RU2579646C1 - Elastic damper rotor support turbomachinery - Google Patents
Elastic damper rotor support turbomachinery Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579646C1 RU2579646C1 RU2014150171/11A RU2014150171A RU2579646C1 RU 2579646 C1 RU2579646 C1 RU 2579646C1 RU 2014150171/11 A RU2014150171/11 A RU 2014150171/11A RU 2014150171 A RU2014150171 A RU 2014150171A RU 2579646 C1 RU2579646 C1 RU 2579646C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- gap
- rings
- sleeve
- bearing
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000013016 damping Methods 0.000 abstract description 11
- 230000013011 mating Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 240000007643 Phytolacca americana Species 0.000 description 1
- 241000555745 Sciuridae Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
- F16C27/04—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies
- F16C27/045—Ball or roller bearings, e.g. with resilient rolling bodies with a fluid film, e.g. squeeze film damping
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
- F16C19/24—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
- F16C19/26—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2360/00—Engines or pumps
- F16C2360/23—Gas turbine engines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Support Of The Bearing (AREA)
Abstract
Description
Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя (ГТД) относится к ГТД авиационного и наземного применения, а именно к конструкции упругодемпферной опоры компрессора ГТД. The elastic damper support of a gas turbine engine (GTE) refers to the GTE of aviation and ground applications, namely, to the design of the elastic-damper support of the GTE compressor.
Известна упругодемпферная опора газотурбинного двигателя (см. патент РФ на полезную модель №92696, МПК F01D 25/16. Упругодемпферная опора газотурбинного двигателя. Волченкова Е.Г., Букреев А.Н., Интернет, файл 92696. html), содержащая подшипник, наружное кольцо которого прикреплено к обечайке, соединенной со статорным элементом при помощи разрезной втулки, образующей с ним демпфирующую полость, ограниченную уплотнениями. Обечайка снабжена ограничительным элементом, выполненным в виде выступов, установленных с зазором в ответных пазах статорного элемента, при этом выступы обечайки и пазы статорного элемента размещены в осевом направлении, а к боковым поверхностям пазов жестко прикреплены пластины.Known elastic damper support for a gas turbine engine (see RF patent for utility model No. 92696, IPC F01D 25/16. Elastic damper support for a gas turbine engine. Volchenkova EG, Bukreev AN, Internet, file 92696. html) containing a bearing the outer ring of which is attached to the shell connected to the stator element using a split sleeve, forming with it a damping cavity bounded by seals. The shell is provided with a restrictive element made in the form of protrusions installed with a gap in the reciprocal grooves of the stator element, while the protrusions of the shell and grooves of the stator element are placed in the axial direction, and plates are rigidly attached to the side surfaces of the grooves.
Недостатками этой упругодемпферной опоры являются ее большие габариты как в осевом, так и в радиальном направлениях, получаемые за счет наличия в конструкции опоры обечайки и разрезной втулки. Кроме того, в качестве уплотнения демпфирующей полости в опорах роторов авиационных двигателей применяются резиновые уплотнительные кольца, которые при прецессировании ротора проскальзывают с сухим трением по статорному элементу, что приводит к их износу и, следовательно, к необходимости их многократной замены при выработке ресурса двигателем.The disadvantages of this elastic damper support are its large dimensions both in the axial and in the radial directions, obtained due to the presence of a shell and a split sleeve in the support structure. In addition, rubber sealing rings are used as a seal for the damping cavity in the bearings of the aircraft engine rotors, which during precession of the rotor slip with dry friction along the stator element, which leads to their wear and, therefore, to the need for their multiple replacement when the engine runs out of life.
Известна также упругодемпферная опора газотурбинного двигателя (Патент РФ на изобретение RU 2151896 C1, МПК 7 F02C 7/06. Опора газотурбинного двигателя. Кузнецов В.Α., патентообладатель: ОАО «Авиадвигатель». Опубл. 27.06.2000), содержащая корпус опоры, крышку, закрепленную на корпусе, отделяющую масляную полость опоры, смонтированный на роторе подшипник качения, размещенный между ними демпфер из двух концентрично расположенных с зазором втулок, одна из которых закреплена в корпусе, а другая - на наружном кольце подшипника, форсунки для подачи смазки в подшипник, закрепленные на корпусе, радиально-торцовое контактное уплотнение в виде закрепленной на валу втулки, уплотнительного разрезного графитового кольца, крышки, закрепленной на подшипнике, лабиринтного уплотнения. Торцы зазора демпфера уплотнены разрезными металлическими уплотнительными кольцами, размещенными в кольцевых канавках на наружной поверхности втулки, закрепленной на наружном кольце подшипника. Масло под давлением подачи подается из полости в корпусе в демпферный зазор и к форсункам. Каждая из втулок опоры выполнена за одно целое с упругим элементом типа «беличье колесо», которые торцами скреплены друг с другом.Also known is the elastic damper support of a gas turbine engine (RF Patent for the invention RU 2151896 C1, IPC 7 F02C 7/06. Gas turbine engine support. V. Kuznetsov, patent holder: Aviadvigatel OJSC. Publish. 06/27/2000), containing the bearing housing, a cover mounted on the housing that separates the oil cavity of the support, a rolling bearing mounted on the rotor, a damper placed between them from two bushings concentrically arranged with a clearance, one of which is fixed in the housing and the other on the outer ring of the bearing, nozzles for supplying lubricant to the ipnik fixed on the housing, radially-contact mechanical seal as a sleeve mounted on the shaft, the sealing split graphite ring cap fixed to the bearing, the labyrinth seal. The ends of the damper clearance are sealed with split metal sealing rings located in the annular grooves on the outer surface of the sleeve mounted on the outer ring of the bearing. Oil is supplied under pressure from the cavity in the housing to the damper gap and to the nozzles. Each of the bushes of the support is made in one piece with an elastic element of the "squirrel wheel" type, which are fastened to each other by the ends.
