Упругая опора ротора турбомашины

Авторы патента:

F01D25/16 - устройство подшипников; установка и крепление подшипников в корпусах (подшипники как таковые F16C)

Владельцы патента RU 2574945:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части. Опора снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров. Изобретение позволяет повысить надежность опоры в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности поломки элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента. 2 ил.

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин.

Известна упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом (через корпус подшипника), выполненным с прорезями, с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющими корпус на наружную и внутреннюю части (патент RU 2529276).

Недостатками известной опоры является недостаточная защищенность элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента, в случае передачи с ротора на статорный элемент радиальных и окружных усилий, превышающих допустимые, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации ротора турбомашины или в результате дефекта подшипника.

Задачей заявленного изобретения является создание упругой опоры ротора турбомашины, в которой устранены описанные выше недостатки.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является повышение надежности опоры в процессе эксплуатации за счет снижения вероятности поломки элементов конструкции, выполняющих функцию упругого элемента.

Указанный технический результат достигается тем, что упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези, с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части, согласно настоящему изобретению она снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров.

Такое конструктивное исполнение позволяет в случае передачи крутящего момента с ротора на статор, а также чрезмерной радиальной нагрузки, за счет выборки зазоров между поверхностями шлицев и ответных шлицев передавать нагрузки на верхнюю часть статорного элемента через крышку, минуя балочки, образованные прорезями на корпусе, чем предотвращает их поломку и повышает надежность опоры.

На фиг. 1 представлен продольный разрез упругой опоры ротора турбомашины.

На фиг. 2 представлено сечение А-А.

Упругая опора ротора турбомашины содержит установленный на валу 1 радиальный подшипник 2, наружное кольцо которого соединено с корпусом 3 (следует отметить, что возможно соединение наружного кольца радиального подшипника 2 как на прямую, так и через промежуточный элемент, например, корпус подшипника, как в прототипе). При этом корпус 3 выполнен с прорезями, с образованием между ними балочек 4, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус 3 на внутреннюю и наружную части. Упругая опора снабжена крышкой 5, жестко соединенной (например, посредством фланцевого соединения) с наружной частью корпуса 3 в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы 6, при этом на внутренней части корпуса 3 выполнены ответные шлицы 7, причем упомянутые шлицы 6 и ответные шлицы 7 размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними, с возможностью выборки упомянутых зазоров.

Во время работы турбомашины при колебаниях вала 1 балочки 4, образованные прорезями на корпусе 3, выполняют функцию упругого элемента за счет своих геометрических параметров. Это является необходимым для получения требуемой жесткости опоры, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вращения вала 1.

При вращении вала 1 с некритической частотой в процессе эксплуатации или стендовых испытаний балочки 4 также участвуют в передаче радиальной нагрузки с вала 1 на наружную часть корпуса 3 по силовой связи: подшипник 2→внутренняя часть корпуса 3→балочки 4→наружная часть корпуса 3.

При передаче крутящего момента с вала 1 на наружную часть корпуса 3, вызванной нештатной работой подшипника 2, и при превышении допустимой радиальной нагрузки с вала 1, обусловленной условиями эксплуатации или испытаний турбомашины, происходит выборка зазоров между поверхностями шлицев 6 и ответных шлицев 7. Это приводит к изменению силовой связи при передаче нагрузки с вала 1 на наружную часть корпуса 3: подшипник 2→внутренняя часть корпуса 3, →крышка 5→наружная часть корпуса 3, исключая из дальнейшей работы балочки 4 на время критических нагрузок.

Упругая опора ротора турбомашины, содержащая установленный на валу радиальный подшипник, наружное кольцо которого соединено с корпусом, в котором выполнены прорези с образованием между ними балочек, сориентированных в радиальном направлении относительно продольной оси опоры, условно разделяющих корпус на внутреннюю и наружную части, отличающаяся тем, что она снабжена крышкой, жестко соединенной с наружной частью корпуса в районе ее наружного диаметра, а в районе ее внутреннего диаметра выполнены шлицы, при этом на внутренней части корпуса выполнены ответные шлицы, причем упомянутые шлицы и ответные шлицы размещены с образованием радиальных и окружных зазоров между ними и с возможностью выборки упомянутых зазоров.

Газотурбинный двигатель содержит опору центрального узла, узел зубчатой передачи и гибкую опору. Опора центрального узла образует внутреннюю кольцевую стенку для осевого контура, содержащую первое монтажное средство.

Турбомашина с вертикальным валом // 2566869

Турбомашина содержит компрессор, первый вал, второй вал, первую турбину и вторую турбину. На первом валу установлено, по меньшей мере, одно турбинное колесо, являющееся частью одного из элементов, выбранных из первой и второй турбин.

