RU2513062C1

RU2513062C1 - Resilient damping support of turbo machine

Info

Publication number: RU2513062C1
Application number: RU2013100780/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Константинович Сычев; Владимир Михайлович Язев; Игорь Леонардович Андрейченко; Валерий Алексеевич Кузнецов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-04-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: turbo machine resilient damping support has slotted oil chamber divided by seal rings in blind damping slotted chamber located outside the bearing and jet slotted chamber located outside the oil jet, between turbo machine disc and damping chamber. Labyrinth seal is locked tangentially relative to turbo machine shaft by radial sleeve with L-like sidewall fitted in shaft wall bore. Note here that L/l=1.5…4, where L is axial length of damping slotted chamber; l is axial length of jet slotted chamber.

EFFECT: higher reliability, ruled out turn of labyrinth seal relative to turbo machine shaft.

4 dwg

Description

Изобретение относится к упругодемпферным опорам турбомашин авиационного и наземного применения.The invention relates to elastic damper supports of turbomachines for aviation and ground applications.

Известна упругодемпферная опора турбомашины, в которой жиклер подачи масла на подшипник установлен на корпусе опоры (патент RU 2166677, F16C 27/00, F16F 9/14, опубл. 10.05.2001 г.).Known elastic damper support of a turbomachine, in which the nozzle for supplying oil to the bearing is mounted on the housing of the support (patent RU 2166677, F16C 27/00, F16F 9/14, published on 05/10/2001).

Недостатком такой конструкции является ее повышенная сложность и увеличенный вес.The disadvantage of this design is its increased complexity and increased weight.

Наиболее близкой к заявляемой является упругодемпферная опора турбомашины, жиклер подачи масла в подшипник которой установлен на внутренней упругой втулке, а щелевая масляная полость между внутренней и внешней упругими втулками соединена с входом в жиклер (патент RU 2189475, Р02С 7/06, опубл. 20.09.2001 г.).Closest to the claimed is the elastic damper support of the turbomachine, the oil supply nozzle to the bearing of which is mounted on the internal elastic sleeve, and the slotted oil cavity between the internal and external elastic bushings is connected to the entrance to the nozzle (patent RU 2189475, Р02С 7/06, publ. 20.09. 2001).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за ухудшения демпфирующих свойств масляной пленки в щелевой полости между внутренней и наружной демпфирующими втулками вследствие снижения давления масла в щелевой полости, соединенной с жиклером, а также в дополнительном подогреве поступающего в жиклер масла, что приводит к снижению вязкости масла и снижению толщины пленки масла на беговой дорожке подшипника с возможностью сухого трения качения, что может привести к выкрашиванию беговой дорожки и тел качения подшипника. Недостатком является также возможность поворота в окружном направлении относительно вала лабиринта, уплотняющего упругодемпферную опору, что может привести к разогреву и поломке вала турбомашины.A disadvantage of the known design adopted for the prototype is its low reliability due to the deterioration of the damping properties of the oil film in the gap cavity between the inner and outer damping bushings due to a decrease in the oil pressure in the gap cavity connected to the nozzle, as well as in additional heating of the oil entering the nozzle , which leads to a decrease in oil viscosity and a decrease in the thickness of the oil film on the treadmill of the bearing with the possibility of dry rolling friction, which can lead to chipping of the treadmill and the rolling element bearing. The disadvantage is the possibility of rotation in the circumferential direction relative to the shaft of the labyrinth, which seals the elastic damper support, which can lead to heating and damage to the shaft of the turbomachine.

Технический результат выражается в повышении надежности за счет исключения снижения давления масла в щелевой масляной демпферной полости и коксообразования, в снижении подогрева масла на входе в масляный жиклер, а также в исключении поворота уплотнительного лабиринта относительно вала турбомашины.The technical result is expressed in increasing reliability by eliminating the reduction in oil pressure in the slotted oil damper cavity and coke formation, in reducing oil heating at the inlet of the oil nozzle, and also in eliminating the rotation of the sealing labyrinth relative to the shaft of the turbomachine.