К числу недостатков этой упругодемпферной опоры следует также отнести ее большие габариты в радиальном и осевом направлениях и то обстоятельство, что демпферный зазор через полость в корпусе трактом с небольшим гидравлическим сопротивлением связан с форсунками, что приводит к существенному снижению упругодемпфирующих свойств демпфера.Among the disadvantages of this elastic-damper support are its large dimensions in the radial and axial directions and the fact that the damper gap through the cavity in the housing is connected with nozzles by a path with a small hydraulic resistance, which leads to a significant decrease in the elastic-damper properties of the damper.
Кроме того, разрезные металлические уплотнительные кольца подвержены износу, так как при прецессировании ротора они проскальзывают с сухим трением по втулке, закрепленной в корпусе, что приводит к необходимости их многократной замены при выработке ресурса двигателем.In addition, split metal O-rings are subject to wear, since during precession of the rotor they slip with dry friction along the sleeve fixed in the housing, which leads to the need for their multiple replacement when the resource is exhausted by the engine.
Эта упругодемпферная опора по технической сущности наиболее близка к предлагаемой и принята за прототип.This elastic-damping support in technical essence is the closest to the proposed and adopted as a prototype.
Ставится задача создания конструкции упругодемпферной опоры ротора турбомашины с меньшими, чем у прототипа, радиальными размерами, более высокими, чем у него, упругодемпфирующими свойствами и уплотнениями с существенно большей наработкой до их замены.The task is to create an elastic-damper support for the rotor of a turbomachine with radial dimensions smaller than that of the prototype, higher than that of it, elastic-damping properties and seals with significantly greater operating time before replacing them.
Поставленная задача решается тем, что предлагается упругодемпферная опора газотурбинного двигателя, содержащая корпус, смонтированный на роторе подшипник качения, втулку, закрепленную на корпусе, имеющую внутренний бурт, демпферный зазор, уплотненный по торцам, форсуночное кольцо для подачи смазки в подшипник, закрепленное на корпусе, радиально-торцовое контактное уплотнение в виде закрепленной на роторе втулки, уплотнительного разрезного кольца, крышки, кольца лабиринтного уплотнения, закрепленного на роторе, отличающаяся тем, что демпферный зазор образован внешним кольцом подшипника и втулкой, закрепленной в корпусе, торцы зазора уплотнены металлическими уплотнительными кольцами, изготовленными из того же материала, что и втулка, и прижаты к торцам внешнего кольца подшипника ответными полированными торцами резиновыми уплотнительными кольцами, расположенными в кольцевых канавках форсуночного кольца и в бурте втулки, на металлических уплотнительных кольцах выполнены один или два прямоугольных выступа, расположенные на диаметрально противоположных половинах каждого металлического уплотнительного кольца, которые входят в ответные пазы, выполненные в форсуночном кольце и бурте втулки с зазором по периметру паза, меньшим смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, например с зазором 0÷0,05 мм, а на внешнем кольце подшипника выполнен выступ, входящий в ответный несквозной паз в металлическом уплотнительном кольце с зазором по периметру паза, равным или немного большим демпферного зазора, например с зазором 0,15÷0,2 мм, и радиальный зазор между металлическими уплотнительными кольцами и втулкой, закрепленной на корпусе, в случае выполнения по одному прямоугольному выступу на каждом металлическом уплотнительном кольце меньше или равен 0,1 мм, а в случае выполнения двух выступов - меньше или равен 0,2 мм, твердость материала металлических уплотнительных колец меньше твердости материала внешнего кольца подшипника, а масло в форсуночное кольцо и демпферный зазор поступает под давлением подачи из отдельных герметичных полостей в корпусе, герметичность которых обеспечивается натягом между втулкой и корпусом, величина которого выбрана такой, что определенная величина этого натяга сохраняется и при рабочих температурах упругодемпферной опоры.The problem is solved in that an elastic damper support for a gas turbine engine is proposed, comprising a housing, a rolling bearing mounted on the rotor, a sleeve mounted on the housing, having an inner shoulder, a damper gap sealed at the ends, an injector ring for supplying lubricant to the bearing mounted on the housing, radial-mechanical contact seal in the form of a sleeve mounted on the rotor, a sealing split ring, a cover, a labyrinth seal ring mounted on the rotor, characterized