RU2539403C1

RU2539403C1 - Gas turbine engine

Info

Publication number: RU2539403C1
Application number: RU2013137714/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Дидов; Виктор Дмитриевич Сергеев
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-01-20
Also published as: RU2013137714A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: on one end of the shaft rigidly connected with the turbine impeller, a cylindrical sleeve of the rotor is placed, and the rotor is designed with a possibility of its gas dynamical support, and on the free end the centrifugal compressor wheel is fixed which is fitted with a thrust bearing. On the cylindrical sleeve from the side, adjoining to the turbine wheel, the first bowl-shaped pivor journal of the first angular contact magnetic bearing with the bottom facing towards the turbine wheel is placed. On the free end of the shaft, thrusting each other, the bowl-shaped pivot journal of the second angular contact magnetic bearing with its bottom facing towards to the compressor wheel, the first and second thrust spade gas bearings are installed in series. Each radial magnetic bearing is implemented according to Halbach design, where it comprises a thin-walled cylindrical sleeve made from non-magnetic material, rods with trapezoidal cross-section made from magnetic material, permanent magnets designed as rods with trapezoidal cross-section. The thrust magnetic bearing has a footstep bearing made from a non-magnetic material, placed in a ring body, between the bottom of which and end surface of the pivot journal the sectors of permanent magnets are fixed. The radial and thrust magnetic bearings placed from the side of the turbine, are implemented using the magnetic material with a Curie point 900°C minimum.

EFFECT: invention ensures high bearing capacity of radial and thrust bearing units in operating mode with decrease of friction-related losses, reliable start at low temperatures, improvement of its operational reliability at high dynamical loads, increase of rotor stability to half-speed vortex, increase of mechanical efficiency.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при проектировании, например, газотурбинных двигателей, турбокомпрессоров, турбодетандеров.The invention relates to the field of turbine construction and can be used in the design, for example, gas turbine engines, turbocompressors, turbo expanders.

Известен газотурбинный двигатель, компрессор которого содержит корпус с размещенными в нем несколькими рядами направляющих лопаток, ротор, содержащий обечайку с закрепленными на ней несколькими рядами рабочих лопаток. Две стальные крышки закрывают обечайку ротора с торцов и имеют цапфы, которыми ротор опирается на подшипники. Для уменьшения осевой силы к передней торцевой стенке ротора турбомашины из полости нагнетания компрессора подведен сжатый воздух. Чтобы уменьшить утечку воздуха из разгрузочной камеры, ее снабжают двумя уплотнениями, размещенными на периферии и у цапфы компрессора (см. Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей. М.: Машиностроение, 1969, рис.2.14).A gas turbine engine is known, the compressor of which contains a housing with several rows of guide vanes located in it, a rotor containing a shell with several rows of vanes mounted on it. Two steel covers cover the rotor shell from the ends and have trunnions with which the rotor rests on bearings. To reduce the axial force, compressed air is supplied to the front end wall of the rotor of the turbomachine from the compressor discharge cavity. To reduce air leakage from the discharge chamber, it is supplied with two seals located on the periphery and at the compressor axle (see G. Skubachevsky, Aircraft gas turbine engines. Design and calculation of parts. M .: Mashinostroenie, 1969, Fig. 2.14).

Недостатком известного устройства является необходимость установки уплотнений на наружной и внутренней поверхностях газовой камеры, через которые происходит утечка рабочего тела ГТД.A disadvantage of the known device is the need to install seals on the outer and inner surfaces of the gas chamber, through which the leak of the gas turbine working fluid occurs.

Известен также газотурбинный двигатель, содержащий корпус, в цилиндрической полости которого установлен ротор с цилиндрической внешней поверхностью, включающий вал, один конец которого жестко скреплен с рабочим колесом турбины, на который насажена втулка ротора, выполненного с возможностью его газодинамического поддержания, а на свободном конце зафиксировано колесо центробежного компрессора, снабженного радиально-упорным подшипником (см. RU 2456482, МПК F04D 29/051; F01D 3/04, 2012 г.).A gas turbine engine is also known, comprising a housing in which a rotor with a cylindrical outer surface is mounted in a cylindrical cavity, including a shaft, one end of which is rigidly fastened to the turbine impeller, on which a rotor sleeve is mounted, which is capable of gas-dynamic support, and is fixed on the free end a centrifugal compressor wheel equipped with an angular contact bearing (see RU 2456482, IPC F04D 29/051; F01D 3/04, 2012).

При использовании в транспортных газотурбинных двигателях (ГТД) подшипников с масляной смазкой необходима система смазки подшипников, что усложняет установку, увеличивает затраты на эксплуатацию, затрудняет запуск двигателей при низких температурах. Использование лепестковых газодинамических подшипников (ЛГП) ограничено массой роторов до 10 кг.When using bearings with oil lubrication in gas turbine gas turbine engines (GTE), a bearing lubrication system is required, which complicates installation, increases operating costs, and makes it difficult to start engines at low temperatures. The use of lobe gas-dynamic bearings (LGP) is limited by the weight of the rotors to 10 kg.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение несущей способности радиального и упорного подшипниковых узлов ГТД, повышение надежности их работы при высоких динамических нагрузках, уменьшение потерь на трение в рабочем режиме, исключение загрязнения рабочего тела турбомашины маслом, повышение механического КПД ГТД.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the bearing capacity of the radial and thrust bearings of a gas turbine engine, increase the reliability of their operation at high dynamic loads, reduce friction losses in the operating mode, eliminate contamination of the working fluid of a turbomachine with oil, increase the mechanical efficiency of a gas turbine engine.

