Патент на изобретение №2386831

(54) УПРУГОДЕМПФЕРНАЯ ОПОРА ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

(57) Реферат:

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 =3080°. 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.

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 =3080%.

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 3080°, 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 =3080°. 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.

Формула изобретения

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 =3080°.

РИСУНКИ