in that Mpfer clearance is formed by the outer ring of the bearing and the sleeve fixed in the housing, the ends of the gap are sealed with metal sealing rings made of the same material as the sleeve, and pressed against the ends of the outer ring of the bearing by the polished ends of the rubber sealing rings located in the annular grooves of the nozzle ring and in the collar of the sleeve, one or two rectangular protrusions located on diametrically opposite halves of the each metal o-ring, which are included in the mating grooves made in the nozzle ring and the collar collar with a gap along the perimeter of the groove less than the displacement of the metal o-ring, in which mutual slippage of the metal and rubber o-rings occurs, for example, with a gap of 0 ÷ 0.05 mm and a protrusion is made on the outer ring of the bearing, which enters the reciprocal non-through groove in the metal sealing ring with a gap around the circumference of the groove equal to or slightly larger than the damper gap, for example p with a gap of 0.15 ÷ 0.2 mm, and the radial clearance between the metal o-rings and the sleeve mounted on the housing, in the case of one rectangular projection on each metal o-ring, is less than or equal to 0.1 mm, and in the case of two protrusions - less than or equal to 0.2 mm, the hardness of the material of the metal o-rings is less than the hardness of the material of the outer ring of the bearing, and the oil enters the nozzle ring and damper clearance under the supply pressure from individual sealed cavities in the housing, g The tightness of which is ensured by the interference between the sleeve and the housing, the value of which is chosen such that a certain value of this interference is maintained at the working temperatures of the elastic damper support.
Выполнение кольцевых канавок под уплотнительные кольца и обеспечение прочности втулки, насаживаемой с натягом на внешнее кольцо подшипника, приводит у прототипа к тому, что радиальный размер поперечного сечения стенки втулки составляет 8÷9 мм.The implementation of the annular grooves for the sealing rings and ensuring the strength of the sleeve, fitted with an interference fit on the outer ring of the bearing, leads to the prototype that the radial dimension of the cross section of the wall of the sleeve is 8 ÷ 9 mm
Именно на два таких радиальных размера уменьшается внутренний диаметр корпуса предлагаемой опоры, по которому в нем закрепляется втулка.It is two such radial dimensions that the inner diameter of the housing of the proposed support is reduced, along which the sleeve is fixed in it.
Недопустимый износ металлических уплотнительных колец достигается за промежуток времени, в разы больший, чем промежуток времени, за который достигается недопустимый износ разрезных металлических уплотнительных колец у прототипа, за счет того, что площадь контакта у них в разы больше, а давление в контакте в разы меньше. У предлагаемой упругодемпферной опоры промежуток времени между регламентными работами по опоре определяется временем старения резины уплотнительных колец. Замена металлических уплотнительных колец вследствие достижения ими недопустимого износа может быть совмещена по времени с одной из замен уплотнительных резиновых колец.Inadmissible wear of metal O-rings is achieved over a period of time, many times greater than the period of time during which unacceptable wear of split metal O-rings in the prototype is achieved, due to the fact that the contact area is several times larger and the contact pressure is several times less . At the proposed elastic damper support, the time interval between routine maintenance on the support is determined by the aging time of the rubber of the sealing rings. Replacement of metal o-rings due to their unacceptable wear can be combined in time with one of the replacement o-rings.
Время достижения недопустимого износа металлических уплотнительных колец у предлагаемой упругодемпферной опоры может быть увеличено нанесением на их поверхность, контактирующую с внешним кольцом подшипника, износостойкого покрытия, например твердой смазки или серебрения.The time to achieve unacceptable wear of the metal sealing rings of the proposed elastic damper support can be increased by applying to their surface in contact with the outer ring of the bearing a wear-resistant coating, for example, solid lubricant or silver.
Меньшая твердость материала металлических уплотнительных колец по сравнению с твердостью материала внешнего кольца подшипника снижает износ этого кольца.The lower hardness of the material of the metal O-rings compared to the hardness of the material of the outer ring of the bearing reduces the wear of this ring.
