Турбохолодильник Советский патент 1992 года по МПК F25B11/00 

Изобретение относится к области холоильной техники, конкретно к турбохоло- ильникам систем кондиционирования воздуха (СКВ) летательных аппаратов.

В настоящее время все большее распространение в СКВ находят применение высокоэкономические и высокоэффективные так называемые 3-х колесные турбоагрегаты, у которых на одном валу размещены абочие колеса турбины, компрессора и ентилятора. Такое сочетание безусловно сложняет конструкцию турбохолодильни- ка и увеличивает линейные размеры ротора. Одним из направлений упрощения конструкции турбохолодильника является то, коорое предусматривает применение в качестве опорного узла газодинамических епестковых подшипников. Однако, их применение обуславливает выполнение на валу исковой пяты, усложняющей конструкцию вала и увеличивающую его длину. Предлагаемое техническое решение позволяет исключить указанные недостатки.

Известен турбохолодильник СКВ; соержащий в корпусе вал с компрессорным, турбинным и вентиляторным рабочими колесами, размещенными шейками на радиальных и дисковой пяты между упорными газодинамическими подшипниками (1).

Известен также турбохолодильник, содержащий в корпусе вал с компрессорным и турбинным лопаточными колесами на его периферийных участках и с вентиляторным на центральном, размещенный шейками на радиальных и дисковой пятой между упор- ными газодинамическими подшипниками в индивидуальных камерах (2).

Недостатком известных турбохоло- дильников является конструктивная и технологическая сложность его ротора, значительные габаритные размеры, обусловленные необходимостью выполнения на валу диска с развитыми поверхностями, служащими несущими для упорных двухсторонних подшипников газодинамической опоры. Такая конструкция ротора, выполняемого сборным из отдельных элементов, скрепленных стяжкой, снижает надежность работы агрегата, так как является деформируемой в работе системой со всеми негативными последствиями, вытекающими из этого, в частности разбалансировка ротора на ходу.

Целью изобретения является улучшение виброустойчивости ротора путем уменьшения консольных масс.

Эта цель достигается тем, что вентиляторное колесо выполнено осевым, а дисковая пята образована его нерабочими торцевыми поверхностями, ограничивающими совместно со стенками корпуса индивидуальные камеры упорных подшипников, при этом индивидуальные камеры радиальных подшипников сообщены с индивидуальными камерами упорных, которые уплотнены по периферии торцовыми лаби- ритными уплотнениями.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный турбохолодильник отличается тем, что пята упорного подшипника выполнена заодно с колесом вентилятора и таким образом, заявляемый агрегат соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого технического решения не только с протоотипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию существенные отличия,

Изобретен «us поясняется чертежом, на котором представлено продольное сечение

турбохолодильника.

Турбохолодильник содержит в корпусе 1 вал 2 с компрессорным 3 и турбинным 4. лопаточными колесами. На его периферийных участках соответственно 5 и 6 и с вентиляторным колесом 7 на его центральном участке 8. Вал 2 размещен шейками 9 и 10 на радиальных 11 и 12 газодинамических подшипниках, а дисковой пятой 13 между упорными 14 и 15 газодинамическими подшипниками в индивидуальных камерах соответственно 16,17 и 18, 19.

Вентиляторное колесо 7 выполнено осевым, а дисковая пята 13 образована его наружными торцовыми поверхностями 20 и

21, ограничивающими совместно со стенками 22 и 23 корпуса 1 индивидуальные камеры 18 и 19 упорных подшипников 14 и 15. При этом индивидуальные камеры 16 и 17 радиальных подшипников 11 и 12 сообщены

с индивидуальными камерами 14 и 15 упорных, которые уплотнены по периферии торцовыми лабиринтными уплотнениями 24 и 25.

Турбохолодильник работает следующим образом.

При вращении вала 2 между его шейками 9 и 10 и радиальными лепестковыми подшипниками 11 и 12 формируется смазочный слой генерированием давления воздуха в

клиновидных зазорах, образованных между несущей поверхностью шеек и отдельными лепестковыми элементами подшипников, воспринимающих таким образом радиальные нагрузки со стороны вала. А осевые

нагрузки воспринимаются упорными лепестками подшипниками 14 и 15 за счет генерирования давления воздуха между несущими поверхностями 20 и 21, образованным наружными торцовыми поверхностями вентиляторного колеса 7, и от- дельными лепестковыми элементами упорных подшипников 14 и 15. При этом поддержание равновесного состояния вала достигается тем, что все индивидуальные камеры 16, 17 и 18, 19 соответственно, pa- диальных и упорных подшипников сообщены между собой и подключены к рабочей прлости турбинного колёса, что обеспечивает их наддув воздухом повышенного давления с соответствующим увеличением несущей способности и охлаждение в процессе работы Для снижений потерь наддувочного воздуха ийдивидуальные камеры 14 и 15 упорных подшипников разобщены-с рабочими полостями вентилятора торцовы- ми лабиритными уплотнениями 24 и 25, ана- л о гичные радиал ь н ыё уплотнения предусмотрены и между полостью компрессора и индивидуальной полостью радиального подшипника 11.

Применение предлагаемого тёхничё- ского решзния позвол я.ет значительно упро- ;стить конструкцию турбохолодильника, а следовательно и технологичность, повысить жесткость роторной системы, придав ей симметричность и этим улучшив ее динамику, и в конечном счете повысить надежность работы турбохолодильника в целом.

Таким образом, предлагаемый турбохо- лодильник становится виброустойчивым при упрощении конструкции, технологии изготовления и в конечном результате надежней в эксплуатации.

Формул а изобретения Турбохолодильник, содержащий размещенный в корпусе вал с компрессорным и турбинным лопаточными колесами на его периферийных участках и с осевым вентиляторным на центральном установленный шейками на радиальных, газодинамических подшипниках, а дисковой пятой между упорными газодинамическими подшипниками в индивидуальных камерах, о т л и ч а- ю щи и с ятем. что, с целью улучшения виброустойчивости ротора путем уменьшения консольных масс, дисковая пята обрадована нерабочими торцевыми поверхностями вентиляторнгр колеса, ограничивающими совместно со Стенками корпуса ин- дивидуальйые камеры упорных подшипников, при этом индивидуальные камеры радиальных подшипников сообщены с индивидуальными камерами упорных, которые уплотнены по периферии дополнительными торцовыми лабиринтными уплотнениями.

Сущность изобретения заключается в том, что турбохолодильник содержит размещенный в корпусе 1 вал 2 с компрессорным 3 и турбинным 4 лопаточными колесами на его периферийных участках 5 и 6 и с вентиляторным колесом 7 на центральном участке 8, размещенный шейками 9 и 10 на радиальЮ 23 Ю 1 J7 9 22, W 18 9 I IП If Г // ных и дисковойпятой 13 между упорными газодинамическими подшипниками 14 и 15 в индивидуальных камерах 16 - 19. Вентиляторное колесо 7 выполнено осевым, а дисковая пята 13 образована его наружными торцовыми поверхностями 20, 21 ограничивающими совместно со стенками 22 и 23 корпуса 1 индивидуальные камеры 18 и 19 упорных подшипников 14,15, При этом индивидуальные камеры 16 и 17 радиальных подшипников 11 и 12 сообщены с индивидуальными камерам 14 и 15 упорных, которые уплотнены по периферии торцовыми лабиринтными уплотнениями 24 и 25 с элементами на корпусе и на тррце вентиляторного колеса.1 ип. г Ю 23 Ю 1 J7 9 I IП s Ј VI О со 00