Сущность изобретения заключается в том, что в упругодемпферной опоре турбомашины с ограниченной уплотнительными кольцами щелевой масляной полостью между внешней и внутренней упругими втулками, кольцевой канавкой, соединенной на выходе с установленным на внутренней втулке жиклером подачи масла в подшипник, а также с лабиринтным уплотнением, отделяющим масляную полость опоры от воздушной полости двигателя, щелевая масляная полость разделена уплотнительными кольцами на глухую демпферную полость, расположенную с внешней стороны от подшипника, и жиклерную полость, расположенную с внешней стороны от жиклера между диском турбомашины и демпферной полостью, а уплотнительный лабиринт зафиксирован в окружном направлении относительно вала турбомашины радиальной втулкой с Г-образной боковой стенкой, установленной в отверстие стенки вала, при этом L/l=1,5…4, где L - осевая длина демпферной полости; l - осевая длина жиклерной полости.The essence of the invention lies in the fact that in the elastic damper support of the turbomachine with limited sealing rings a slotted oil cavity between the external and internal elastic bushings, an annular groove connected at the outlet with an oil supply nozzle to the bearing mounted on the inner sleeve, and also with a labyrinth seal separating the oil bearing cavity from the air cavity of the engine, the slotted oil cavity is divided by sealing rings into a dead damper cavity located on the outside from under the ipnik and the nozzle cavity located on the outside of the nozzle between the turbomachine disk and the damper cavity, and the sealing labyrinth is fixed in the circumferential direction relative to the turbomachine shaft with a radial sleeve with a L-shaped side wall installed in the shaft wall hole, with L / l = 1.5 ... 4, where L is the axial length of the damper cavity; l is the axial length of the nozzle cavity.

Выполнение жиклерной полости между демпферной щелевидной полостью и диском турбины исключает снижение давления масла в демпферной масляной полости, исключая возможность коксования масла в указанной полости, поскольку поступающий от диска в упругодемпферную опору турбины тепловой поток уменьшается потоком масла, проходящим через жиклерную полость и далее в жиклер подвода масла в подшипник.The execution of the nozzle cavity between the damper slit-like cavity and the turbine disk eliminates the reduction of oil pressure in the damper oil cavity, eliminating the possibility of coking of oil in the cavity, since the heat flow coming from the disk into the turbine’s elastic-damping support is reduced by the oil flow passing through the nozzle cavity and further into the supply nozzle oil in the bearing.

Фиксация уплотняющего масляную полость упругодемпферной опоры лабиринта в окружном направлении относительно вала турбомашины с помощью установленной в отверстие стенки вала радиальной втулки с Г-образной боковой стенкой исключает поворот лабиринта относительно вала в случае задевания лабиринта об ответный ему статорный фланец лабиринта, который может привести к разогреву и поломке вала турбомашины.Fixing the labyrinth seal of the elastic cavity sealing the oil cavity in the circumferential direction relative to the turbomachine shaft with the help of the radial sleeve with the L-shaped side wall installed in the shaft wall hole eliminates the labyrinth rotation relative to the shaft if the labyrinth is touched against the labyrinth stator flange, which can lead to heating and damage to the shaft of a turbomachine.

Соотношение осевых длин демпферной и жиклерной щелевых полостей должно составлять 1,5…4, т.к. при L/I<1,5 ухудшится демпфирование колебаний вала турбомашины, а при L/I>4 увеличатся осевые габариты упругодемпферной опоры.The ratio of the axial lengths of the damper and nozzle slit cavities should be 1.5 ... 4, because at L / I <1.5, the damping of the vibrations of the shaft of the turbomachine will deteriorate, and at L / I> 4, the axial dimensions of the elastic damper support will increase.

На фиг.1 показан продольный разрез упругодемпферной опоры турбомашины, на фиг.2 - элемент I на фиг.1 в увеличенном виде. На фиг.3 представлен элемент II на фиг.1 в увеличенном виде, а на фиг.4 - сечение А-А на фиг.3.Figure 1 shows a longitudinal section of the elastic damper support of the turbomachine, figure 2 - element I in figure 1 in an enlarged view. Figure 3 presents the element II in figure 1 in an enlarged view, and in figure 4 is a section aa in figure 3.

Упругодемпферная опора турбомашины 1 состоит из статора 2, в котором установлена внешняя упругая втулка 3 с размещенной в ней внутренней упругой втулкой 4, в которой гайкой 5 зафиксированы наружное кольцо 6 подшипника 7 и жиклерный фланец 8 с жиклером 9 подачи масла в подшипник 7.The elastic damper support of the turbomachine 1 consists of a stator 2, in which an external elastic sleeve 3 is installed with an internal elastic sleeve 4 located in it, in which the outer ring 6 of the bearing 7 and the nozzle flange 8 with the nozzle 9 of the oil supply to the bearing 7 are fixed with a nut 5.