Отметим также, что технология изготовления металлических уплотнительных колец не сложнее технологии изготовления разрезных металлических уплотнительных колец, а их применение в данном случае позволяет упростить конструкцию подшипника, так как в этом случае отпадает необходимость изготовления кольцевых канавок в его внешнем кольце.We also note that the manufacturing technology of metal sealing rings is not more complicated than the manufacturing technology of split metal sealing rings, and their application in this case allows us to simplify the design of the bearing, since in this case there is no need to produce ring grooves in its outer ring.
При выполнении металлических уплотнительных колец с одним прямоугольным выступом радиальный зазор между ними и втулкой, закрепленной в корпусе, должен быть меньше смещения металлического уплотнительного кольца, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического и резинового уплотнительных колец, т.е. быть меньшим или равным 0,1 мм. В случае изготовления двух прямоугольных выступов на каждом металлическом уплотнительном кольце при выборе величины этого зазора отпадает необходимость в учете этого условия и диапазон допустимых значений радиальных зазоров выбран большим (меньшим или равным 0,2 мм) и таким, при котором исключается надобность в селективном подборе металлических уплотнительных колец.When performing metal o-rings with one rectangular protrusion, the radial clearance between them and the sleeve fixed in the housing must be less than the displacement of the metal o-ring, in which mutual slippage of the metal and rubber o-rings occurs, i.e. be less than or equal to 0.1 mm. In the case of manufacturing two rectangular protrusions on each metal o-ring when choosing the size of this gap, there is no need to take this condition into account and the range of permissible radial clearance values is chosen to be large (less than or equal to 0.2 mm) and such that eliminates the need for selective selection of metal o-rings.
Под прямоугольным выступом здесь понимается выступ, у которого стороны, образующие зазор с ответным пазом, являются сторонами прямоугольного параллелепипеда. Выполнение выступов и ответных пазов с такой геометрической формой, во-первых, упрощает технологию изготовления паза, во-вторых, является одним из условий, обеспечивающих при их выполнении исключение селективной сборки.Here, a rectangular protrusion is understood to mean a protrusion in which the sides forming a gap with a reciprocal groove are sides of a rectangular parallelepiped. The implementation of the protrusions and reciprocal grooves with such a geometric shape, firstly, simplifies the manufacturing technology of the groove, and secondly, is one of the conditions that ensure the exclusion of selective assembly during their execution.
Снабжение маслом форсуночного кольца и демпферного зазора каждого из своих герметичных полостей в разы увеличивает демпфирующую способность предлагаемой упругодемпферной опоры ротора турбомашины.The oil supply of the nozzle ring and the damper gap of each of its sealed cavities significantly increases the damping ability of the proposed elastic damper support of the turbomachine rotor.
Кроме того, с целью повышения надежности уплотнения демпферного зазора, исключения возможности работы демпферного зазора с раскрытыми уплотнительными стыками на рабочих режимах турбомашины предлагается упругодемпферная опора ротора турбомашины, отличающаяся тем, что наружный диаметр уплотнительных резиновых колец выбирается таким, что радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца с металлическим уплотнительным кольцом, до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца равно или меньше половины радиального размера кольцевой зоны контакта металлического уплотнительного кольца с внешним кольцом подшипника, и на наружной цилиндрической поверхности металлических уплотнительных колец выполнены два, три и более равнорасположенные по окружности сквозные прямоугольные пазы шириной 4÷5 мм и высотой в несколько десятых долей миллиметра, например 0,2÷0,5 мм.In addition, in order to increase the reliability of the seal of the damper gap, to exclude the possibility of the damper gap with open sealing joints on the operating modes of the turbomachine, an elastic-damper support of the rotor of the turbomachine is proposed, characterized in that the outer diameter of the sealing rubber rings is chosen such that the radial distance from the outer circumference the contact area of the rubber o-ring with the metal o-ring, to the outer cylindrical surface of the metal of the sealing ring is equal to or less than half of the radial size of the annular contact zone of the metal sealing ring with the outer bearing ring, and two, three or more through
В случае раскрытия в работе уплотнительного стыка между металлическим уплотнительным кольцом и внешним кольцом подшипника и попадания масла в стык в зоне их контакта образуется гидравлическое давление, распределенное по длине радиального размера зоны по прямоугольному треугольнику с катетом, равным давлению масла в концевых сечениях демпферного зазора, а в зазоре между металлическим уплотнительным кольцом и форсункой и таким же кольцом и буртом втулки в зоне от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца, на радиальном размере этой зоны, гидравлическое давление будет распределено по прямоугольной эпюре со стороной прямоугольника, равной давлению масла в концевых сечениях демпферного зазора.If the sealing joint opens between the metal sealing ring and the outer ring of the bearing and oil enters the joint in the contact zone, hydraulic pressure is generated, distributed along the length of the radial size of the zone along a right triangle with a leg equal to the oil pressure in the end sections of the damper gap, and in the gap between the metal sealing ring and the nozzle and the same ring and the collar collar in the area from the outer circumference, limiting the contact area of the rubber seal to the ring of the outer cylindrical surface of the metallic sealing rings on the radial size of the zone, the hydraulic pressure will be distributed by the diagram of a rectangular with a side of the rectangle, equal oil pressure in the end sections of the damping gap.