Результат предлагаемого технического решения выражается в обеспечении высокой несущей способности радиального и упорного подшипникового узлов в рабочем режиме при уменьшении в них потерь на трение, надежном запуске ГТД при низких температурах, повышении его надежности работы при высоких динамических нагрузках, а также повышении устойчивости ротора к «полускоростному вихрю», повышении механического КПД ГТД.The result of the proposed technical solution is expressed in providing high bearing capacity of the radial and thrust bearing assemblies in operating mode while reducing friction losses in them, reliably starting the gas turbine engine at low temperatures, increasing its reliability at high dynamic loads, as well as increasing the rotor resistance to “half speed” whirlwind ”, increasing the mechanical efficiency of a gas turbine engine.

Поставленная задача решается тем, что газотурбинный двигатель, содержащий корпус, в цилиндрической полости которого установлен ротор с цилиндрической внешней поверхностью, включающий вал, один конец которого жестко скреплен с рабочим колесом турбины, на который насажена цилиндрическая втулка ротора, выполненный с возможностью его газодинамического поддержания, а на свободном конце зафиксировано колесо центробежного компрессора, снабженного радиально-упорным подшипником, отличающийся тем, что на цилиндрической втулке со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины, при этом на свободном конце вала последовательно установлены, с упором друг в друга, чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, колесо центробежного компрессора и балансировочная шайба, зафиксированные гайкой, при этом каждый радиальный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для чего он включает в себя тонкостенную цилиндрическую втулку, выполненную из немагнитного материала, на внешней цилиндрической поверхности которой равномерно по ее окружности жестко закреплены планки трапециевидного сечения, выполненные из магнитного материала, намагниченные радиально по всей длине, между которыми размещены, контактируя с ними боковыми гранями, постоянные магниты, выполненные в виде планок трапециевидного сечения, которые по всей длине намагничены тангенциально, причем свободная поверхность постоянных магнитов образует цилиндрическую поверхность, обращенную в рабочий зазор радиального магнитного подшипника, кроме того, цилиндрические части первой и второй чашеобразных цапф-пят, составляющих радиальные магнитные подшипники, снабжены бандажом из высокопрочного волокна на связующем из твердеющих синтетических смол и размещены в кольцевых пазах соответствующего поперечного сечения, выполненных в проставке, размещенной между корпусами турбины и компрессора, при этом один из кольцевых пазов открыт к компрессору, а другой к турбине, причем между поверхностью кольцевых пазов проставки и цилиндрическими втулками размещены гофрированные втулки с продольными гофрами, выполненные из упругого материала, при этом внутренние поверхности цапфы-пяты покрыты слоем меди и обработаны с высокой чистотой поверхности, причем, упорный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для чего он включает в себя подпятник, выполненный из немагнитного материала, размещенный в кольцевом корпусе, между дном которого и торцевой поверхностью цапфы-пяты закреплены сектора постоянных магнитов, намагниченных по оси ротора по всей длине, между которыми размещены контактирующие с ними боковыми гранями сектора постоянных магнитов, намагниченных по всей длине во встречном тангенциальном направлении, причем свободные поверхности названных секторов постоянных магнитов образуют плоскую поверхность, обращенную в зазор с торцевой поверхностью цапфы-пяты, кроме того, по меньшей мере, радиальный и упорный магнитные подшипники, размещенные со стороны турбины, выполнены с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C, при этом между подпятником и обращенным к нему дном выточки обоих магнитных подшипников установлена упругая шайба, выполненная в виде пластины из упругого материала, деформированной с образованием кольцевых гофров, кроме того, магнитные радиальные и упорные подшипники зафиксированы от поворота вокруг продольной оси вала, кроме того, упорный лепестковый газодинамический подшипник содержит плоский диск и уплотнение компрессора, между которыми размещено дистанционное кольцо, при этом в полости между ними размещены первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, разделенные общей пятой, при этом в зазоре между поверхностью цилиндрической полости проставки и обращенной к ней поверхностью цилиндрической втулки ротора размещен радиальный лепестковый газодинамический подшипник.The problem is solved in that a gas turbine engine containing a housing in which a rotor with a cylindrical outer surface is mounted in a cylindrical cavity, including a shaft, one end of which is rigidly fastened to the turbine impeller, on which a cylindrical rotor sleeve is mounted, made with the possibility of its gas-dynamic support, and at the free end the wheel of a centrifugal compressor is provided, equipped with an angular contact bearing, characterized in that on the cylindrical sleeve from the side, when resting on the turbine wheel, the first cup-shaped spigot-heel of the first angular contact magnetic bearing is put on, oriented with its bottom to the turbine wheel, while at the free end of the shaft, the cup-shaped spigot-heel of the second angular contact magnetic bearing is sequentially mounted , oriented with its bottom towards the compressor wheel, the first and second thrust lobe gas bearings, the centrifugal compressor wheel and the balancing washer fixed with a nut, each radial magnesium This bearing is realized according to the Halbach scheme, for which it includes a thin-walled cylindrical bushing made of non-magnetic material, on the outer cylindrical surface of which are trapezoidal cross-sections made of magnetic material magnetized radially along the entire length, rigidly fixed along its circumference, between which Permanent magnets made in the form of trapezoidal cross-sections that are tangentially magnetized along the entire length are placed by contacting them with lateral faces. the free surface of the permanent magnets forms a cylindrical surface facing the working gap of the radial magnetic bearing, in addition, the cylindrical parts of the first and second cup-shaped trunnions making up the radial magnetic bearings are provided with a high-strength fiber bandage on a binder made of hardening synthetic resins and placed in annular grooves corresponding cross-section, made in a spacer placed between the turbine and compressor bodies, while one of the annular grooves is open to to the compressor, and the other to the turbine, and between the surface of the annular grooves of the spacer and the cylindrical bushings, corrugated bushings with longitudinal corrugations are made of elastic material, while the inner surfaces of the heel trunnion are coated with a layer of copper and processed with high surface finish, moreover, a thrust magnetic bearing implemented according to the Halbach scheme, for which it includes a thrust bearing made of non-magnetic material placed in an annular body, between the bottom of which and the end surface of the heel pin sectors of permanent magnets magnetized along the axis of the rotor along the entire length are fastened, between which sectors of permanent magnets contacting with them by lateral faces are magnetized along the entire length in the opposite tangential direction, and the free surfaces of these sectors of permanent magnets form a flat surface facing the gap with the end the surface of the heel pin, in addition, at least the radial and thrust magnetic bearings located on the side of the turbine are made using magnetic material with a Curie point of at least 900 ° C, while between the thrust bearing and the bottom of the recess of both magnetic bearings facing it there is an elastic washer made in the form of a plate of elastic material deformed with the formation of annular corrugations, in addition, the magnetic radial and thrust bearings are fixed from rotation around the longitudinal axis of the shaft, in addition, the thrust lobed gas-dynamic bearing contains a flat disk and compressor seal, between which a distance ring is placed, while in the cavity between them has first and second thrust bearings Lobe gas separated by fifth common, while the gap between the surface of the cylindrical cavity of the spacer and the facing surface of the cylindrical rotor hub disposed radially petalled gasdynamic bearing.

