Упругодемпферная опора турбины
Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. В упругодемпферной опоре (1) турбины корпус (2) содержит радиальное ребро (7) с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость (10) фланцами (8) и (9) и стенку (11) с пристыкованными к ней трубами (18) подвода воздуха. Стенка (11) выполнена радиальной с плоской поверхностью (19) стыка с трубами (18) подвода воздуха. Между радиальной стенкой (11) и радиальным ребром (7) выполнена упругая цилиндрическая перемычка (20). Отношение среднего диаметра роликоподшипника D к осевой длине цилиндрической перемычки L находится в пределах 2…6. Отношение осевой длины цилиндрической перемычки L к минимальной толщине цилиндрической перемычки h находится в пределах 10…20. Путем снижения термических напряжений в корпусе упругодемпферной опоры повышается ее надежность, а также снижаются паразитные утечки охлаждающего воздуха. 1 ил.
Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.
Известна упругодемпферная опора турбины, корпус которой содержит радиальное кольцевое ребро, к которому присоединены фланцы, ограничивающие масляную полость опоры (патент RU №2414613, МПК F02C 7/06).
Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за повышенных термических напряжений в корпусе опоры.
Наиболее близкой к заявляемой является упругодемпферная опора турбины, корпус которой содержит радиальное ребро с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость опоры фланцами, а также наклонную стенку с пристыкованными к ней трубами подвода воздуха (патент RU №2261350, МПК F02C 7/12, 7/06).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенных термических напряжений в корпусе из-за разницы температуры его элементов, а также повышенные паразитные утечки охлаждающего воздуха, так как трубы стыкуются с наклонной стенкой корпуса по конической поверхности.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности упругодемпферной опоры турбины путем снижения термических напряжений в ее корпусе, а также в снижении паразитных утечек охлаждающего воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что в упругодемпферной опоре турбины, корпус которой содержит радиальное ребро с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость фланцами и стенку с пристыкованными к ней трубами подвода воздуха, согласно изобретению стенка выполнена радиальной с плоской поверхностью стыка с трубами подвода воздуха, а между радиальной стенкой и радиальным ребром выполнена упругая цилиндрическая перемычка, при этом отношение D/L=2…6 и L/h=10…20, где:
D - средний диаметр роликоподшипника,
L - осевая длина цилиндрической перемычки,
h - минимальная толщина цилиндрической перемычки.
Выполнение стенки радиальной с плоской поверхностью стыка стенки с трубами позволяет исключить паразитные утечки охлаждающего воздуха и уменьшить гидравлические потери, так как уменьшаются гидравлические потери на поворот потока воздуха.
Температура охлаждающего воздуха существенно превышает температуру масла в масляной полости, и поэтому температура радиальной стенки существенно превышает температуру радиального ребра корпуса опоры.
Для уменьшения термических напряжений в корпусе опоры между радиальной стенкой и радиальным ребром выполнена упругая в радиальном направлении цилиндрическая перемычка, которая допускает температурные деформации стенки и ребра без образования дополнительных термических напряжений, что повышает надежность конструкции.
При D/L<2 - возможно образование дополнительных термических напряжений между стенкой и ребром корпуса.
При D/L>6 - возрастают осевые габариты опоры.
При L/h<10 - увеличиваются напряжения в цилиндрической перемычке при температурных деформациях стенки и ребра.
При L/h>20 - уменьшается прочность корпуса опоры.
На чертеже изображен продольный разрез упругодемпферной опоры турбины.
Упругодемпферная опора 1 турбины состоит из корпуса 2, в котором установлен внешний упругий элемент 3, а также внутренний упругий элемент 4, в котором размещено наружное кольцо 5 роликоподшипника 6.
Корпус 2 содержит радиальное ребро 7, к которому пристыкованы фланцы 8 и 9, ограничивающие масляную полость 10 роликоподшипника 6. Корпус 2 радиальной стенкой 11 через эксцентриковое кольцо 12 крепится к внутреннему корпусу 13 камеры сгорания 14. Также в стенке 11 выполнены осевые отверстия 15, через которые в воздушную полость 16 поступает охлаждающий воздух 17, который подается по трубам 18, пристыкованным к радиальной стенке 11 по плоской поверхности 19.
Радиальная стенка 11 нагревается до повышенной температуры как за счет теплоотдачи от камеры сгорания 14, так и за счет подогрева от потока охлаждающего воздуха 17, который идет на охлаждение второй рабочей лопатки турбины (не показано) и температура которого значительно превышает температуру масла в масляной полости 10 опоры 1.
Для исключения дополнительных термических напряжений из-за разницы температур между радиальным ребром 7 и радиальной стенкой 11 выполнена упругая и податливая в радиальном направлении цилиндрическая перемычка 20, что повышает надежность упругодемпферной опоры 1.
Работает устройство следующим образом.
При работе упругодемпферной опоры 1 тепловой поток от высокотемпературной камеры сгорания 14 по радиальной стенке 11 корпуса 2 стремится попасть в радиальное ребро 7 и далее - в наружное кольцо 5 роликоподшипника 6, что могло бы снизить надежность опоры 1. Однако этого не происходит, так как протяженная в осевом направлении и тонкостенная в поперечном сечении перемычка 20 между стенкой 11 и ребром 7 способствует рассеиванию теплового потока в окружающее пространство.
Упругодемпферная опора турбины, корпус которой содержит радиальное ребро с пристыкованными к нему ограничивающими масляную полость фланцами и стенку с пристыкованными к ней трубами подвода воздуха, отличающаяся тем, что стенка выполнена радиальной с плоской поверхностью стыка с трубами подвода воздуха, а между радиальной стенкой и радиальным ребром выполнена упругая цилиндрическая перемычка, при этом отношение D/L=2…6 и L/h=10…20, где:
D - средний диаметр роликоподшипника,
L - осевая длина цилиндрической перемычки,
h - минимальная толщина цилиндрической перемычки.