Следовательно, при наружном диаметре резиновых колец, выбранном вышеуказанным образом, и концентричном расположении относительно оси ротора резиновых колец равнодействующие сил гидравлического давления, действующего на металлическое уплотнительное кольцо при раскрытии стыка, уплотняющего демпферный зазор, будут уравновешивать друг друга и стык закроется под действием равнодействующей упругих сил, созданных резиновым уплотнительным кольцом.Therefore, with the outer diameter of the rubber rings selected in the above manner and concentric with respect to the axis of the rotor of the rubber rings, the resultant hydraulic forces acting on the metal o-ring when opening the joint sealing the damper gap will balance each other and the joint will close under the resultant elastic forces created by rubber o-ring.
Наличие зазоров между металлическим уплотнительным кольцом и форсуночным кольцом или буртом втулки снаружи уплотнительного резинового кольца, в которых кавитационная зона отсутствует и гидравлическое давление в которых везде больше нуля, и сквозных пазов на наружной цилиндрической поверхности металлических уплотнительных колец, соединяющих демпферный зазор с этими зазорами, затрудняет появление и расширение кавитационных зон в демпферном зазоре и тем самым улучшает упругодемпфирующие свойства демпфера и, следовательно, упругодемпферной опоры и в целом всего ГТД.The presence of gaps between the metal sealing ring and the nozzle ring or the collar collar on the outside of the rubber sealing ring, in which there is no cavitation zone and hydraulic pressure everywhere is greater than zero, and through grooves on the outer cylindrical surface of the metal sealing rings connecting the damper gap to these gaps, makes it difficult the appearance and expansion of cavitation zones in the damper gap and thereby improves the elastic-damping properties of the damper and, therefore, the elastic mod Fern support and the whole GTD.
Возможность применения резиновых уплотнительных колец с наружным диаметром, при котором радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца с металлическим уплотнительным кольцом до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца меньше половины радиального размера кольцевой зоны контакта металлического уплотнительного кольца с внешним кольцом подшипника объясняется прежде всего тем, что на рабочих, крейсерских и максимальных режимах работы ГТД демпфер с выдавливаемой пленкой работает в режиме «полупленки», когда в демпферном зазоре в зоне кавитации шириной приблизительно 180° гидравлическое давление можно принять равным нулю. Как уже указывалось, в зазоре между металлическим уплотнительным кольцом и форсуночным кольцом или буртом втулки снаружи уплотнительного резинового кольца кавитационная зона отсутствует и гидравлическое давление в нем везде больше нуля. Поэтому на этих режимах работы будет обеспечиваться закрытие уплотнительных стыков и при указанном расстоянии, меньшем половины радиального размера кольцевой зоны контакта металлического уплотнительного кольца с внешним кольцом подшипника.The possibility of using rubber o-rings with an outer diameter at which the radial distance from the outer circumference, which limits the contact area of the rubber o-ring with the metal o-ring to the outer cylindrical surface of the metal o-ring, is less than half the radial size of the annular contact zone of the metal o-ring with the outer bearing ring all the fact that the working, cruising and maximum modes of operation of the gas turbine engine the extruded film damper operates in the “half-film” mode, when in the damper gap in the cavitation zone approximately 180 ° wide, the hydraulic pressure can be taken equal to zero. As already indicated, in the gap between the metal sealing ring and the nozzle ring or the collar collar outside the sealing rubber ring, there is no cavitation zone and the hydraulic pressure in it is everywhere greater than zero. Therefore, at these operating modes, the sealing joints will be closed and at a specified distance less than half the radial size of the annular contact zone of the metal sealing ring with the outer bearing ring.
Применение уплотнительных резиновых колец с указанным наружным диаметром в ряде случаев может оказаться полезным, так как обеспечит более комфортные условия работы подшипника и исключит возможность появления в нем прижогов.The use of rubber sealing rings with a specified outer diameter in some cases may be useful, as it will provide more comfortable working conditions for the bearing and eliminate the possibility of burning in it.
Предлагаемые конструкции упругодемпферных опор ротора турбомашины поясняются фигурами, где ротор турбомашины изображен тонкой сплошной линией как «обстановка» на сборочном чертеже.The proposed design of elastic-damping bearings of the rotor of the turbomachine is illustrated by figures, where the rotor of the turbomachine is shown by a thin solid line as a “situation” in the assembly drawing.
На фиг. 1 изображен продольный разрез упругодемпферной опоры ротора с РТКУ.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the elastic damper support of the rotor with RTKU.