Кроме того, гофры упругой шайбы и продольный гофр, размещенные со стороны компрессора, заполнены эластичным материалом, скрепленным с ней.In addition, the corrugations of the elastic washer and the longitudinal corrugation placed on the compressor side are filled with elastic material bonded to it.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the set of essential features of the proposed technical solution and the set of essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty".

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признаки, указывающие, что «на цилиндрической втулке со стороны, прилегающей к колесу турбины, надета первая чашеобразная цапфа-пята первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины, при этом на свободном конце вала последовательно установлены, с упором друг в друга, чашеобразная цапфа-пята второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора, первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, колесо центробежного компрессора и балансировочная шайба, зафиксированные гайкой», обеспечивают формирование радиальных и упорных магнитных подшипников в дополнение к лепестковым газодинамическим, что позволяет подшипникам воспринимать высокие динамические нагрузки от гироскопического момента при вибрации корпуса ГТД.Signs indicating that “on the cylindrical sleeve from the side adjacent to the turbine wheel, the first cup-shaped pin-heel of the first angular contact magnetic bearing is mounted, oriented with its bottom to the turbine wheel, while on the free end of the shaft are mounted in series, with each other resting friend, a cup-shaped pin-heel of the second angular contact magnetic bearing, oriented with its bottom to the compressor wheel, the first and second thrust lobe gas bearings, the centrifugal compressor wheel and balancing Naya washer fixed nut ", ensuring the formation of radial and axial magnetic bearing, in addition to the petal gasdynamic that allows the bearings to perceive high dynamic loads under vibration gyroscopic moment TBG housing.

Признаки, указывающие, что «каждый радиальный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для чего он включает в себя тонкостенную цилиндрическую втулку, выполненную из немагнитного материала, на внешней цилиндрической поверхности которой равномерно по ее окружности жестко закреплены планки трапециевидного сечения, выполненные из магнитного материала, намагниченные радиально по всей длине, между которыми размещены, контактируя с ними боковыми гранями, постоянные магниты, выполненные в виде планок трапециевидного сечения, которые по всей длине намагничены тангенциально», обеспечивают усиление магнитного потока и направление его основной части в зону рабочего зазора радиального магнитного подшипника для получения значительных электродинамических сил и возможность использования электродинамической силы для поддержания цапфы, т.е. позволяют дополнительно к газодинамическим силам обеспечить электродинамические силы отталкивания при вращении цапфы без прилипания сегментов постоянных магнитов к цапфе. Это повышает несущую способность и жесткость радиального подшипникового узла.Signs indicating that "each radial magnetic bearing is implemented according to the Halbach scheme, for which it includes a thin-walled cylindrical sleeve made of non-magnetic material, on the outer cylindrical surface of which trapezoidal cross-sections made of magnetic material are rigidly fixed on its circumference magnetized radially along the entire length, between which are placed, in contact with the side faces, permanent magnets made in the form of trapezoidal cross-sections, which s along the entire length magnetized tangentially ", provide enhancement of the magnetic flux and the direction of its main body in the working gap of the radial magnetic bearing zone to produce a significant electrodynamic forces and the possibility of using an electrodynamic force for maintaining the stud, i.e. in addition to gas-dynamic forces, they provide electrodynamic repulsive forces during rotation of the axle without sticking of the permanent magnet segments to the axle. This increases the bearing capacity and stiffness of the radial bearing assembly.

Признаки, указывающие, что «свободная поверхность постоянных магнитов образует цилиндрическую поверхность, обращенную в рабочий зазор радиального магнитного подшипника», обеспечивают формирование рабочего зазора с поверхностью цапфы, а также обеспечивают гладкую цилиндрическую поверхность магнитного подшипника.Signs indicating that "the free surface of the permanent magnets forms a cylindrical surface facing the working gap of the radial magnetic bearing", provide the formation of a working gap with the surface of the journal, and also provide a smooth cylindrical surface of the magnetic bearing.

