УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2014 года по МПК F01D25/16 

Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбомашин авиационного и наземного применения.

Известна упругодемпферная опора турбомашины, в которой жиклер подачи масла на подшипник установлен на корпусе опоры (патент RU 2166677, F16C 27/00, F16F 9/14, опубл. 10.05.2001 г.).

Недостатком такой конструкции является ее повышенная сложность и увеличенный вес.

Наиболее близкой к заявляемой является упругодемпферная опора турбомашины, жиклер подачи масла в подшипник которой установлен на внутренней упругой втулке, а щелевая масляная полость между внутренней и внешней упругими втулками соединена с входом в жиклер (патент RU 2189475, Р02С 7/06, опубл. 20.09.2001 г.).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за ухудшения демпфирующих свойств масляной пленки в щелевой полости между внутренней и наружной демпфирующими втулками вследствие снижения давления масла в щелевой полости, соединенной с жиклером, а также в дополнительном подогреве поступающего в жиклер масла, что приводит к снижению вязкости масла и снижению толщины пленки масла на беговой дорожке подшипника с возможностью сухого трения качения, что может привести к выкрашиванию беговой дорожки и тел качения подшипника. Недостатком является также возможность поворота в окружном направлении относительно вала лабиринта, уплотняющего упругодемпферную опору, что может привести к разогреву и поломке вала турбомашины.

Технический результат выражается в повышении надежности за счет исключения снижения давления масла в щелевой масляной демпферной полости и коксообразования, в снижении подогрева масла на входе в масляный жиклер, а также в исключении поворота уплотнительного лабиринта относительно вала турбомашины.

Сущность изобретения заключается в том, что в упругодемпферной опоре турбомашины с ограниченной уплотнительными кольцами щелевой масляной полостью между внешней и внутренней упругими втулками, кольцевой канавкой, соединенной на выходе с установленным на внутренней втулке жиклером подачи масла в подшипник, а также с лабиринтным уплотнением, отделяющим масляную полость опоры от воздушной полости двигателя, щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную полость, расположенную с внешней стороны от жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью, а уплотнительный лабиринт зафиксирован в окружном направлении относительно вала турбомашины радиальной втулкой с Г-образной боковой стенкой, установленной в отверстие стенки вала, при этом L/l=1,5…4, где L - осевая длина демпферной полости; l - осевая длина жиклерной полости.

Выполнение жиклерной полости между демпферной щелевидной полостью и диском турбины исключает снижение давления масла в демпферной масляной полости, исключая возможность коксования масла в указанной полости, поскольку поступающий от диска в упругодемпферную опору турбины тепловой поток уменьшается потоком масла, проходящим через жиклерную полость и далее в жиклер подвода масла в подшипник.

Фиксация уплотняющего масляную полость упругодемпферной опоры лабиринта в окружном направлении относительно вала турбомашины с помощью установленной в отверстие стенки вала радиальной втулки с Г-образной боковой стенкой исключает поворот лабиринта относительно вала в случае задевания лабиринта об ответный ему статорный фланец лабиринта, который может привести к разогреву и поломке вала турбомашины.

Соотношение осевых длин демпферной и жиклерной щелевых полостей должно составлять 1,5…4, т.к. при L/I<1,5 ухудшится демпфирование колебаний вала турбомашины, а при L/I>4 увеличатся осевые габариты упругодемпферной опоры.

На фиг.1 показан продольный разрез упругодемпферной опоры турбомашины, на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 представлен элемент II на фиг.1 в увеличенном виде, а на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3.

Упругодемпферная опора турбомашины 1 состоит из статора 2, в котором установлена внешняя упругая втулка 3 с размещенной в ней внутренней упругой втулкой 4, в которой гайкой 5 зафиксированы наружное кольцо 6 подшипника 7 и жиклерный фланец 8 с жиклером 9 подачи масла в подшипник 7.

С внешней стороны от подшипника 7 между внешней 3 и внутренней 4 упругими втулками расположена глухая демпферная щелевая полость 10 с маслоподводящей канавкой 11, а с внешней стороны от жиклерного кольца 8 - жиклерная щелевая полость 12 с маслоподводящей канавкой 13, соединенной на выходе каналом 14 с жиклером 9 подачи масла в подшипник 7.

Щелевые полости 10 и 12 разделены парными упругими уплотнительными кольцами 15, а с передней и задней стороны ограничены парными кольцами 16 и 17, причем все уплотнительные кольца выполнены одинаковыми.

Во внутреннем кольце 18 подшипника 7 установлен вал 19 ротора 20, колебания которого демпфирует упругодемпферная опора 1.

Масляная полость 21 упругодемпферной опоры 1 отделена от воздушной полости 22 лабиринтным уплотнением, включающим лабиринт 23 и ответный ему статорный фланец 24. Тепловые потоки от диска 25, расположенного со стороны жиклерного фланца 8, снижаются продувкой холодного воздуха через воздушную полость 22.

Для фиксации лабиринта 23 в окружном направлении относительно вала 19 турбомашины в отверстие 26 стенки 27 вала 19 установлена радиальная втулка 28 с Г-образной в поперечном сечении боковой стенкой 29. Осевой выступ 30 стенки 29 размещен в осевом пазу 31 лабиринта 23, фиксируя таким образом лабиринт 23 в окружном направлении.

Внутренняя полость 32 втулки 28 служит для эвакуации воздуха из полости 22 в межвальную полость 33.

Работает данное устройство следующим образом.

При работе опоры 1 на внутреннее кольцо 18 подшипника 7 от вала 19 ротора 20 действует радиальная сила, а поскольку ротор вращается, то радиальная сила от ротора 20 на подшипник 7 и втулку 4 представляет собой вращающийся вектор и слой масла в глухой щелевой демпферной полости 10 работает как гидродинамический подшипник, уменьшая таким образом радиальную нагрузку на упругие втулки 3 и 4 и демпфируя колебания вала 19 ротора 20, что повышает надежность опоры 1.

В упругодемпферной опоре турбомашины щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от масляного жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью. Уплотнительный лабиринт зафиксирован в окружном направлении относительно вала турбомашины радиальной втулкой с Г-образной боковой стенкой, установленной в отверстие стенки вала, при этом L/l=1,5…4, где L - осевая длина демпферной щелевой полости; l - осевая длина жиклерной щелевой полости. Технический результат выражается в повышении надежности упругодемпферной опоры за счет исключения снижения давления масла в щелевой масляной демпферной полости и коксообразования, в снижении подогрева масла на входе в масляный жиклер, а также в исключении поворота уплотнительного лабиринта относительно вала турбомашины. 4 ил.

Упругодемпферная опора турбомашины с ограниченной уплотнительными кольцами щелевой масляной полостью между внешней и внутренней упругими втулками, кольцевой канавкой, соединенной на выходе с установленным на внутренней втулке жиклером подачи масла в подшипник, а также с лабиринтным уплотнением, отделяющим масляную полость опоры от воздушной полости двигателя,
отличающаяся тем, что
щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную щелевую полость, расположенную с внешней стороны от масляного жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью, а уплотнительный лабиринт зафиксирован в окружном направлении относительно вала турбомашины радиальной втулкой с Г-образной боковой стенкой, установленной в отверстие стенки вала, при этом L/l=1,5…4, где L - осевая длина демпферной щелевой полости; l - осевая длина жиклерной щелевой полости.