Упругодемпферная опора ротора турбомашины Российский патент 2017 года по МПК F01D25/16 F01D25/00 

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая радиальный подшипник качения, установленный на валу, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, образующий со статорным элементом демпфирующую полость, внутри которой расположено упругое кольцо, а также графитовое уплотнение и вторичное лабиринтное уплотнение, содержащее крышку лабиринтных уплотнений

/RU 2583206, F01D 25/00, 10.05.2016/ - прототип.

Основным недостатком такого технического решения является значительная разница радиальных перемещений статорной (крышки лабиринтов) и роторной (гребешков лабиринтов) частей лабиринтных уплотнений при прохождении валом критических частот вращения, что приводит к увеличению зазора между ними и большим потерям в уплотнении.

Задачей предлагаемого изобретения является минимизация разницы в радиальных перемещениях статорной и роторной частей лабиринтных уплотнений при снижении вероятности их касания друг о друга в работе.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного устройства, является снижение зазора между статорной и роторной частями, что приводит к снижению потерь в лабиринтных уплотнениях.

Ожидаемый технический результат достигается тем, что упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая радиальный подшипник качения, установленный на валу, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, образующий со статорным элементом демпфирующую полость, внутри которой расположено упругое кольцо, а также графитовое уплотнение и вторичное лабиринтное уплотнение, содержащее крышку лабиринтных уплотнений, по предложению содержит установленную на статорном элементе фиксирующую крышку; при этом упругое кольцо закреплено с возможностью смещения в демпфирующей полости совместно с корпусом подшипника, графитовым уплотнением и крышкой лабиринтов в радиальном и осевом направлениях в пределах допустимых зазоров и ограничены фиксирующей крышкой от осевого смещения с одной стороны и статорным элементом - с другой стороны, причем наружное кольцо подшипника, упругое кольцо, графитовое уплотнение и крышка лабиринтного уплотнения жестко установлены на корпусе подшипника. Допустимые зазоры смещения упругого кольца совместно с корпусом подшипника, графитовым уплотнением и крышкой лабиринтов составляют: в радиальном направлении не менее 0,05 мм и в осевом направлении не менее 0,005 мм.

Сущность настоящего изобретения поясняется фиг. 1, на которой представлен продольный разрез упругодемпферной опоры ротора турбомашины. Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит статорный элемент 1 с жестко установленной на нем фиксирующей крышкой 2, радиальный подшипник качения 3, установленный на валу 4, корпус 5, в котором жестко установлено наружное кольцо подшипника 3 и графитовое уплотнение 6, образующий со статорным элементом 1 демпфирующую полость 7, внутри которой расположено упругое кольцо 8. Дополнительно содержит вторичные лабиринтные уплотнения, состоящие из крышки 9 и втулки гребешков 10 лабиринтных уплотнений, жестко закрепленных соответственно на корпусе 5 и на валу 4. Упругое кольцо 8 за счет своих свойств позволяет совместно смещаться системе: вал 4, подшипник 3, корпус 5, крышка 9 и графитовое уплотнение 6 в радиальном направлении в пределах допустимого зазора между статорным элементом 1 и корпусом 5, составляющего не менее 0,5 мм. При этом упругое кольцо 8, корпус 5 и крышка 9 ограничены фиксирующей крышкой 2 от осевого смещения с одной стороны и статорным элементом 1 - c другой стороны в пределах зазора не менее 0,005 мм. Реализация конструкции упругодемпферной опоры описанным выше образом делает ее упруго плавающей, то есть обеспечивает совместность перемещений крышки 9 и втулки гребешков 10 вторичного лабиринтного уплотнения, тем самым позволяет минимизировать зазор между последними, касание их друг о друга в работе и предотвращает износ спец. смеси, что снижает потери в уплотнении.