Ротор турбомашины // 2563955

Изобретение относится к роторам турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Ротор турбомашины содержит керамический подшипник, две установленные на валу втулки, распорное кольцо, установленное между втулками и контактирующее с ними по торцам, а также выполненный на валу бурт.

Опора ротора турбомашины // 2563954

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины, содержащая подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, корпус с крышкой, в котором установлены обойма и наружное кольцо подшипника, при этом между корпусом и обоймой установлена втулка, выполненная из двух колец и подпружиненная с одного торца в осевом направлении, а другим торцом контактирующая с крышкой, при этом контактирующие торцы близлежащих колец выполнены коническими относительно продольной оси вала.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины // 2563952

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит подшипник и закрепленную на его наружном кольце обечайку, соединенную со статорным элементом при помощи разрезной втулки.

Опора ротора турбомашины // 2561395

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на цапфе ротора компрессора, упругий элемент, установленный в промежуточном корпусе и соединенный с корпусом подшипника посредством фланцевого соединения, а также уплотнения.

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя // 2561368

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя содержит радиально-упорный подшипник, кольцевой элемент и V-образные элементы.

Упругая опора ротора турбомашины // 2561358

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругих опор роторов турбомашин. Упругая опора ротора турбомашины содержит корпус, подшипник, наружное кольцо которого выполнено с фланцем, и упругие элементы.

Подшипник качения для авиационного турбореактивного двигателя, оборудованный средствами осевого удержания своего наружного кольца // 2559953

Конструкция для авиационного турбореактивного двигателя содержит подшипник качения, опору подшипника, вкладыш между наружным кольцом подшипника и опорой, а также средства соединения наружного кольца с опорой и средства, обеспечивающие осевое удержание наружного кольца.

Опора ротора турбомашины // 2555599

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной опоры ротора турбомашины, является упрощение монтажа/демонтажа внутреннего керамического кольца подшипника на ротор/с ротора с сохранением необходимой посадки внутреннего керамического кольца на стальной вал, а также повышение надежности опоры в целом.

Направляющее и уплотняющее устройство, шестеренчатая коробка передач турбомашины и турбомашина // 2578264

Направляющее и уплотняющее устройство, предназначенное для установки в отверстии корпуса, сквозь которое проходит вал в турбомашине, содержит узел из углеволокна. Узел из углеволокна расположен вокруг вала в отверстии корпуса и содержит кольцо, удерживаемое валом, и кольцевую поверхность трения на кольце из углеволокна, установленном в опорной коробке, прикрепленной к корпусу, и на которое оказывается осевое воздействие в направлении кольца. Кольцо содержит цилиндрическую стенку, центрированную и направляемую во время вращения цилиндрической стенкой опорной коробки с возможностью формирования направляющего подшипника скольжения вала. Другие изобретения группы относятся к шестеренчатой коробке передач и турбомашине, содержащих указанное выше направляющее и уплотняющее устройство. Группа изобретений позволяет упростить и снизить массу направляющего и уплотняющего устройства турбомашины. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Опора ротора турбомашины // 2578926

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции межвальных опор роторов турбомашин. Опора ротора турбомашины содержит роликовый подшипник и посадочное кольцо под внутреннее кольцо роликового подшипника. Наружное кольцо роликового подшипника установлено в валу шестерни центральной конической передачи, а внутреннее кольцо зафиксировано на валу турбины в осевом направлении. Посадочное кольцо имеет коэффициент теплового расширения, больший, чем у вала турбины, установлено на последнем и зафиксировано на нем в осевом направлении. Внутренний диаметр посадочного кольца выполнен с эксцентриситетом по отношению к его наружному диаметру, а ось вала турбины совпадает с осью роликового подшипника. Изобретение позволяет исключить проскальзывание межвального роликового подшипника без радиального смещения узла центральной конической передачи. 1 ил.

Упругая опора с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин // 2578935

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции, является повышение надежности опоры в процессе испытаний. Указанный технический эффект достигается тем, что в упругой опоре с регулируемой жесткостью для стендовых динамических испытаний роторов турбомашин, содержащей подшипник, установленный на испытуемом валу (роторе), статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, соединенный со статорным элементом через радиально-упругий элемент типа «беличье колесо», оправку радиально-упругого элемента, выполненную с возможностью перемещения вдоль продольной оси опоры по направляющим, с одного конца закрепленным на статорном элементе, на корпусе подшипника выполнены сквозные отверстия, в которые с зазором установлены направляющие. 1 ил.