Признаки, указывающие, что «цилиндрические части первой и второй чашеобразных цапф-пят, составляющих радиальные магнитные подшипники, снабжены бандажом из высокопрочного волокна на связующем из твердеющих синтетических смол и размещены в кольцевых пазах соответствующего поперечного сечения, выполненных в проставке», повышают прочность цапфы, уменьшают деформации зазора радиальных магнитных подшипников.Signs indicating that "the cylindrical parts of the first and second cup-shaped trunnion-heels constituting radial magnetic bearings are provided with a high-strength fiber bandage on a binder of hardening synthetic resins and placed in annular grooves of the corresponding cross section made in the spacer", increase the strength of the trunnion, reduce the clearance of radial magnetic bearings.

Признак, указывающий, что «один из кольцевых пазов открыт к компрессору, а другой к турбине, причем между поверхностью кольцевых пазов проставки и цилиндрическими втулками размещены гофрированные втулки с продольными гофрами, выполненные из упругого материала», обеспечивает необходимую жесткость упругой подложки узла в рабочем состоянии и, соответственно, гашение вынужденных колебаний ротора.A sign indicating that "one of the annular grooves is open to the compressor, and the other to the turbine, and between the surface of the annular grooves of the spacer and the cylindrical bushings are corrugated bushings with longitudinal corrugations made of elastic material", provides the necessary rigidity of the elastic substrate of the node in working condition and, accordingly, the damping of forced oscillations of the rotor.

Признак, указывающий, что «при этом внутренние поверхности цапфы-пяты покрыты слоем меди и обработаны с высокой чистотой поверхности», обеспечивает возникновение значительных электродинамических сил, обусловленных взаимодействием вихревых токов, наведенных в цапфе-пяте магнитным полем магнитных планок и секторов постоянных магнитов, с полем этих магнитов, что повышает несущую способность и жесткость радиального и упорного магнитных подшипников.A sign indicating that “in this case, the heel trunnion inner surfaces are coated with a layer of copper and processed with a high surface purity”, provides the appearance of significant electrodynamic forces due to the interaction of eddy currents induced in the trunnion by the magnetic field of magnetic strips and permanent magnet sectors, with field of these magnets, which increases the bearing capacity and rigidity of the radial and thrust magnetic bearings.

Признаки, указывающие, что «упорный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для чего он включает в себя подпятник, выполненный из немагнитного материала, размещенный в кольцевом корпусе, между дном которого и торцевой поверхностью цапфы-пяты закреплены сектора постоянных магнитов», формируют упорный магнитный подшипник и обеспечивают формирование рабочего зазора с поверхностью цапфы, а также обеспечивают гладкую плоскую поверхность упорного магнитного подшипника, обеспечивают усиление магнитного потока и направление его основной части в зону рабочего зазора упорного магнитного подшипника для получения значительных электродинамических сил отталкивания дополнительно к газодинамическим силам и обеспечить вращение цапфы без прилипания сегментов постоянных магнитов к цапфе. Это повышает несущую способность и жесткость упорного подшипникового узла.Signs indicating that "the thrust magnetic bearing is implemented according to the Halbach scheme, for which it includes a thrust bearing made of non-magnetic material placed in an annular housing, between which the bottom and the end surface of the heel-pin are fixed permanent magnet sectors" form a magnetic thrust bearing and ensure the formation of a working gap with the surface of the journal, and also provide a smooth flat surface of a thrust magnetic bearing, provide increased magnetic flux and its direction about of the main part into the working gap area of the thrust magnetic bearing to obtain significant electrodynamic repulsive forces in addition to the gasdynamic forces and to ensure rotation of the journal without sticking segments of permanent magnets to the journal. This increases the bearing capacity and stiffness of the thrust bearing assembly.

Признаки, указывающие, что сектора постоянных магнитов намагничены «по оси ротора по всей длине, между которыми размещены контактирующие с ними боковыми гранями сектора постоянных магнитов, намагниченных по всей длине во встречном тангенциальном направлении», обеспечивает усиление магнитного потока и направление его основной части в зону рабочего зазора упорного магнитного подшипника для получения значительных электродинамических сил.Signs indicating that the sectors of the permanent magnets are magnetized “along the axis of the rotor along the entire length, between which the lateral faces of the sectors of the permanent magnets contacting with them are located, magnetized along the entire length in the opposite tangential direction”, provides an increase in the magnetic flux and the direction of its main part to the zone working clearance of a thrust magnetic bearing to obtain significant electrodynamic forces.

Признак, указывающий, что «по меньшей мере, радиальный и упорный магнитный подшипники, размещенные со стороны турбины, выполнены с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C», предотвращает размагничивание магнитных планок от действия высоких температур со стороны турбины и, тем самым, обеспечивает работоспособность магнитных подшипников во всем рабочем диапазоне температур.A sign indicating that “at least the radial and thrust magnetic bearings located on the turbine side are made using magnetic material with a Curie point of at least 900 ° C”, prevents the magnetic strips from being degraded by high temperatures from the turbine side and, therefore, thereby ensures the performance of magnetic bearings in the entire operating temperature range.

