ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2010 года по МПК F16C27/00 

Изобретение относится к опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известна опора газотурбинного двигателя, уплотнение масляной полости между статором и ротором которой производится с помощью контактных металлических колец (С.А.Вьюнов «Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей», Москва, «Машиностроение», 1981 г., стр.205, рис.4.52).

Недостатком известной конструкции является ее пониженный ресурс из-за увеличенного износа металлических уплотнительных колец.

Наиболее близкой к заявляемой является опора газотурбинного двигателя, уплотнение масляной полости между статором и ротором которой производится контактным графитовым уплотнением, причем роликовый подшипник опоры выполнен с гладким внутренним кольцом и с центровкой сепаратора по радиальным буртикам внешнего кольца, а масляный жиклер жиклерного фланца выполнен с задней стороны внешнего кольца подшипника (патент RU №2191935).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенного износа контактного графитового уплотнения, а также из-за проскальзывания и износа роликов подшипника, вращение которых тормозится трением сепаратора об радиальные буртики внешнего кольца, а также повышенным гидравлическим сопротивлением роликов о масляную пленку увеличенной толщины, накапливающуюся между радиальными буртиками внешнего кольца.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности опоры газотурбинного двигателя путем эффективного охлаждения роликового подшипника и повышения ресурса работы уплотнения.

Сущность технического решения заключается в том, что в опоре газотурбинного двигателя, содержащей уплотнение между статором и ротором, а также роликовый подшипник и статорный фланец с жиклером подвода масла, согласно изобретению, уплотнение выполнено лабиринтным, а жиклер подвода масла установлен с передней стороны подшипника, при этом подшипник выполнен с гладким внешним кольцом и с радиальными буртиками на внутреннем кольце, а также с осевыми и с радиальными каналами подвода масла во внутреннем кольце, причем сепаратор подшипника выполнен с центровкой по буртикам внутреннего кольца, а с задней стороны подшипника между внутренним кольцом и лабиринтом уплотнения установлено маслоотражательное кольцо с наклоном периферийной части в сторону подшипника, при этом отношение D/d=1,01…1,1, где:

D - диаметр по беговой дорожке внешнего кольца подшипника,

d - внутренний диаметр радиального буртика жиклерного фланца с задней стороны внешнего кольца подшипника.

Выполнение уплотнения опоры газотурбинного двигателя между статором и ротором лабиринтным позволяет существенно увеличить ресурс этого уплотнения из-за отсутствия его износа при эксплуатации, что повышает надежность опоры.

Выполнение опоры с жиклером подвода масла с передней стороны подшипника, а также с осевыми и с радиальными каналами подвода масла во внутреннем кольце позволяет снизить температуру внутреннего кольца подшипника и обеспечить интенсивную смазку сепаратора подшипника, что повышает надежность опоры газотурбинного двигателя.

Выполнение роликового подшипника опоры с гладким внешним кольцом и с радиальными буртиками на внутреннем кольце, а также с центровкой сепаратора по буртикам внутреннего кольца позволяет повысить надежность подшипника за счет исключения проскальзывания роликов роликоподшипника и уменьшения температуры подшипника за счет снижения тепловыделения при его работе путем оптимизации толщины масляной пленки на беговой дорожке внешнего кольца.

Установка с задней стороны подшипника маслоотражательного кольца с наклоном его периферийной части в сторону подшипника повышает надежность маслоотражательного кольца за счет повышения его жесткости, а также снижает паразитные утечки масла, которое с маслоотражательного кольца поступает на беговую дорожку внешнего кольца роликоподшипника.

При D/d<1,01 - увеличиваются паразитные утечки масла и излишне снижается толщина масляной пленки по беговой дорожке внешнего кольца подшипника.

При D/d>1,1 - излишне увеличивается толщина масляной пленки на беговой дорожке внешнего кольца, что повышает трение качения и тепловыделение в работающем подшипнике с соответствующим снижением надежности.

На фиг.1 изображен продольный разрез опоры газотурбинного двигателя.

Нафиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде.