Соединительный модуль между приводным валом вентилятора двигателя и подшипником качения // 2594396

Изобретение относится к соединительному модулю (18), расположенному между приводным валом (8) вентилятора авиационного двигателя и подшипником (12b) качения, при этом модуль включает в себя внутренний конструктивный элемент (26), прикрепленный к валу (8) и имеющий ограждающий элемент (32), и наружный конструктивный элемент (46), который прикреплен к подшипнику (12b) и опирается в радиальном направлении на средства (42), установленные на внутреннем конструктивном элементе (26), и ограничивает дорожку (48) качения, которая является комплементарной по отношению к ограждающему элементу (32) для образования вместе с ним шарового соединения (50), удерживаемого в заблокированном состоянии посредством блокирующего приспособления (34), установленного на внутреннем конструктивном элементе и выступающего в радиальном направлении наружу от ограждающего элемента (32), при этом средства, образующие механический предохранитель (37), образуют соединение между приспособлением и ограждающим элементом (32), так что шаровое соединение разблокируется после разрушения данных средств. В соответствии с изобретением радиальные опорные средства (42) добавлены к приспособлению (34). Достигается то, что когда шаровое соединение разблокируется за счет разрушения средств, образующих механический предохранитель, данное шаровое соединение может функционировать оптимальным образом без отрицательного воздействия на него, вызываемого наличием значительных сил сопротивления. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

Радиальная межвальная опора ротора турбомашины // 2596898

Изобретение относится к энергетике. Радиальная межвальная опора ротора турбомашины содержит двухрядный роликовый подшипник, включающий наружное кольцо, установленное в валу шестерни центральной конической передачи, два внутренних кольца, установленные на валу турбины, наружные рабочие поверхности которых выполнены коническими относительно продольной оси опоры, дистанционное кольцо, установленное между внутренними кольцами, два сепаратора, контактирующие друг с другом по торцам и зафиксированные относительно друг друга от проворота, в которых соответственно установлены два ряда конических роликов, причем основания меньшего диаметра конических роликов из разных рядов направлены в противолежащие стороны, при этом в месте стыка торцов сепараторов со стороны их внутреннего диаметра выполнена клинообразная кольцевая канавка, в которой установлено разрезное кольцо, выполненное в поперечном разрезе в виде треугольника, основание которого является его внутренней поверхностью, причем между разрезным кольцом и дистанционным кольцом образован радиальный зазор. Изобретение позволяет обеспечить работоспособность опоры за счет исключения дефекта проскальзывания роликов относительно колец подшипника. 3 ил.

Опора компрессора низкого давления турбомашины // 2596899

Изобретение относится к энергетике. Опора компрессора низкого давления турбомашины, содержащая промежуточный вал, в котором установлена цапфа ротора компрессора и соединена с ним в окружном направлении посредством шлицевого соединения, а в осевом направлении посредством стяжной трубы, последовательно установленные на промежуточном валу шариковый подшипник, графитовое уплотнение, лабиринтное уплотнение, причём уплотнения и внутреннее кольцо шарикового подшипника зафиксированы относительно промежуточного вала в осевом направлении посредством упорного торца и гайки. Изобретение позволяет повысить работоспособность, надежность и технологичность опоры за счет дополнительного контроля соосности и удобства дефектации подшипника и уплотнений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Валопровод турбоагрегата с соединительными муфтами, совмещенными с подшипниковыми опорами скольжения, и опорный или опорно-упорный подшипник такого валопровода // 2597182

Изобретение относится к области энергомашиностроения и теплоэнергетики и может быть использовано при разработке паротурбинных энергоустановок. Валопровод турбоагрегата содержит скрепленные между собой соединительными муфтами и установленные на подшипниковых опорах роторы многоцилиндровой паровой турбины и электрогенератора. Каждая из указанных соединительных муфт объединена с общей для двух стыкуемых ею роторов подшипниковой опорой, причем одно из указанных объединений выполнено в виде опорно-упорного подшипника, а все остальные - в виде опорного подшипника. При этом опорно-упорный подшипник содержит в качестве опорного и упорного элементов вала внешние соответственно цилиндрические и одну из торцевых поверхностей ответных полумуфт соединительной муфты двух стыкуемых смежных роторов, а опорный подшипник скольжения содержит в качестве опорного элемента вала внешние цилиндрические поверхности ответных полумуфт соединительной муфты двух стыкуемых смежных роторов. Изобретение обеспечивает уменьшение длины и металлоемкости валопровода, увеличение жесткости роторов, повышение эффективности и надежности работы соединительной муфты в качестве элемента вала опорного и опорно-упорного подшипников скольжения. 3 н.п. ф-лы, 5 ил.