На фиг. 2 разрез по А-А на фиг. 1.In FIG. 2 is a section along AA in FIG. one.
На фиг. 3 изображен вид по стр. Б на фиг. 1. Детали РТКУ не показаны.In FIG. 3 is a view according to page B in FIG. 1. Details of the RTKU are not shown.
На фиг. 4 изображен вид по стр. В на фиг. 1.In FIG. 4 is a view along page B in FIG. one.
На фиг. 5 изображен разрез по Г-Г на фиг. 1.In FIG. 5 shows a section along G-D in FIG. one.
На фиг. 6 изображен продольный разрез упругодемпферной опоры ротора с таким наружным диаметром резиновых уплотнительных колец, при котором радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца с металлическим уплотнительным кольцом, до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца меньше половины радиального размера кольцевой зоны контакта металлического уплотнительного кольца с внешним кольцом подшипника.In FIG. 6 shows a longitudinal section of an elastic damper of a rotor with an outer diameter of rubber o-rings such that the radial distance from the outer circumference that defines the contact area of the rubber o-ring with the metal o-ring and the outer cylindrical surface of the metal o-ring is less than half the radial size of the annular contact area of the metal o-ring rings with an outer ring of the bearing.
Предлагаемая упругодемпферная опора газотурбинного двигателя (см. фиг. 1) содержит корпус 1, смонтированный на роторе 2 подшипник качения 3, втулку 4, закрепленную на корпусе 1, имеющую внутренний бурт 5, демпферный зазор 6, уплотненный по торцам металлическими уплотнительными кольцами 7, изготовленными из того же материала, что и втулка 4, и прижатым к торцам внешнего кольца подшипника 3 ответными полированными торцами 8 резиновыми уплотнительными кольцами 9, расположенными в кольцевых канавках форсуночного кольца 10 и в бурте 5 втулки 4, закрепленное на корпусе 1 вместе с втулкой 4 шпильками 11, гайками 12 и контровочными шайбами 13 и центрирующееся во втулке 4 форсуночное кольцо 10 для подачи смазки в подшипник 3 и в радиально-торцовое контактное уплотнение (РТКУ), РТКУ в виде закрепленной на роторе 2 и вращающейся вместе с ним втулки 14, уплотнительного разрезного кольца 15, изготовленного из графита, крышки 16, служащей статором РТКУ, закрепленной на корпусе 1 и центрирующейся по фланцу 17 втулки 4, вторичного лабиринтного уплотнения, образованного крышкой 16 и лабиринтным кольцом 18, закрепленным на роторе 2 и вращающимся вместе с ним. Уплотнительное разрезное кольцо 15 давлением сжатого воздуха, подаваемого через отверстие 19 в кольце 18, прижимается к втулке 14 и крышке 16. Крышка 16 образует масляную полость 20. Демпферный зазор 6 (см. фиг. 1 и 2) образован внешним кольцом подшипника 3 и втулкой 4. На металлических уплотнительных кольцах 7 выполнены прямоугольные выступы 21 (см. фиг. 1), которые входят в ответные пазы 22, выполненные в форсуночном кольце 10 (см. фиг. 3) и бурте 5 втулки 4 (см. фиг. 4) с зазором 23 по периметру паза, меньшим смещения металлического уплотнительного кольца 7, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического 7 и резинового 9 уплотнительных колец, например с зазором 0÷0,05 мм. На внешнем кольце подшипника 3 выполнен выступ 24 (см. фиг. 1 и 5), входящий в ответный несквозной паз 25 в металлическом уплотнительном кольце 7 с зазором 26 по периметру паза 25, равным или немного большим демпферного зазора 6, например с зазором 0,15÷0,2 мм. Радиальный зазор 27 между металлическими уплотнительными кольцами 7 и втулкой 4 (см. фиг. 1) меньше смещения металлического уплотнительного кольца 7, при котором возникают взаимные проскальзывания металлического 7 и резинового 9 уплотнительных колец, например меньше или равен 0,1 мм. Твердость материала металлических уплотнительных колец 7 меньше твердости материала внешнего кольца подшипника 3. Масло под давлением подачи поступает из герметичной полости 28 в корпусе 1 через отверстие (или отверстия) 29 во втулке 4 (см. фиг. 1) в канавку 30 в форсуночном кольце 10 (см. фиг. 3), занимающую сектор, где расположены форсунки 31, и из нее через отверстия 32 и 33 в форсунках 30 (см. фиг. 1) в подшипник 3 и на коническую поверхность втулки 14 РТКУ, откуда под действием центробежных сил попадает через отверстие 34 во втулке 14 на смазку герметичного стыка между втулкой 14 и уплотнительным разрезным кольцом 15. В демпферный зазор 6 (см. фиг. 1 и 2) масло подается из герметичной полости 35 в корпусе 1, через кольцевую канавку 36, выполненную на наружной поверхности втулки 4, и отверстия 37, равнораспределенные по окружности. Число отверстий 37 выбирается из условия полного заполнения масляной пленкой при заданном давлении подачи всего демпферного зазора на режимах работы турбомашины, на которых отсутствует разрыв масляной пленки, и всего сектора демпферного зазора, в котором нет разрыва пленки, на режимах с разрывом масляной пленки, например на режимах работы турбомашины, когда демпфер работает в режиме «полупленки». Величина s демпферного зазора 6 в упругодемпферных опорах роторов турбомашин с демпферами со сдавливаемой пленкой выбирается из диапазона 0,15≤s≤0,2 мм, причем предпочтительным является размер s=0,15 мм. Герметичность полостей 28 и 35 (см. фиг. 1) обеспечивается натягом между втулкой 4 и корпусом 1, величина которого выбрана такой, что определенная величина этого натяга сохраняется и при рабочих температурах упругодемпферной опоры, и уплотнительным резиновым кольцом 38. Герметичность канавки 30 форсуночного кольца 10 обеспечивается уплотнительным резиновым кольцом 39 и натягом между форсуночным кольцом 10 и внутренней поверхностью втулки 4. Причем этот натяг на рабочих режимах турбомашины будет уменьшаться, так как форсуночное кольцо 10 изготавливается из титана, а втулка 4 из стали, а коэффициент температурного расширения титана меньше, чем у стали. Герметичность масляной полости 20 обеспечивается РТКУ и уплотнительным резиновым кольцом 40. Объем масляной полости 20 выполнен большим, так как из нее откачивается вспененное масло. Корпус 1 изготавливается из магниевого сплава и коэффициент температурного расширения этого сплава существенно больше, чем у стали, из которой изготовлена втулка 4, поэтому натяг между втулкой 4 и корпусом 1 значительно ослабляется на рабочих режимах турбомашины и дополнительное крепление втулки 4 к корпусу 1 шпильками 11, гайками 12 и контровочными шайбами 13 обеспечивает на этих режимах прочность и надежность соединения втулки 4 с корпусом 1.The proposed elastic damper support for a gas turbine engine (see Fig. 1) comprises a
Вариант опоры с металлическими уплотнительными кольцами с двумя прямоугольными выступами на фигурах не показан.A support variant with metal sealing rings with two rectangular protrusions is not shown in the figures.
Кроме того, предлагается упругодемпферная опора ротора турбомашины (см. фиг. 6), отличающаяся тем, что наружный диаметр уплотнительных резиновых колец 9, контактирующих с металлическими уплотнительными кольцами 7, выбирается таким, что радиальное расстояние от наружной окружности, ограничивающей зону контакта резинового уплотнительного кольца 9 с металлическим уплотнительным кольцом 7, до наружной цилиндрической поверхности металлического уплотнительного кольца равно или меньше половины радиального размера кольцевой зоны контакта металлического уплотнительного кольца 7 с внешним кольцом подшипника 3, и на наружной цилиндрической поверхности металлических уплотнительных колец 7 выполнены два три и более равнорасположенные по окружности сквозные прямоугольные пазы 41 шириной 4÷5 мм и высотой в несколько десятых долей миллиметра, например 0,2÷0,5 мм.In addition, an elastic damper support of the rotor of the turbomachine is proposed (see Fig. 6), characterized in that the outer diameter of the rubber sealing rings 9 in contact with the metal sealing rings 7 is chosen such that the radial distance from the outer circle bounding the contact area of the
Технология сборки предлагаемых упругодемпферных опор ясна из конструкции опоры и специально не описывается.The assembly technology of the proposed elastic damping supports is clear from the structure of the support and is not specifically described.
