УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2010 года по МПК F02C7/06 

Изобретение относится к упругодемпферным опорам газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения.

Известна упругодемпферная опора ротора турбомашины, масляная полость которой со стороны турбины отделена от воздушных полостей лабиринтным уплотнением, причем фланец закреплен на статоре (патент SU №1374857).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность из-за увеличенного радиального зазора между лабиринтом и закрепленным на статоре фланцем, что приводит к повышенным утечкам горячего воздуха со стороны турбины в масляную полость опоры через лабиринтное уплотнение с соответствующим повышением температуры и снижением надежности расположенного в опоре подшипника качения.

Наиболее близкой к заявляемой является упругодемпферная опора газотурбинного двигателя, масляная полость которой со стороны диска турбины отделена от воздушных полостей лабиринтным уплотнением с фланцем, выполненным за одно целое с жиклером и установленным в упругом элементе, а с противоположной стороны - лабиринтным уплотнением с фланцем, установленным на статоре (патент RU №2307947 С2).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, являются повышенные утечки горячего воздуха в масляную полость из-за увеличенных радиальных зазоров между фланцами и лабиринтами уплотнений, как со стороны турбины, так и с противоположной стороны, т.е. со стороны компрессора газотурбинного двигателя.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя за счет снижения паразитных утечек горячего воздуха через лабиринтные уплотнения опоры и увеличения расхода масла, поступающего на беговую дорожку внешнего кольца подшипника.

Сущность изобретения заключается в том, что в упругодемпферной опоре газотурбинного двигателя с лабиринтными уплотнениями масляной полости со стороны турбины и с противоположной стороны, а также с жиклерным фланцем, установленным совместно с внешним кольцом подшипника в упругом элементе опоры, согласно изобретению, фланец лабиринтного уплотнения со стороны турбины выполнен за одно целое с упругим элементом, а жиклерный фланец установлен с противоположной от турбины стороны внешнего кольца подшипника, причем жиклерная часть фланца соединена с уплотняющей частью фланца наклонной стенкой, расположенной с внешней стороны от маслозаборного кольца, при этом угол наклона внутренней поверхности стенки к оси газотурбинного двигателя составляет α=30…80%.

Выполнение фланца лабиринтного уплотнения со стороны турбины за одно целое с упругим элементом опоры позволяет минимизировать радиальные зазоры в лабиринтном уплотнении со стороны турбины, что значительно сокращает тепловые потоки в опору от наиболее теплонапряженного узла газотурбинного двигателя - турбины и повышает надежность упругодемпферной опоры.

Для обеспечения сборки жиклерный фланец устанавливается с противоположной от турбины стороны внешнего кольца подшипника в упругий элемент. При этом радиальные зазоры в лабиринтном уплотнении с жиклерным фланцем получаются несколько больше, чем со стороны турбины (за счет взаимной несоосности внешнего кольца подшипника и жиклерного фланца), но и количество тепла, поступающего в опору через лабиринтное уплотнение, в этом случае меньше (за счет меньшей теплонапряженности узлов), что позволяет снизить температурные градиенты по длине опоры и повысить ее надежность.

Масло на смазку роликоподшипника поступает из жиклера жиклерного фланца в расположенное на валу маслозахватывающее кольцо, откуда по осевым и радиальным каналам подается на смазку сепаратора и беговых дорожек подшипника. Однако при подаче масла в маслозахватывающее кольцо значительная часть масла под действием центробежных сил разбрызгивается и не поступает на смазку подшипника, что снижает надежность упругодемпферной опоры. Соединение же жиклерной части фланца с уплотняющей частью фланца наклонной стенкой с углом наклона внутренней поверхности стенки к оси газотурбинного двигателя, равным 30…80°, позволяет переотражать улетающие из маслоотражательного кольца частицы масла в подшипник, увеличивая таким образом количество масла, поступающего в подшипник, что снижает температуру подшипника и повышает надежность упругодемпферной опоры.

На фиг.1 изображен продольный разрез упругодемпферной опоры.

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

Упругодемпферная опора 1 газотурбинного двигателя состоит из статора 2 с упругим элементом 3, за одно целое с которым выполнены фланцы 4 и 5 лабиринтных уплотнений 6 и 7, расположенных со стороны турбины 8. С противоположной стороны в упругом элементе 3 установлено внешнее кольцо 9 роликового подшипника 10 и жиклерный фланец 11, содержащий жиклерную часть 12 с радиальным жиклером 13 и уплотняющую часть 14, образующую совместно с лабиринтами 15 и 16 лабиринтные уплотнения 17 и 18 масляной полости 19 опоры 1. Жиклерная часть 12 соединена с уплотняющей частью 14 фланца 11 наклонной стенкой 20, внутренняя поверхность 21 которой наклонена к оси газотурбинного двигателя под углом α=30…80°. Наклонная стенка 20 расположена с внешней стороны от маслозаборного кольца 22, расположенного на валу 23 ротора 24 между лабиринтами 15, 16 и внутренним кольцом 25 роликоподшипника 10. Во внутреннем кольце 25 выполнены осевые каналы 26, соединенные на входе с внутренним каналом 27 маслозаборного кольца 22, а на выходе - с радиальными каналами 28. В наклонной стенке 20 для слива масла выполнены отверстия 29.

Работает устройство следующим образом. Масло на смазку подшипника 10 поступает через радиальный жиклер 13 в маслозаборное кольцо 22 и далее, через внутренний канал 27, осевые и радиальные каналы 26 и 28 - на поверхность 30 беговой дорожки внешнего кольца 9 подшипника 10. Однако значительная часть масла в виде частиц масла 31 отражается от маслозаборного кольца 22 ввиду значительных центробежных сил, действующих на ротор 24 и по траектории 32, отражаясь от наклонной поверхности 21 стенки 20, поступает на сепаратор 33 и ролики 34 подшипника 10 и на поверхность 30 беговой дорожки, увеличивая таким образом количество масла, поступающего на смазку и на охлаждение подшипника 10, что повышает надежность опоры 1.

Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя выполнена с лабиринтными уплотнениями масляной полости со стороны турбины. За одно целое с упругим элементом выполнен фланец лабиринтного уплотнения. С противоположной от турбины стороны внешнего кольца роликового подшипника установлен жиклерный фланец. Жиклерная часть фланца соединена с уплотняющей частью фланца наклонной стенкой. Наклонная стенка расположена с внешней стороны от маслозаборного кольца. Угол наклона внутренней поверхности стенки к оси двигателя составляет α=30…80°. Путем снижения утечек горячего воздуха через лабиринтные уплотнения и увеличения расхода масла, поступающего на беговую дорожку внешнего кольца подшипника, повышается надежность упругодемпферной опоры газотурбинного двигателя. 2 ил.

Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя с лабиринтными уплотнениями масляной полости со стороны турбины и с противоположной стороны, а также с жиклерным фланцем, установленным совместно с внешним кольцом подшипника в упругом элементе опоры, отличающаяся тем, что фланец лабиринтного уплотнения со стороны турбины выполнен за одно целое с упругим элементом, а жиклерный фланец установлен с противоположной от турбины стороны внешнего кольца подшипника, причем жиклерная часть фланца соединена с уплотняющей частью фланца наклонной стенкой, расположенной с внешней стороны от маслозаборного кольца, при этом угол наклона внутренней поверхности стенки к оси газотурбинного двигателя составляет α=30…80°.