УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА Российский патент 2001 года по МПК F16C27/00 F16F9/14 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к опорам ротора газотурбинных двигателей.

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, включающая корпус, на котором закреплена крышка с фланцем лабиринта и размещены подшипник и лабиринт опоры с контактным уплотнением. Опора обеспечивает демпфирование колебаний ротора за счет выдавливания масляной пленки из зазора между внутренней и наружной втулками демпфера [2].

Однако недостатком известного устройства являются существенные утечки горячего воздуха в масляную полость упругодемпферной опоры при перемещении ротора двигателя в радиальном направлении, что приводит к ухудшению условий работы подшипника и контактного графитового уплотнения лабиринта опоры и, следовательно, к снижению надежности работы двигателя.

Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности работы двигателя за счет снижения утечек горячего воздуха в масляную полость опоры и улучшения условий работы подшипника и контактного уплотнения лабиринта опоры.

Данная задача решается за счет того, что в упругодемпферной опоре, включающей корпус, на котором закреплена крышка с неподвижным фланцем и размещена упругодемпферная втулка с закрепленным в ней наружным кольцом подшипника, согласно изобретению между указанным наружным кольцом подшипника и упругодемпферной втулкой закреплен с возможностью радиального перемещения относительно указанной крышки подвижный фланец, выполненный с двумя разнесенными радиальными выступами с кольцевыми канавками, в которых размещены упругие разрезные кольца, контактирующие с поверхностью неподвижного фланца с возможностью их перемещения по высоте указанных канавок.

Размещение подвижного фланца, закрепленного между наружным кольцом подшипника и упругодемпферной втулкой с возможностью радиального перемещения относительно крышки, позволяет в 2-3 уменьшать радиальные зазоры между лабиринтом, подвижным фланцем и двойным лабиринтом, тем самым снижая износ контактного уплотнения и утечки горячего воздуха через эти зазоры.

Размещение упругих разрезных колец в кольцевых канавках радиальных выступов подвижного фланца с возможностью их перемещения по высоте канавок позволяет отделять масляную полость, воздушную полость продувки от воздушной полости сброса, тем самым предотвращая перегрев подшипника опоры.

Изобретение иллюстрируется следующими фигурами.

На фиг. 1 изображена заявляемая конструкция упругодемпферной опоры. На фиг. 2 показан элемент 1 на фиг.1 в увеличенном масштабе. На фиг. 3 изображено сечение А-А на фиг.2. Упругодемпферная опора 1 состоит из корпуса 2, в котором закреплена наружная упругодемпферная втулка 3. Через упругие элементы 4 и 5 с помощью фланцев 6 и 7 во втулке 3 с радиальным зазором δ₁ закреплена внутренняя упругодемпферная втулка 8. С помощью гайки 9 во втулке 8 закреплено наружное кольцо 10 подшипника 11 и подвижный фланец 12, который радиальными выступами 13 центрируется по поверхности Д втулки 8. Подвижный фланец 12 размещен между наружным кольцом 10 подшипника 11 и упругодемпферной втулкой 8 и с помощью пластинчатых замков 14 зафиксирован относительно втулки 8 от проворота в окружном направлении.

Масляная полость Б, в которой расположен подшипник 11, отделена от воздушной полости продувки В (холодный воздух) с помощью неподвижного фланца 15 крышки, закрепленного на корпусе 2, подвижного фланца 12, закрепленного на наружном кольце 10 подшипника 11, а также с помощью упругих разрезных колец 16, размещенных в кольцевых канавках 17 с возможностью их перемещения по высоте канавок 17. Кольца 16 беззазорно контактируют с поверхностью М.

Полость Б отделена от полости В с помощью контактного уплотнения, состоящего из графитового кольца 18 и контртела - кольца 19. Графитовое кольцо 13 контактирует с внутренней поверхностью Е подвижного фланца 12.

Полость сброса Г с горячим воздухом отделена от полости продувки В с помощью крышки 20 и системы лабиринтных уплотнений двойного лабиринта 21, установленного на валу 22, и лабиринтных гребешков 23, 24 на фланцах 15 и 12, а также с помощью лабиринта 25, работающего по поверхности Е фланца 12, упругих разрезных колец 27, установленных в кольцевой канавке 26 фланца 12 и контактирующих с поверхностью М. Гребешок 24 фланца 12 образует с двойным лабиринтом 21 лабиринтное уплотнение с радиальным зазором δ₂, a лабиринт 25, установленный на валу 22, образует с поверхностью Е фланца 12 лабиринтное уплотнение с радиальным зазором δ₃.

Исключение наклепа между фланцами 12 и 15 обеспечивается выполнением зазора δ₄ большим, чем зазор δ₁, на величину которого перемещается фланец 12 в радиальном направления.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Горячий воздух из полости Г при работе двигателя стремится попасть в воздушную полость продувки В с холодным воздухом и далее - в масляную полость Б с подшипником 11. Утечки горячего воздуха при этом будут минимальными, что обеспечивается минимальными размерами радиальных зазоров δ₂ и δ₃ при радиальном перемещении подвижного фланца 12 вместе с упругодемпферной втулкой 8. Для уплотнения радиального зазора δ₄ служит пара упругих разрезных колец 16 и 27, расположенных в кольцевых канавках 17, 26, которые при перемещении беззазорно контактируют с поверхностью М неподвижного фланца 15.

В процессе работы двигателя из-за дисбалланса ротора вал 22 перемещается в радиальном направлении, увлекая через подшипник 11 внутреннюю упругодемпферную втулку 8 в пределах радиального зазора δ₁, а вместе с ней и подвижный фланец 12. Фланец 12 перемещается в радиальном направлении синхронно с лабиринтами 21 и 25, установленными на валу 22, поэтому радиальные зазоры δ₂ и δ₃ выполняются минимальной величины. В иной конструкции радиальные зазоры δ₂ и δ₃ пришлось бы увеличивать на величину δ₁ или в 2...3 раза.

Источники информации
1. Г.С. Скубачевский. Авиационные газотурбинные двигатели, "Машиностроение", М., 1969, стр. 384, рис. 8.70а.

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

Изобретение относится к машиностроению, а именно к опорам ротора газотурбинных двигателей. Упругодемпферная опора включает корпус, на котором закреплена крышка с неподвижным фланцем и размещена упругодемпферная втулка с закрепленным в ней наружным кольцом подшипника. Между наружным кольцом подшипника и упругодемпферной втулкой закреплен с возможностью радиального перемещения относительно крышки подвижный фланец. Фланец выполнен с двумя разнесенными радиальными выступами с кольцевыми канавками, в которых размещены упругие разрезные кольца, контактирующие с поверхностью неподвижного фланца с возможностью их перемещения по высоте канавок. Техническая задача, которую решает изобретение, заключается в повышении надежности работы двигателя за счет снижения утечек горячего воздуха в масляную полость опоры и улучшения условий работы подшипника и контактного уплотнения лабиринта опоры. 3 ил.

Упругодемпферная опора, включающая корпус, на котором установлена крышка с неподвижным фланцем и размещена упругодемпферная втулка с закрепленным в ней наружным кольцом подшипника, отличающаяся тем, что между указанным наружным кольцом подшипника и упругодемпферной втулкой закреплен с возможностью радиального перемещения относительно указанной крышки подвижный фланец, выполненный с двумя разнесенными радиальными выступами с кольцевыми канавками, в которых размещены упругие разрезные кольца, контактирующие с поверхностью неподвижного фланца с возможностью их перемещения по высоте указанных канавок.