С внешней стороны от подшипника 7 между внешней 3 и внутренней 4 упругими втулками расположена глухая демпферная щелевая полость 10 с маслоподводящей канавкой 11, а с внешней стороны от жиклерного кольца 8 - жиклерная щелевая полость 12 с маслоподводящей канавкой 13, соединенной на выходе каналом 14 с жиклером 9 подачи масла в подшипник 7.On the outer side of the bearing 7, between the outer 3 and inner 4 elastic bushings there is a blind damper slot 10 with an oil supply groove 11, and on the outside of the nozzle ring 8, a slot groove 12 with an oil supply groove 13 connected at the outlet of the channel 14 to the nozzle 9 oil supply to the bearing 7.

Щелевые полости 10 и 12 разделены парными упругими уплотнительными кольцами 15, а с передней и задней стороны ограничены парными кольцами 16 и 17, причем все уплотнительные кольца выполнены одинаковыми.The slotted cavities 10 and 12 are separated by paired elastic sealing rings 15, and on the front and rear sides are limited by paired rings 16 and 17, all of the sealing rings being the same.

Во внутреннем кольце 18 подшипника 7 установлен вал 19 ротора 20, колебания которого демпфирует упругодемпферная опора 1.In the inner ring 18 of the bearing 7, a shaft 19 of the rotor 20 is installed, the vibrations of which are damped by the elastic damper support 1.

Масляная полость 21 упругодемпферной опоры 1 отделена от воздушной полости 22 лабиринтным уплотнением, включающим лабиринт 23 и ответный ему статорный фланец 24. Тепловые потоки от диска 25, расположенного со стороны жиклерного фланца 8, снижаются продувкой холодного воздуха через воздушную полость 22.The oil cavity 21 of the elastic damper support 1 is separated from the air cavity 22 by a labyrinth seal, including the labyrinth 23 and the stator flange 24 corresponding to it. Heat flows from the disk 25 located on the side of the nozzle flange 8 are reduced by blowing cold air through the air cavity 22.

Для фиксации лабиринта 23 в окружном направлении относительно вала 19 турбомашины в отверстие 26 стенки 27 вала 19 установлена радиальная втулка 28 с Г-образной в поперечном сечении боковой стенкой 29. Осевой выступ 30 стенки 29 размещен в осевом пазу 31 лабиринта 23, фиксируя таким образом лабиринт 23 в окружном направлении.To fix the labyrinth 23 in the circumferential direction relative to the turbomachine shaft 19, a radial sleeve 28 with a L-shaped cross section of the side wall 29 is installed in the hole 26 of the wall 27 of the shaft 19. The axial protrusion 30 of the wall 29 is placed in the axial groove 31 of the labyrinth 23, thus fixing the labyrinth 23 in the circumferential direction.

Внутренняя полость 32 втулки 28 служит для эвакуации воздуха из полости 22 в межвальную полость 33.The inner cavity 32 of the sleeve 28 is used to evacuate air from the cavity 22 into the inter-shaft cavity 33.

Работает данное устройство следующим образом.This device works as follows.

При работе опоры 1 на внутреннее кольцо 18 подшипника 7 от вала 19 ротора 20 действует радиальная сила, а поскольку ротор вращается, то радиальная сила от ротора 20 на подшипник 7 и втулку 4 представляет собой вращающийся вектор и слой масла в глухой щелевой демпферной полости 10 работает как гидродинамический подшипник, уменьшая таким образом радиальную нагрузку на упругие втулки 3 и 4 и демпфируя колебания вала 19 ротора 20, что повышает надежность опоры 1.When the support 1 is operating, the radial force acts on the inner ring 18 of the bearing 7 from the shaft 19 of the rotor 20, and since the rotor rotates, the radial force from the rotor 20 on the bearing 7 and the sleeve 4 is a rotating vector and the oil layer in the blind slotted damper cavity 10 works as a hydrodynamic bearing, thus reducing the radial load on the elastic bushings 3 and 4 and damping the vibrations of the shaft 19 of the rotor 20, which increases the reliability of the support 1.

Claims

The elastic-damper support of the turbomachine with a limited oil gap between the external and internal elastic bushings, an annular groove connected at the outlet with an oil supply nozzle to the bearing mounted on the inner sleeve, and also with a labyrinth seal separating the bearing oil cavity from the engine air cavity,
characterized in that
the slit oil cavity is divided by sealing rings into a blind damper slit cavity located on the outer side of the bearing and a nozzle slot cavity located on the outside of the oil nozzle between the turbomachine disk and the damper cavity, and the sealing labyrinth is fixed in the circumferential direction relative to the turbomachine shaft by the radial sleeve with a L-shaped side wall installed in the hole of the shaft wall, with L / l = 1.5 ... 4, where L is the axial length of the damper slot cavity; l is the axial length of the nozzle slit cavity.