Признак, указывающий, что «между подпятником и обращенным к нему дном выточки обоих магнитных подшипников установлена упругая шайба, выполненная в виде пластины из упругого материала, деформированной с образованием кольцевых гофров», обеспечивает необходимую жесткость упругой подложки магнитного подшипника в рабочем состоянии, а также предотвращает заклинивание упорного магнитного подшипника в рабочем состоянии от неравномерности теплового расширения ротора и проставки.A sign indicating that “between the thrust bearing and the bottom of the recess of both magnetic bearings facing it there is an elastic washer made in the form of a plate of elastic material deformed to form annular corrugations”, provides the necessary rigidity of the elastic substrate of the magnetic bearing in working condition, and also prevents jamming of the thrust magnetic bearing in working condition from uneven thermal expansion of the rotor and spacers.

Признак, указывающий, что «магнитные радиальные и упорные подшипники зафиксированы от поворота вокруг продольной оси вала», препятствует вращению упорных магнитных подшипников под действием тормозных сил.A sign indicating that "the magnetic radial and thrust bearings are locked against rotation about the longitudinal axis of the shaft" prevents rotation of the thrust magnetic bearings under the action of braking forces.

Признаки, указывающие, что «упорный лепестковый газодинамический подшипник содержит плоский диск и уплотнение компрессора, между которыми размещено дистанционное кольцо, при этом в полости между ними размещены первый и второй упорные лепестковые газовые подшипники, разделенные общей пятой», позволяют воспринимать осевые нагрузки, действующие на ротор при пуске и останове ГТД, гасить вынужденные осевые колебания ротора при работе.Signs indicating that the "thrust lobe gas-dynamic bearing contains a flat disk and compressor seal, between which a spacer ring is placed, while the first and second thrust lobe gas bearings separated by a common fifth are placed in the cavity between them, allow axial loads acting on rotor during start-up and shutdown of the gas turbine engine, to suppress the forced axial vibrations of the rotor during operation.

Признак, указывающий, что «в зазоре между поверхностью цилиндрической полости проставки и обращенной к ней поверхностью цилиндрической втулки ротора размещен радиальный газодинамический лепестковый подшипник», позволяет воспринимать радиальные нагрузки, действующие на ротор при пуске и останове ГТД, повышает устойчивость ротора за счет демпфирования лепестками.A sign indicating that "in the gap between the surface of the cylindrical cavity of the spacer and the surface of the cylindrical sleeve of the rotor facing it is placed a radial gas-dynamic flap bearing", it allows to perceive the radial loads acting on the rotor when starting and stopping the turbine engine, increases the stability of the rotor due to damping by the petals.

Признак, указывающий, что «гофры упругой шайбы, размещенной со стороны компрессора, заполнены эластичным материалом, скрепленным с ней», обеспечивает необходимую жесткость и демпфирование упругой подложки узла в рабочем состоянии, а также гашение колебаний ротора, обусловленных осевыми газодинамическими силами турбины и компрессора за счет рассеивания энергии колебаний резиной или полиуретаном.A sign indicating that “the corrugations of the elastic washer located on the compressor side are filled with elastic material bonded to it” provides the necessary rigidity and damping of the elastic substrate of the assembly in working condition, as well as damping of rotor vibrations caused by axial gas-dynamic forces of the turbine and compressor beyond due to the dispersion of vibrational energy by rubber or polyurethane.

На фиг.1 показан продольный разрез ГТД, а на фиг.2, 3 - поперечные разрезы по радиально-упорным магнитным подшипникам. На фиг.4 показано местное сечение по упорному магнитному подшипнику.Figure 1 shows a longitudinal section of the gas turbine engine, and figure 2, 3 is a transverse section through angular contact magnetic bearings. Figure 4 shows a local section along the thrust magnetic bearing.

На чертежах показаны проставка 1 корпуса ГТД, вал 2, рабочее колесо турбины 3, цилиндрическая втулка 4, колесо центробежного компрессора 5, первая чашеобразная цапфа-пята 6, цапфа-пята 7 второго радиально-упорного магнитного подшипника, первый 8 и второй 9 упорные лепестковые газодинамические подшипники, балансировочная шайба 10, гайка 11, тонкостенные втулки 12, 13, магнитные планки 14, 15 и 16, 17, постоянные магниты 18 и 19, радиальный зазор 20 и 21, бандаж 22 и 23, кольцевые пазы 24 и 25, гофрированные втулки 26 и 27, корпус подпятника 28 и 29, сектора постоянных магнитов 30, 31, 32 и 33, 34, 35, осевые зазоры 36 и 37, упругая шайба 38 и 39, штифты 40 и 41, болты 42 и 43, уплотнение 44, плоский диск 45, дистанционное кольцо 46, пята 47, радиальный газодинамический лепестковый подшипник 48, бурт 49 на втулке 12, бурт 50 на проставке 1, бурт 51 на втулке 13, бурт 52 на проставке 1.The drawings show the spacer 1 of the casing of the gas turbine engine, the shaft 2, the impeller of the turbine 3, the cylindrical sleeve 4, the wheel of the centrifugal compressor 5, the first bowl-shaped pin-heel 6, the pin-heel 7 of the second angular contact magnetic bearing, the first 8 and second 9 thrust lobe gas-dynamic bearings, balancing washer 10, nut 11, thin-walled bushings 12, 13, magnetic strips 14, 15 and 16, 17, permanent magnets 18 and 19, radial clearance 20 and 21, band 22 and 23, annular grooves 24 and 25, corrugated bushings 26 and 27, thrust bearing housing 28 and 29, permanent magnesium sectors 30, 31, 32 and 33, 34, 35, axial clearances 36 and 37, elastic washer 38 and 39, pins 40 and 41, bolts 42 and 43, seal 44, flat disk 45, spacer ring 46, heel 47, radial gas-dynamic flap bearing 48, shoulder 49 on sleeve 12, shoulder 50 on spacer 1, shoulder 51 on sleeve 13, shoulder 52 on spacer 1.