При прецессировании ротора 2 (см. фиг. 1) подшипник 3 будет совершать прецессионное движение в демпферном зазоре 6. При этом масло из зоны высокого давления будет выдавливаться в зазоре 6 в зону низкого давления, перетекая в основном в окружном направлении - по «длинному» пути с большим гидравлическим сопротивлением, за счет чего предлагаемые опоры будут обладать очень высокими упругодемпфирующими характеристиками. Замена масла в демпферном зазоре 6 при работе турбомашины будет происходить постоянно - в низкой зоне давления масло из канавки 36 через отверстия 37 поступает в демпферный зазор 6 и вытекает из него через зазор 26 по периметру паза 25 в металлическом уплотнительном кольце 7. Другие особенности работы и преимущества предлагаемых упругодемпферных опор рассмотрены выше.When the
Отметим, что все предлагаемые принципиальные отличительные признаки, стоящие в формуле изобретения после слова «отличающаяся», без затруднений могут быть использованы в широком круге известных конструкций опор роторов турбомашин, например, с радиальными и радиально-упорными шариковыми подшипниками, опор с лабиринтными уплотнениями масляной зоны опоры и др.Note that all the proposed fundamental distinguishing features that appear in the claims after the word “different” can be used without difficulty in a wide range of known designs of supports for rotors of turbomachines, for example, with radial and angular contact ball bearings, bearings with labyrinth seals in the oil zone supports, etc.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014150171/11A RU2579646C1 (en) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Elastic damper rotor support turbomachinery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014150171/11A RU2579646C1 (en) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Elastic damper rotor support turbomachinery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2579646C1 true RU2579646C1 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=55793627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014150171/11A RU2579646C1 (en) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | Elastic damper rotor support turbomachinery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2579646C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660107C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-07-04 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Turbomachine rotor elastic damper support |
RU2672516C1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Elastic rolling bearing support of high speed rotor |
RU185576U1 (en) * | 2018-06-18 | 2018-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | ADAPTIVE DEVICE-DAMPER |
RU2724033C1 (en) * | 2019-12-04 | 2020-06-18 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Unloading hydraulic device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1421540A (en) * | 1972-11-24 | 1976-01-21 | Rolls Royce | Shaft bearing assemblies |
SU868158A1 (en) * | 1979-07-20 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я А-1877 | Shaft flexible-damper support |
RU2151896C1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Support of gas turbine engine |
RU2265728C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbomachine rotor thrust-damper support |
RU92696U1 (en) * | 2009-11-19 | 2010-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объдинение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | ELASTIC DAMPING SUPPORT OF THE GAS-TURBINE ENGINE |
-
2014
- 2014-12-10 RU RU2014150171/11A patent/RU2579646C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1421540A (en) * | 1972-11-24 | 1976-01-21 | Rolls Royce | Shaft bearing assemblies |
SU868158A1 (en) * | 1979-07-20 | 1981-09-30 | Предприятие П/Я А-1877 | Shaft flexible-damper support |
RU2151896C1 (en) * | 1998-10-19 | 2000-06-27 | Открытое акционерное общество "Авиадвигатель" | Support of gas turbine engine |
RU2265728C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | Turbomachine rotor thrust-damper support |
RU92696U1 (en) * | 2009-11-19 | 2010-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объдинение "Сатурн" (ОАО "НПО "Сатурн") | ELASTIC DAMPING SUPPORT OF THE GAS-TURBINE ENGINE |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660107C1 (en) * | 2017-08-22 | 2018-07-04 | Публичное акционерное общество "ОДК - Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Turbomachine rotor elastic damper support |
RU2672516C1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-11-15 | Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" | Elastic rolling bearing support of high speed rotor |
RU185576U1 (en) * | 2018-06-18 | 2018-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | ADAPTIVE DEVICE-DAMPER |
RU2724033C1 (en) * | 2019-12-04 | 2020-06-18 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Unloading hydraulic device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2224103B1 (en) | Bearing support apparatus with squeeze film damper | |
RU2579646C1 (en) | Elastic damper rotor support turbomachinery | |
US4585238A (en) | Channeled ring seals with spring rings | |
US10352193B2 (en) | Bearing centering spring and damper | |
KR101950924B1 (en) | complex sealing apparatus for turbine | |
US10968774B2 (en) | Bearing housing with baffles | |
RU2583206C1 (en) | Resilient damping support of turbomachine rotor with damper with throttle grooves | |
US20160333711A1 (en) | Flanged spring guide for a face seal arrangement | |
CN203670229U (en) | Magnetic drive pump resistant to corrosion and dry grinding | |
US9982604B2 (en) | Multi-stage inter shaft ring seal | |
RU2572444C1 (en) | Elastic deformation support of rotor of turbine machine with damper with throttle grooves | |
US20130140774A1 (en) | Annular seal apparatus and method | |
CN110553037B (en) | Radial multi-lip labyrinth seal device for rotating shaft | |
RU2525370C1 (en) | Turbomachine support radial end seal | |
US2602009A (en) | Bearing mounting | |
CN110594414B (en) | Axial multi-lip labyrinth seal device for rotating shaft | |
CN108699915B (en) | Seal structure and turbo machine | |
CN210890099U (en) | Axial multi-lip sealing device for rotating shaft | |
US11408511B2 (en) | Circumferential seal assembly | |
RU2602470C2 (en) | Turbo-fan engine fan rotor front support | |
RU2598924C1 (en) | Resilient damping support | |
CN211778971U (en) | Anti-deflection horseshoe-shaped sealing device | |
CN210859819U (en) | Automatic grease discharging type wind generating set main shaft sealing device | |
CN110645355B (en) | Flow guide type combined labyrinth sealing device | |
CN211738032U (en) | Anti-deflection labyrinth sealing device for ball mill |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161211 |