ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2012 года по МПК F01D25/16 

Описание патента на изобретение RU2469195C1

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками.

Известна опора роторной машины (Патент US 7798724 B2, опубл. 21.09.2010, фиг.1), содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора.

Основной недостаток известной конструкции состоит в том, что для сохранения центрирующей посадки керамического наружного кольца подшипника в корпусе металлического статора создается искусственный натяг в холодном состоянии, уменьшение которого происходит в процессе повышения температуры опоры при работе из-за разности коэффициентов термического расширения керамических и металлических материалов. Поэтому монтаж наружного кольца подшипника возможен только при разогретом корпусе статора. Это затрудняет демонтаж подшипника, что негативно сказывается на эксплуатации опоры при переборках и дефектации.

Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры.

Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.

Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.

Угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора может составлять 40° - 50°.

Кольцевая втулка может быть изготовлена из материала типа «углерод-углерод».

Фланец может быть изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.

Для фиксации наружного кольца подшипника в окружном направлении на другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.

На фигуре изображена опора роторной машины с керамическим подшипником.

Опора роторной машины содержит корпус статора 1, керамический подшипник 2, наружное кольцо 3 которого установлено в корпусе статора 1, фланец 4, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку 5. Наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью корпуса статора 1. Один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность 6, контактирующую с ответной конической поверхностью 7 фланца. Для устранения зазора по наружному кольцу угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки к посадочной поверхности статора составляет 40° - 50°. При угле наклона меньше 40° или больше 50° снижается эффект преобразования радиального термического перемещения фланца в осевое смещение кольцевой втулки и наружного кольца подшипника.

При этом кольцевая втулка может быть изготовлена из композиционного материала, например из материала типа «углерод-углерод».

Фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого, отличается от коэффициента термического расширения керамического материала подшипника. Например, фланец изготовлен из магниевого сплава МЛ10, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше коэффициента термического расширения материала подшипника.

На другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ 8, который входит в ответный паз 9, выполненный в корпусе статора. На другом торце наружного кольца подшипника может быть выполнен паз, в который входит выступ, выполненный на корпусе статора (на чертеже не показан).

Сборка опоры осуществляется следующим образом. В корпус статора 1 по конической поверхности устанавливается наружное кольцо 3 подшипника с учетом попадания выступа 8 в паз 9, тем самым обеспечивается окружная фиксация кольца подшипника. Далее устанавливается кольцевая втулка 5 и фланец 4, который фиксируется в окружном и осевом направлениях.

Предложенная конструкция работает следующим образом.

В процессе повышения температуры между корпусом статора 1 и наружным кольцом 3 образуется зазор. Вследствие более интенсивного радиального расширения фланец 4 по конической поверхности 7 оказывает воздействие на ответную коническую поверхность 6 кольцевой втулки 5. Т.е. радиальное термическое расширение фланца 4 преобразуется в осевое перемещение, смещая кольцевую втулку 5 в сторону наружного кольца подшипника, которая, в свою очередь, смещает наружное кольцо подшипника вправо, тем самым, происходит уменьшение зазора между статором и наружным кольцом подшипника. Это возможно за счет того, что кольцевая втулка выполнена из материала, коэффициент термического расширения которого близок к коэффициенту термического расширения керамического материала, и в несколько раз ниже, чем коэффициент термического расширения материала фланца.

Данное конструктивное решение обеспечивает сохранение посадки и центровки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в широком температурном диапазоне работы опоры и обеспечивает легкость монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника.

