F02C7 / 06 - розміщення опор (підшипники як такі F16C); мастило (двигунів взагалі F01M)
Власники патенту RU 2525383:
Товариство з обмеженою відповідальністю "авіадвигунів" (RU)
Опора турбіни газотурбінного двигуна містить підшипник (4), вал (6) і лабіринт (11) з фланцем (10) між підшипником (4) і диском (8) турбіни. Із зовнішнього боку фланця (10) лабіринту (11) встановлений додатковий фланець (12) з утворенням порожнини продувки (13). Порожнина (13) на вході з'єднана з повітряною порожниною (14) кожуха валу (15), а на виході, через похилі до осі (16) опори (1) пази (17) і канали (18) в лабіринті (11) і ( 19) у валу (6), з внутрішньою порожниною (20) вала (6). Пази (17) від входу (21) до виходу (22) спрямовані у напрямку (23) обертання валу (6). Із зовнішнього боку додаткового фланця (12) встановлений дефлектор (25) з байонетним кріпленням (26) внутрішнього хвостовика (27) на додатковому фланці (12) з утворенням щілинний повітряної порожнини (28). Близький до диска (8) турбіни лабіринт (31) опори виконаний з ущільнювальними мікрогребешкамі (34) на робочій поверхні (35) обода (33) збільшеної товщини. Відношення висоти h мікрогребешка (34) до величини радіального зазору δ в ближньому до диска (8) лабіринті (31) знаходиться в межах 1,5 ... 2,5. Відношення максимального діаметра D ближнього до диска лабіринту (31) до мінімальної товщині Н обода (33) лабіринту (31) знаходиться в межах 20. 40. Шляхом зниження надходять в масляну порожнину опори теплових потоків підвищується надійність опори турбіни, а також знижуються термічні напруги в ближньому до диска турбіни лабіринті опори. 4 мул.
Винахід відноситься до опор турбін газотурбінних двигунів авіаційного і наземного застосування.
Недоліком відомої конструкції є підвищені витоку гарячого повітря в масляну порожнину опори через низьку ефективність лабіринтових ущільнень, що знижує надійність опори турбіни.
Недоліком відомої конструкції, прийнятої за прототип, є її низька надійність через підвищену тепловіддачі від диска турбіни в масляну порожнину опори, а також з-за підвищених термічних напружень ближнього до диска з боку опори лабіринту.
Технічний результат заявленого винаходу полягає в підвищенні надійності опори турбіни шляхом зниження надходять в масляну порожнину опори теплових потоків, а також у зниженні термічних напружень в ближньому до диска турбіни лабіринті опори.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в опорі турбіни, що містить підшипник, вал і лабіринт з фланцем між підшипником і диском турбіни, відповідно до винаходу, з зовнішньої сторони фланця лабіринту встановлений додатковий фланець з утворенням порожнини продувки, на вході з'єднаної з повітряною порожниною кожуха валу, а на виході, через похилі до осі опори пази і канали в лабіринті і в валу, з внутрішньою порожниною вала, причому пази від входу до виходу спрямовані у напрямку обертання валу, при цьому із зовнішнього боку додаткових ного фланця встановлений дефлектор з байонетним кріпленням внутрішнього хвостовика на додатковому фланці та з утворенням щілинний повітряної порожнини, а ближній до диска турбіни лабіринт опори виконаний з ущільнювальними мікрогребешкамі на робочій поверхні обода збільшеної товщини, при цьому відношення h / δ = 1,5 ... 2, 5, a D / Н = 20 ... 40, де
h - висота мікрогребешка,
δ - величина радіального зазору в ближньому до диска лабіринті,
D - максимальний діаметр ближнього до диска лабіринту,
Н - мінімальна товщина обода лабіринту.
Установка з зовнішнього боку фланця лабіринту додаткового фланця з утворенням порожнини продувки, на вході з'єднаної з повітряною порожниною кожуха валу, дозволяє за рахунок прокачування охолоджуючого повітря через порожнину продувки істотно знизити тепловий потік, що надходить в масляну порожнину опори, що підвищує її надійність.
З'єднання порожнини продувки на виході з внутрішньою порожниною вала через похилі до осі опори і спрямовані від входу до виходу повітря в бік обертання валу пази, а також через канали в лабіринті і в валу дозволяє зменшити осьові габарити лабіринту і зменшити гідравлічний опір охолоджуючого повітря на вході в канали лабіринту, що сприяє збільшенню витрати охолоджуючого повітря через порожнину продувки і знижує температуру валу між підшипником і диском турбіни, підвищуючи таким чином довговічність підшипника опори.