Упругодемпферная опора ротора турбомашины работает следующим образом. В работе радиальная нагрузка с вала 4 передается на подшипник 3, корпус 5, упругое кольцо 8, заставляя его сжиматься в пределах зазора между корпусом 5 и статорным элементом 1 и обеспечивая перетечки масла в демпфирующей полости 7. Учитывая, что крышка 9 вторичных лабиринтных уплотнений жестко закреплена на корпусе 5, то относительные перемещения между ней и втулкой гребешков 10, жестко установленной на валу 4, синхронизируются, что позволяет конструктивно делать зазор между ними меньше. Максимальные нагрузки на подшипник 3 приходят с вала 4 при прохождении последним критических частот вращения. За счет раннее подобранной жесткости упругого кольца 8 получают требуемую жесткость опоры, что позволяет отстроить с рабочих режимов критические частоты вала 4, а наличие демпфирующей полости снижает нагрузку на подшипник при проходных критических частотах вала 4.

Сборка упругодемпферной опоры происходит в следующей последовательности.

На корпус 5 последовательно устанавливают подшипник 3, графитовое уплотнение 6, крышку 9, упругое кольцо 8. Собранный узел устанавливают в статорный элемент 1 и ограничивают фиксирующей крышкой 2, жестко устанавливаемой на последнем. На вал 4 устанавливают втулку гребешков 10 и заводят в подшипник 3.

Применение изобретения позволяет уменьшить потери во вторичных лабиринтных уплотнениях упругодемпферной опоры за счет уменьшения радиальных зазоров между крышкой 9 и втулкой гребешков 10.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к конструкции упругих опор с изменяемой податливостью, применяемых в стендовых динамических испытаниях роторов турбомашин. Упругодемпферная опора ротора турбомашины содержит радиальный подшипник качения, установленный на валу, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, образующий со статорным элементом демпфирующую полость, внутри которой расположено упругое кольцо, а также графитовое уплотнение и вторичное лабиринтное уплотнение, содержащее крышку лабиринтных уплотнений. Упругодемпферная опора содержит установленную на статорном элементе фиксирующую крышку; при этом упругое кольцо закреплено с возможностью смещения в демпфирующей полости совместно с корпусом подшипника, графитовым уплотнением и крышкой лабиринтов в радиальном и осевом направлениях в пределах допустимых зазоров и ограничены фиксирующей крышкой от осевого смещения с одной стороны и статорным элементом - с другой стороны. Наружное кольцо подшипника, упругое кольцо, графитовое уплотнение и крышка лабиринтного уплотнения жестко установлены на корпусе подшипника. Изобретение позволяет снизить зазор между статорной и роторной частями, что приводит к снижению потерь в лабиринтных уплотнениях. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Упругодемпферная опора ротора турбомашины, содержащая радиальный подшипник качения, установленный на валу, статорный элемент, жестко закрепленный на наружном кольце подшипника корпус, образующий со статорным элементом демпфирующую полость, внутри которой расположено упругое кольцо, а также графитовое уплотнение и вторичное лабиринтное уплотнение, содержащее крышку лабиринтных уплотнений, отличающаяся тем, что содержит установленную на статорном элементе фиксирующую крышку; при этом упругое кольцо закреплено с возможностью смещения в демпфирующей полости совместно с корпусом подшипника, графитовым уплотнением и крышкой лабиринтов в радиальном и осевом направлениях в пределах допустимых зазоров и ограничены фиксирующей крышкой от осевого смещения с одной стороны и статорным элементом - с другой стороны, причем наружное кольцо подшипника, упругое кольцо, графитовое уплотнение и крышка лабиринтного уплотнения жестко установлены на корпусе подшипника.

2. Упругодемпферная опора ротора турбомашины по п. 1, отличающаяся тем, что допустимые зазоры смещения упругого кольца совместно с корпусом подшипника, графитовым уплотнением и крышкой лабиринтов составляют: в радиальном направлении не менее 0,05 мм и в осевом направлении не менее 0,005 мм.