Похожие патенты RU2469195C1

название год авторы номер документа
ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ (ВАРИАНТЫ) 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Шмотин Юрий Николаевич
RU2551692C2
РОТОРНО-ПУЛЬСАЦИОННЫЙ АППАРАТ АГАФОНОВА 1999
  • Агафонов Ю.М.
  • Агафонов Н.Ю.
RU2158628C1
ПЕРЕДНЯЯ ОПОРА РОТОРА ВЕНТИЛЯТОРА ДВУХКОНТУРНОГО ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2014
  • Эскин Изольд Давидович
  • Старцев Николай Иванович
  • Фалалеев Сергей Викторович
RU2602470C2
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), каскад уплотнений опоры вала ротора, узел опоры вала ротора, контактная втулка браслетного уплотнения вала ротора, маслоотражательное кольцо вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Поляков Константин Сергеевич
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Багаутдинов Аняс Мухаммедович
  • Кузнецов Игорь Сергеевич
RU2614017C1
РОТОРНО-ЛОПАТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2009
  • Хакимов Виктор Алексеевич
RU2413853C1
Компрессор низкого давления газотурбинного двигателя авиационного типа (варианты) 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Куприк Виктор Викторович
  • Коновалова Тамара Петровна
  • Поляков Константин Сергеевич
  • Савченко Александр Гаврилович
  • Скарякина Регина Юрьевна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2614708C1
ОПОРА ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ), КОРПУС ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КОРПУС РОЛИКОПОДШИПНИКА ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ, КАСКАД УПЛОТНЕНИЙ ОПОРЫ ВАЛА РОТОРА ТУРБОРЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 2015
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Кондрашов Игорь Александрович
  • Манапов Ирик Усманович
  • Орехов Дмитрий Владимирович
  • Скарякина Регина Юрьевна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2603386C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя (варианты), цилиндрическая составляющая вала ротора, внешний стяжной элемент вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Тарвердян Феликс Леникович
  • Шишкова Ольга Владимировна
  • Селиванов Николай Павлович
RU2614018C1
Опора вала ротора компрессора низкого давления газотурбинного двигателя (варианты), корпус опоры вала ротора и корпус шарикоподшипника опоры вала ротора 2016
  • Марчуков Евгений Ювенальевич
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Зенкова Лариса Федоровна
  • Илясов Сергей Анатольевич
  • Кулагин Владимир Николаевич
  • Куприк Виктор Викторович
  • Сахибгареев Альфред Галеевич
  • Скарякина Регина Юрьевна
  • Кузнецов Игорь Сергеевич
RU2614020C1
Автоматическое устройство термомеханического управления радиальным зазором между концами рабочих лопаток ротора и статора компрессора или турбины газотурбинного двигателя 2018
  • Эскин Изольд Давидович
  • Старцев Николай Иванович
  • Фалалеев Сергей Викторинович
RU2691000C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 469 195 C1

Реферат патента 2012 года ОПОРА РОТОРНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относится к газотурбинному двигателестроению и может найти применение в опорах роторов двигателей авиационного и наземного применения с керамическими подшипниками. Технический результат заключается в сохранении посадки керамического наружного кольца подшипника относительно статора в металлическом корпусе при повышении температурного состояния опоры. Дополнительным техническим результатом является обеспечение легкости монтажа и демонтажа наружного кольца подшипника. Технический результат достигается тем, что опора роторной машины, содержащая корпус статора и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, в отличие от известной, содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 469 195 C1

1. Опора роторной машины, содержащая статор и керамический подшипник, наружное кольцо которого установлено в корпусе статора, отличающаяся тем, что дополнительно содержит фланец, закрепленный на корпусе статора, и кольцевую втулку, установленную между фланцем и одним из торцов наружного кольца подшипника, один из торцов кольцевой втулки имеет коническую поверхность, контактирующую с ответной конической поверхностью фланца, а наружная поверхность наружного кольца подшипника выполнена конической и контактирующей с ответной конической поверхностью статора, при этом кольцевая втулка выполнена из композиционного материала, а фланец выполнен из материала, коэффициент термического расширения которого больше, чем у материала подшипника.

2. Опора по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона конической поверхности торца кольцевой втулки относительно посадочной поверхности статора составляет 40-50°.

3. Опора по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая втулка изготовлена из материала типа «углерод-углерод».

4. Опора по п.1, отличающаяся тем, что фланец изготовлен из материала, коэффициент термического расширения которого в 7 раз больше, чем у материала подшипника.

5. Опора по п.1, отличающаяся тем, что на другом торце наружного кольца подшипника выполнен выступ, который входит в паз, выполненный на статоре.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2469195C1

US 7798724 B2, 21.09.2010
US 6966701 B2, 22.11.2005
US 6505974 B2, 14.01.2003
ОПОРА ПОДШИПНИКА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 2001
  • Иванов В.В.
  • Кузнецов В.А.
RU2215886C2
ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ 2008
  • Сергеев Вадим Борисович
  • Жорник Ирина Владимировна
RU2395702C1
ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ 1998
  • Кузнецов В.А.
RU2151896C1

RU 2 469 195 C1

Авторы

Журавлев Григорий Николаевич

Кикоть Николай Владимирович

Фомина Ольга Николаевна

Старков Роман Юрьевич

Даты

2012-12-10Публикация

2011-07-26Подача