Радиальная упругая опора ротора турбомашины // 2600190

Изобретение относится к газотурбинным установкам авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор компрессора или турбины. Радиальная упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, а также последовательно установленные на цапфе ротора турбомашины со стороны рабочих колес ротора турбомашины лабиринтное уплотнение, контактное кольцо, с которым взаимодействует контактное графитовое уплотнение, и роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе роликового подшипника. На торце цапфы ротора турбомашины установлено и жестко закреплено упорное кольцо, контактирующее с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Корпусы всех упомянутых уплотнений жестко соединены с корпусом опоры через упругий элемент типа «беличье колесо». Наружное кольцо шарикового подшипника установлено в корпусе шарикового подшипника, выполненного зацело с корпусом роликового подшипника с образованием общего корпуса подшипников, а внутреннее кольцо закреплено на наружном диаметре вспомогательной втулки. Вспомогательная втулка соединена с упорным кольцом посредством расположенных по окружности шарнирных V-образных механизмов, каждый из которых образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, расположенный на диаметре, меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки, а свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом посредством шарнирных соединений. Общий корпус подшипников установлен в упругом элементе типа «беличье колесо», причем между упругим элементом и расположенным непосредственно под ним участком общего корпуса подшипников образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина. Общий корпус подшипников выполнен с возможностью осевого смещения, относительно упругого элемента, ограниченного с одной стороны торцом корпуса контактного графитового уплотнения, а с другой стороны торцом упругого элемента. Торец упругого элемента типа «беличье колесо» и ответная торцевая поверхность общего корпуса подшипников выполнены коническими относительно продольной оси опоры, где основание конуса расположено со стороны рабочих колес ротора турбомашины. Лабиринтное уплотнение, контактное кольцо и внутреннее кольцо роликового подшипника зафиксированы в осевом направлении посредством гайки, установленной по резьбе на цапфе ротора турбомашины и контактирующей с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Изобретение позволяет расширить диапазон работы турбомашины с низким уровнем вибраций. 2 ил.

Радиальная упруго-демпферная опора ротора турбомашины // 2600219

Изобретение относится к газотурбинным установкам авиационного и наземного применения, а именно к конструкции опор компрессора или турбины. Радиальная упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, а также последовательно установленные на цапфе ротора турбомашины со стороны рабочих колес ротора турбомашины лабиринтное уплотнение, контактное кольцо, с которым взаимодействует контактное графитовое уплотнение, и роликовый подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе роликового подшипника. На торце цапфы ротора турбомашины установлено и жестко закреплено упорное кольцо, контактирующее с торцом внутреннего кольца роликового подшипника. Корпусы всех упомянутых уплотнений жестко соединены с корпусом опоры через упругий элемент типа «беличье колесо». Наружное кольцо шарикового подшипника установлено в корпусе шарикового подшипника, выполненного зацело с корпусом роликового подшипника с образованием общего корпуса подшипников, а внутреннее кольцо закреплено на наружном диаметре вспомогательной втулки. Вспомогательная втулка соединена с упорным кольцом посредством расположенных по окружности шарнирных V-образных механизмов, каждый из которых образован двумя качалками, соединенными друг с другом посредством шарнирного соединения. В месте соединения качалок установлен груз, расположенный на диаметре, меньшем, чем диаметр внутреннего кольца вспомогательной втулки, а свободные концы качалок соединены со вспомогательной втулкой и упорным кольцом посредством шарнирных соединений. Общий корпус подшипников установлен в упругом элементе типа «беличье колесо», причем между упругим элементом и расположенным непосредственно под ним участком общего корпуса подшипников образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина. Общий корпус подшипников выполнен с возможностью осевого смещения, относительно упругого элемента, ограниченного с одной стороны торцом корпуса контактного графитового уплотнения, а с другой стороны торцом упругого элемента. Торец упругого элемента типа «беличье колесо» и ответная торцевая поверхность общего корпуса подшипников выполнены коническими относительно продольной оси опоры, где основание конуса расположено со стороны рабочих колес ротора турбомашины. Изобретение позволяет расширить диапазон работы турбомашины с низким уровнем вибраций. 2 ил.

Турбоустановка (варианты ), компрессорный модуль и способ электрического присоединения магнитных подшипников в турбоустановке к внешнему разъему // 2601398

Турбоустановка содержит компрессор (102), содержащий модуль (114), выполненный с возможностью введения скольжением в наружный кожух (112) и извлечения из него. Турбоустановка дополнительно содержит электрический двигатель (104), содержащий вал (108), выполненный с возможностью присоединения к валу (106) компрессора. Через неподвижную часть (126) компрессора или двигателя от первого магнитного подшипника ко второму магнитному подшипнику проходит кабелепровод (124, 212). Кабелепровод содержит электрические кабели (132), выполненные внутри кабелепровода (124, 212) и проходящие от первого конца (124a) кабелепровода (124) к его второму концу (124b), и электрические кабели (125, 151), присоединяющие первый или второй магнитные подшипники к внешнему разъему (130) через электрические кабели (132) кабелепровода (124). Достигается сокращение времени монтажа и демонтажа установки. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.