Установка з зовнішнього боку додаткового фланця дефлектора з утворенням щілинний повітряної порожнини з байонетним кріпленням внутрішнього хвостовика дефлектора на додатковому фланці знижує теплові потоки, що надходять в повітряну порожнину продувки, що сприяє зниженню температури вала, а також виключає викривлення додаткового фланця лабіринту через різницю температурних деформацій додаткового фланця і дефлектора.
Виконання ближнього до диска турбіни лабіринту опори зі збільшеною товщиною обода і з ущільнювальними мікрогребешкамі на робочій поверхні сприяє зниженню температурних градієнтів в ободі лабіринту, зменшує термічні напруги в обід і в ущільнюючих мікрогребешках і перешкоджає утворенню тріщин в ободі лабіринту.
При h / δ<1,5 ухудшается работа лабиринта в случае касания ротора о статор,
при h / δ> 2,5 можливе утворення тріщин на мікрогребешках,
при D / H<20 увеличивается вес опоры,
при D / H> 40 можливе утворення тріщин на ободі лабіринту.
На фіг.1 зображено поздовжній розріз опори турбіни.
На фіг.2 - елемент I на фіг.1 в збільшеному вигляді.
На Фіг.3 - вид А на фіг.2.
На фіг.4 - елемент II на фіг.2 в збільшеному вигляді.
Опора 1 турбіни складається з статора 2, в якому встановлено зовнішнє кільце 3 підшипника 4, і ротора 5, на валу 6 якого розміщені внутрішнє кільце 7 підшипника 4 і диск 8 турбіни.
Масляна порожнину 9 опори 1 обмежена з боку диска 8 турбіни фланцем 10 лабіринту 11, з зовнішньої сторони якого встановлений додатковий фланець 12 з утворенням повітряної порожнини продувки 13, на вході з'єднаної з повітряною порожниною 14 кожуха валу 15, а на виході, через похилі до осі 16 опори 1 пази 17 і канали 18 в лабіринті 11, а також канали 19 в валу 6, з внутрішньою порожниною 20 вала 6. пази 17 від входу 21 до виходу 22 спрямовані у напрямку 23 обертання вала 6, що знижує гідравлічні втрати при заході потоку 24 охолоджуючого повітря з пазів 17 в кана ли 18 лабіринту 11.
Із зовнішнього боку додаткового фланця 12 встановлений дефлектор 25 з байонетним кріпленням 26 внутрішнього хвостовика 27 дефлектора 25 з додатковим фланцем 12 і з освітою щілинний повітряної порожнини 28.
Потік 29 охолоджуючого повітря підвищеного тиску, що надходить в порожнину підвищеного тиску 30 на охолодження диска турбіни 8, має підвищену температуру, і для зниження термічних напружень та запобігання утворенню тріщин ближній до диску 8 лабіринт 31, що відокремлює порожнину 30 підвищеного тиску від порожнини скидання повітря 32, виконаний з товщиною обода 33 збільшеної товщини і з ущільнювальними мікрогребешкамі 34 на робочій поверхні 35 обода 33.
Працює пристрій наступним чином.
При роботі опори 1 турбіни дефлектор 25 з щілинним повітряної порожниною 28 істотно знижує теплові потоки в порожнину продувки 13 і в масляну порожнину 9 без збільшення осьових габаритів опори 1.
Опора турбіни, що містить підшипник, вал і лабіринт з фланцем між підшипником і диском турбіни, що відрізняється тим, що з зовнішнього боку фланця лабіринту встановлений додатковий фланець з утворенням порожнини продувки, на вході з'єднаної з повітряною порожниною кожуха валу, а на виході, через похилі до осі опори пази і канали в лабіринті і в валу, з внутрішньою порожниною вала, причому пази від входу до виходу спрямовані у напрямку обертання валу, при цьому із зовнішнього боку додаткового фланця встановлений дефлектор з байонетним креплени м внутрішнього хвостовика на додатковому фланці та з утворенням щілинний повітряної порожнини, а ближній до диска турбіни лабіринт опори виконаний з ущільнювальними мікрогребешкамі на робочій поверхні обода збільшеної товщини, при цьому відношення h / δ = 1,5 ... 2,5, a D / H = 20 ... 40, де
h - висота мікрогребешка,
δ - величина радіального зазору в ближньому до диска лабіринті,
D - максимальний діаметр ближнього до диска лабіринту,
Н - мінімальна товщина обода лабіринту.