Корпус газотурбинного двигателя содержит проставку 1, размещенную между корпусами турбины и компрессора. В цилиндрической полости проставки 1 установлен ротор с цилиндрической внешней поверхностью. Ротор ГТД включает вал 2, один конец которого жестко скреплен с рабочим колесом турбины 3, (например, сваркой трением), на который насажена цилиндрическая втулка 4 ротора, выполненного с возможностью его газодинамического поддержания, а на свободном конце зафиксировано колесо центробежного компрессора 5. Цилиндрическая втулка 4, выполнена из немагнитного материала, например, алюминиевого сплава АК4-1, подвергнутая микродуговому оксидированию с последующей шлифовкой для получения высокой твердости и высокой чистоты поверхности. На цилиндрической втулке 4, со стороны, прилегающей к колесу турбины 3, надета первая чашеобразная цапфа-пята 6 первого радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу турбины 3. На свободном конце вала 2, последовательно установлены, с упором друг в друга, вторая чашеобразная цапфа-пята 7 второго радиально-упорного магнитного подшипника, ориентированная своим дном к колесу компрессора 5, пята 47, колесо центробежного компрессора 5, балансировочная шайба 10, зафиксированные гайкой 11.The gas turbine engine housing contains a spacer 1, located between the turbine and compressor bodies. In the cylindrical cavity of the spacer 1, a rotor with a cylindrical outer surface is installed. The GTE rotor includes a shaft 2, one end of which is rigidly fastened to the impeller of the turbine 3, (for example, by friction welding), on which a cylindrical sleeve 4 of the rotor is mounted, made with the possibility of its gas-dynamic support, and the centrifugal compressor wheel 5 is fixed on the free end. the sleeve 4 is made of a non-magnetic material, for example, AK4-1 aluminum alloy, subjected to microarc oxidation followed by grinding to obtain high hardness and high surface finish. On the cylindrical sleeve 4, from the side adjacent to the turbine wheel 3, the first bowl-shaped pin 6 of the first angular contact magnetic bearing is mounted, oriented with its bottom towards the turbine wheel 3. At the free end of the shaft 2, are mounted in series, with an emphasis on each other , the second cup-shaped pin-heel 7 of the second angular contact magnetic bearing, oriented with its bottom to the compressor wheel 5, heel 47, the centrifugal compressor wheel 5, the balancing washer 10, fixed by the nut 11.

Каждый радиальный магнитный подшипник реализован по схеме Хальбаха, для этого он включает в себя тонкостенную цилиндрическую втулку 12 и 13, выполненную из немагнитного материала, например нержавеющей немагнитной стали или титана, на внешней цилиндрической поверхности которой равномерно по ее окружности жестко закреплены планки 14, 15 и 16, 17 трапециевидного сечения, выполненные из магнитного материала (например, из неодим-железо-бор или самарий-кобальт), намагниченные радиально по всей длине, между которыми размещены, контактируя с ними боковыми гранями, постоянные магниты 18 и 19, выполненные в виде планок трапециевидного сечения, которые по всей длине намагничены тангенциально. Свободная поверхность постоянных магнитов 18 и 19 и планок 14, 15 и 16, 17 образует цилиндрическую поверхность, обращенную в радиальный зазор 20 и 21 радиального магнитного подшипника. Цилиндрические части первой 6 и второй 7 чашеобразных цапф-пят, составляющих радиальные магнитные подшипники, снабжены бандажом 22 и 23 из высокопрочного волокна на связующем из твердеющих синтетических смол и размещены в кольцевых пазах 24 и 25 соответствующего поперечного сечения, выполненных в проставке 1. Кольцевой паз 25 открыт к центробежному компрессору 5, а кольцевой паз 24 к турбине 3. Между поверхностью кольцевых пазов 24 и 25 проставки 1 и тонкостенными втулками 12 и 13 размещены гофрированные втулки 26 и 27 с продольными гофрами, выполненные из упругого материала. Внутренние поверхности цапфы-пяты 6 и 7 покрыты слоем меди и обработаны с высокой чистотой поверхности.Each radial magnetic bearing is implemented according to the Halbach scheme, for this it includes a thin-walled cylindrical sleeve 12 and 13 made of non-magnetic material, such as stainless non-magnetic steel or titanium, on the outer cylindrical surface of which the straps 14, 15 and 16, 17 trapezoidal section made of magnetic material (for example, neodymium-iron-boron or samarium-cobalt), magnetized radially along the entire length, between which are placed, in contact with them side Vym edges, permanent magnets 18 and 19, made in the form of trapezoidal strips, which are magnetized along the entire length tangentially. The free surface of the permanent magnets 18 and 19 and the strips 14, 15 and 16, 17 form a cylindrical surface facing the radial clearance 20 and 21 of the radial magnetic bearing. The cylindrical parts of the first 6 and second 7 cup-shaped trunnion-heels constituting the radial magnetic bearings are provided with a high-strength fiber brace 22 and 23 on a binder of hardening synthetic resins and are placed in the annular grooves 24 and 25 of the corresponding cross section, made in spacer 1. The annular groove 25 is open to the centrifugal compressor 5, and the annular groove 24 to the turbine 3. Between the surface of the annular grooves 24 and 25 of the spacer 1 and thin-walled bushings 12 and 13 placed corrugated bushings 26 and 27 with longitudinal corrugations made from elastic material. The inner surfaces of the axle-heels 6 and 7 are coated with a layer of copper and processed with a high surface finish.