Опора газотурбинного двигателя 1 состоит из статора 2 с установленным в нем жиклерным фланцем 3, в котором гайкой 4 зафиксировано гладкое, т.е. без радиальных буртиков, внешнее кольцо 5 роликового подшипника 6 и установленный с передней стороны от кольца 5 жиклер подвода масла 7. Внутреннее кольцо 8 подшипника 6 выполнено с осевыми 9 и с радиальными 10 каналами подвода масла, а также с передним 11 и с задним 12 радиальными буртиками, по которым центрируется сепаратор 13. С передней стороны от внутреннего кольца 8 подшипника 6 установлено маслоуловительное кольцо 14, а с задней стороны, между кольцом 8 и лабиринтом 15 лабиринтного уплотнения 16 на валу 17 ротора 18 установлено маслоотражательное кольцо 19, периферийная часть 20 которого наклонена в сторону роликов 21 подшипника 6. Для создания масляной пленки 22 оптимальной толщины радиальное ребро 23 фланца 3 по внутренней поверхности 24 выполняется на меньшем диаметре d по отношению к диаметру D поверхности 25 беговой дорожки внешнего кольца 5, что препятствует паразитным утечкам масла через сливные отверстия 26. Маслоотражательное кольцо 19 установлено таким образом в осевом направлении относительно внешнего кольца 5, чтобы при работе опоры 1 частицы масла 27, поступающие на маслоотражательное кольцо 19 из радиальной щелевой полости 28 между сепаратором 13 и радиальным буртиком 12, под действием центробежных сил вновь поступали на поверхность 25 беговой дорожки роликоподшипника 6, что способствует снижению общей прокачки масла через опору 1 газотурбинного двигателя.

Работает устройство следующим образом.

При работе опоры 1 газотурбинного двигателя струя масла из жиклера 7 поступает в установленное на валу 17 маслоуловительное кольцо 14, откуда подается в осевые каналы 9 внутреннего кольца 8, снижая таким образом тепловой поток, поступающий по валу 17 ротора 18 во внутреннее кольцо 8, что способствует снижению температуры подшипника 6 и повышению его надежности. Далее, через радиальные каналы 10 масло поступает в радиальную щелевую полость 28 между буртиком 12 и сепаратором 13, откуда частицы масла 27, отражаясь от кольца 19, поступают на поверхность 25 беговой дорожки внешнего кольца 5, охлаждая таким образом внешнее кольцо 5 подшипника 6, что повышает надежность опоры 1 газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Опора газотурбинного двигателя (1) содержит лабиринтное уплотнение (16) между статором (2) и ротором (18). С передней стороны подшипника (6) установлен жиклер подвода масла (7). Подшипник (6) выполнен с гладким внешним кольцом (5) и с внутренним кольцом (8). Внутреннее кольцо имеет радиальные буртики (11) и (12), а также осевые (9) и радиальные (10) каналы подвода масла. Сепаратор (13) подшипника выполнен с центровкой по буртикам (11) и (12) внутреннего кольца (8). С задней стороны подшипника (6) между внутренним кольцом (8) и лабиринтом (15) уплотнения установлено маслоотражательное кольцо (19) с наклоном периферийной части (20) в сторону подшипника. Отношение диаметра D по беговой дорожке внешнего кольца подшипника к внутреннему диаметру d радиального буртика жиклерного фланца с задней стороны внешнего кольца подшипника равно 1,01…1,1. Путем эффективного охлаждения подшипника повышается надежность опоры газотурбинного двигателя. 2 ил.

Опора газотурбинного двигателя, содержащая уплотнение между статором и ротором, а также роликовый подшипник и статорный фланец с жиклером подвода масла, отличающаяся тем, что уплотнение выполнено лабиринтным, а жиклер подвода масла установлен с передней стороны подшипника, при этом подшипник выполнен с гладким внешним кольцом и с радиальными буртиками на внутреннем кольце, а также с осевыми и с радиальными каналами подвода масла во внутреннем кольце, причем сепаратор подшипника выполнен с центровкой по буртикам внутреннего кольца, а с задней стороны подшипника между внутренним кольцом и лабиринтом уплотнения установлено маслоотражательное кольцо с наклоном периферийной части в сторону подшипника, при этом отношение D/d=1,01…1,1, где
D - диаметр по беговой дорожке внешнего кольца подшипника,
d - внутренний диаметр радиального буртика жиклерного фланца с задней стороны внешнего кольца подшипника.