 в увеличенном масштабе.

Вид Г по фиг. 4 представлен на фиг. 5. На фиг. 6 показан один из вариантов выполнения жиклерного фланца по сечению Б-Б. На фиг. 7 представлено сечение В-В по фиг. 3.

Упругодемпферная опора 1 состоит из корпуса 2 с закрепленными в ней упругими элементами - рессорой наружной 3 и рессорой внутренней 4. Гайка 5 закрепляет наружное кольцо 6 роликоподшипника 7 и жиклерный фланец 8, в котором выполнены шесть выступов 9, имеющих в сечении Г-образную форму, и по которому работает контактное графитовое кольцо 10 и лабиринт 11, образуя контактное и лабиринтное уплотнения масляной полости 12.

Масляная полость 12 ограничена в осевом направлении крышкой 13, закрепленной на корпусе 2, а крышка 13 ограничена фланцем лабиринта 14,образующим с лабиринтом 15 лабиринтное уплотнение ротора турбины. Для охлаждения кольца упорного 16, по которому работает контактное графитовое кольцо 10, а также для смазки подшипника 7, в жиклерном фланце 8 выполнен маслоотводящий канал 17, на выходе соединенный с масляной полостью 12 подшипника 7, а на входе - с плоским каналом 18, расположенным в осевой части 19 выступа 9 и ограниченным упругим элементом - рессорой внутренней 4.

По поверхности Д фланец 8 центрируется относительно внутренней рессоры 4.

Плоский канал 18 соединен с кольцевой полостью 20 подвода масла с помощью наклонного маслоподводящего канала 21.

Для слива поступающего в масляную полость 12 масла в боковом ребре 22 радиальной части фланца 8 выполнено множество фрезерованных отверстий 23, проходя через которые масло частично отделяется от воздуха, снижая пенообразование. Крышка 13, закрепленная на опоре, образует с элементами опоры полость 24 слива масла, осевая длина δ которой равна 1...3 диаметрам d маслоотводящего канала 17.

Устройство работает следующим образом.

Масло на охлаждение кольца упорного 16 и на смазку подшипника 7 поступает через кольцевую полость 20 и маслоподводящий канал 18. Поскольку выступ 9 размещен над наружным кольцом 6 подшипника 7, он не увеличивает осевой размер масляной полости 12.

Воздушно-масляная смесь, образовавшаяся в результате барботажа в масляной полости 12, охладив кольцо упорное 16 и осуществив смазку подшипника 7, проходит через множество фрезерованных отверстий 23, масло частично отделяется от воздуха и далее стекает через полость 24 слива масла в трубу откачки масла (не показана).

Заявляемая конструкция позволяет выполнять осевой размер полости 24 слива масла минимальным и равным 2...3 мм для двигателей Д-30Ф6 и ПС-90А со скоростью слива масла 1,5 - 4 л/мин, что обеспечивает уменьшение расстояния между диском турбины и подшипником опоры, снижение вибрации ротора турбины, а следовательно, и повышение надежности двигателя.

Источники информации: 1. Г.С.Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, М., "Машиностроение", 1974, стр. 356, рис. 8.65.

2. Авторское свидетельство СССР N 1684548, F 16 C 27/00, F 16 F 9/14, 1991 г.

Формула изобретения

Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя, включающая упругий элемент, в котором установлено наружное кольцо подшипника и расположены маслоподводящие каналы, а также жиклерный фланец с маслоотводящими каналами, контактирующий с упругим элементом и наружным кольцом подшипника, отличающаяся тем, что жиклерный фланец содержит по меньшей мере три выступа, имеющих в сечении Г-образную форму, при этом по меньшей мере один из выступов своей осевой частью образует с упругим элементом плоский канал, соединяющий маслоподводящий и маслоотводящие каналы, а в боковом ребре радиальной части фланца выполнено множество отверстий.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7