Каждый упорный магнитный подшипник реализован также по схеме Хальбаха, для этого он содержит корпус подпятника 28 и 29, выполненный из немагнитного материала, размещенный в кольцевой проточке проставки 1, между дном которой и торцевой поверхностью цапфы-пяты 6 и 7 закреплены сектора постоянных магнитов 31 и 34 намагниченных по оси ротора по всей длине, между которыми размещены контактирующие с ними боковыми гранями сектора постоянных магнитов 30, 32 и 33, 35 намагниченных по всей длине во встречном тангенциальном направлении. Причем свободные поверхности секторов постоянных магнитов 30, 31, 32 и 33, 34, 35 образуют плоскую поверхность, обращенную в осевой зазор 36 и 37 с торцевой поверхностью цапфы-пяты 6 и 7. Радиальный и упорный магнитный подшипники, размещенные со стороны турбины 3, выполнены с использованием магнитного материала с точкой Кюри не менее 900°C.Each thrust magnetic bearing is also implemented according to the Halbach scheme, for this it contains a thrust bearing housing 28 and 29 made of non-magnetic material, placed in the annular groove of the spacer 1, between which the bottom and the end surface of the heel pin 6 and 7 are fixed sectors of permanent magnets 31 and 34 magnetized along the rotor axis along the entire length, between which are placed contacting with the side faces of the sector of the permanent magnets 30, 32 and 33, 35 magnetized along the entire length in the opposite tangential direction. Moreover, the free surfaces of the permanent magnet sectors 30, 31, 32 and 33, 34, 35 form a flat surface facing the axial clearance 36 and 37 with the end surface of the heel pin 6 and 7. The radial and thrust magnetic bearings located on the side of the turbine 3, made using magnetic material with a Curie point of at least 900 ° C.

Между корпусом подпятника 28 и 29 и, обращенным к нему дном выточки обоих магнитных подшипников, установлена упругая шайба 38 и 39, выполненная в виде пластины из упругого материала, деформированной с образованием кольцевых гофров.Between the body of the thrust bearing 28 and 29 and, facing the bottom of the undercut of both magnetic bearings, an elastic washer 38 and 39 is installed, made in the form of a plate of elastic material, deformed with the formation of annular corrugations.

Для предотвращения проворачивания радиальных магнитных подшипников под действием тормозных сил они зафиксированы от поворота вокруг продольной оси вала 2 штифтами 40 и 41. Для предотвращения проворачивания упорных магнитных подшипников под действием тормозных сил вокруг продольной оси вала 2 и их осевого смещения в сторону пяты 6 и 7 при пуске они зафиксированы болтами 42 и 43.To prevent the rotation of the radial magnetic bearings under the influence of braking forces, they are fixed against rotation around the longitudinal axis of the shaft 2 with pins 40 and 41. To prevent the thrust magnetic bearings from turning around the longitudinal axis of the shaft 2 and their axial displacement towards the heel 6 and 7 with at start they are fixed with bolts 42 and 43.

Упорный лепестковый газодинамический подшипник содержит плоский диск 45, размещенный в кольцевой проточке проставки 1 и уплотнение 44 центробежного компрессора 5, между которыми размещено дистанционное кольцо 46, при этом в полости между ними размещены первый 8 и второй 9 упорные лепестковые газодинамические подшипники, разделенные общей пятой 47. В зазоре между поверхностью цилиндрической полости проставки 1 и обращенной к ней поверхностью цилиндрической втулки 4 ротора размещен радиальный газодинамический лепестковый подшипник 48.The thrust lobe gas-dynamic bearing contains a flat disk 45 located in the annular groove of the spacer 1 and the seal 44 of the centrifugal compressor 5, between which the spacer ring 46 is placed, while the first 8 and second 9 thrust lobe gas-dynamic bearings are separated by a common fifth 47 In the gap between the surface of the cylindrical cavity of the spacer 1 and the surface of the cylindrical sleeve 4 of the rotor facing it, there is a radial gas-dynamic lobed bearing 48.

Гофры упругой шайбы 39 и продольный гофр 27, размещенные со стороны центробежного компрессора 5, заполнены эластичным материалом, скрепленным с ней.The corrugations of the elastic washer 39 and the longitudinal corrugation 27, located on the side of the centrifugal compressor 5, are filled with elastic material bonded to it.

Изготавливают и собирают радиальный магнитный подшипник следующим образом. На наружной поверхности тонкостенных втулок 12 и 13 устанавливают на клей по разметке равномерно по окружности радиально и тангенциально намагниченные магнитные планки 14,15, постоянные магниты 18 и магнитные планки 16, 17, постоянные магниты 19. В пазы проставки 1 ГТД вставляют собранные комплекты радиальных магнитных подшипников. Между тонкостенной втулкой 12 магнитного подшипника и проставкой 1 вставляют гофрированнуюе втулку 26 до упора в бурт 49 на втулке 12, с одной стороны, и в бурт 50 на проставке 1 с другой стороны. Аналогично между тонкостенной втулкой 13 магнитного подшипника и проставкой 1 вставляют гофрированную втулку 27 до упора в бурт 51 на втулке 13, с одной стороны, и в бурт 52 на проставке 1 с другой стороны.A radial magnetic bearing is made and assembled as follows. On the outer surface of thin-walled bushings 12 and 13, radially and tangentially magnetized magnetic strips 14,15, permanent magnets 18 and magnetic strips 16, 17, permanent magnets 19 are mounted on glue according to the marking uniformly around the circumference, assembled sets of radial magnetic bearings. Between the thin-walled sleeve 12 of the magnetic bearing and the spacer 1, the corrugated sleeve 26 is inserted all the way into the shoulder 49 on the sleeve 12, on the one hand, and into the shoulder 50 on the spacer 1 on the other hand. Similarly, between the thin-walled sleeve 13 of the magnetic bearing and the spacer 1, the corrugated sleeve 27 is inserted all the way into the shoulder 51 on the sleeve 13, on the one hand, and into the shoulder 52 on the spacer 1 on the other hand.

Упорный магнитный подшипник изготавливают и собирают в следующем порядке. Предварительно изготавливают корпуса подпятников 28 и 29 из немагнитного материала, например алюминиевого сплава АК4-1. В них устанавливают на клей по разметке равномерно по окружности, намагниченные по оси и тангенциально сектора постоянных магнитов 30, 31, 32 и 33, 34, 35 с образованием плоской поверхности. Во внутреннюю цилиндрическую полость проставки 1 устанавливают лепестки радиального ЛГП 48. В проставку 1 вставляют кольцевую упругую шайбу 38 и 39, на нее устанавливают собранный магнитный подпятник и фиксируют его болтом 42 и 43 от проворачивания и осевого смещения в сторону цапфы-пяты.Thrust magnetic bearing is made and assembled in the following order. Pre-made body of the thrust bearings 28 and 29 of non-magnetic material, such as aluminum alloy AK4-1. They are installed on the adhesive according to the marking uniformly around the circumference, magnetized along the axis and tangentially sectors of permanent magnets 30, 31, 32 and 33, 34, 35 with the formation of a flat surface. The petals of the radial LHP 48 are installed in the inner cylindrical cavity of the spacer 1. An annular elastic washer 38 and 39 is inserted into the spacer 1, the assembled magnetic thrust bearing is mounted on it and fixed with a bolt 42 and 43 from turning and axial displacement towards the heel pin.

Чашеобразную цапфу-пяту 6 жестко скрепляют с цилиндрической втулкой 4, например, вакуумно-диффузионной сваркой, подвергают микродуговому оксидированию, шлифуют наружную поверхность втулки 4 и внутреннюю поверхность цапфы-пяты 6, покрывают их слоем меди и обрабатывают с высокой степенью чистоты поверхности.The cup-shaped trunnion-heel 6 is rigidly fastened to the cylindrical sleeve 4, for example, by vacuum diffusion welding, subjected to microarc oxidation, the outer surface of the sleeve 4 and the inner surface of the trunnion-6 are ground, coated with a layer of copper and treated with a high degree of surface purity.

Чашеобразную цапфу-пяту 7 подвергают микродуговому оксидированию, шлифуют внутреннюю поверхность, покрывают ее слоем меди и обрабатывают с высокой степенью чистоты поверхности. На наружные цилиндрические поверхности цапфы-пяты 6 и 7 наматывают бандажи 22 и 23, пропитывают их твердеющими синтетическими смолами.The trunnion trunnion heel 7 is subjected to microarc oxidation, the inner surface is ground, it is coated with a layer of copper and treated with a high degree of surface purity. Bandages 22 and 23 are wound on the outer cylindrical surfaces of the heel trunnions 6 and 7, impregnated with hardening synthetic resins.

На вал 2, приваренный к рабочему колесу турбины 3, устанавливают цилиндрическую втулку 4. С противоположной стороны на вал 2 вплотную к цилиндрической втулке 4 устанавливают последовательно вторую чашеобразную цапфу-пяту 7, пяту 47 упорного ЛГП, колесо центробежного компрессора 5, балансировочную шайбу 10 и затягивают гайкой 11. Ротор подвергают динамической балансировке.A cylindrical sleeve 4 is mounted on the shaft 2, welded to the impeller of the turbine 3. On the opposite side, a second bowl-shaped pin-heel 7, heel 47 of the thrust LGP, a centrifugal compressor wheel 5, a balancing washer 10, are sequentially mounted to the shaft 2 close to the cylindrical sleeve 4. tighten with nut 11. The rotor is subjected to dynamic balancing.

С отбалансированного ротора снимают гайку 11, балансировочную шайбу 10, колесо компрессора 5, пяту 47 упорного ЛГП и втулку 4 в сборе с цапфой-пятой 6. В проставку 1 со стороны турбины 3 вставляют цилиндрическую втулку 4 в сборе с цапфой-пятой 6, контролируя свободное вхождение цилиндрической части цапфы-пяты 6 в паз проставки 1 над магнитными планками 14, 15, постоянными магнитами 18.Remove the nut 11, the balancing washer 10, the compressor wheel 5, the heel 47 of the thrust bearing and the sleeve 4 assembly with the fifth axle 6 from the balanced rotor. In the spacer 1, from the turbine 3 side, insert the cylindrical sleeve 4 complete with the fifth axle 6, controlling free entry of the cylindrical part of the heel pin 6 into the groove of the spacer 1 above the magnetic strips 14, 15, permanent magnets 18.

Устанавливают теплозащитный экран на винты. Далее во втулку 4 вплотную к ее торцу устанавливают вал 2 с приваренным рабочим колесом турбины 3. На вал 2 надевают цапфу-пяту 7, в проставку 1 устанавливают диск 45 упорного ЛТП 8, упорный ЛГП 8, дистанционное кольцо 46. На вал 2 устанавливают пяту 47 упорного ЛГП, упорный ЛГП 9 и уплотнение 44 центробежного компрессора 5, которое фиксируют, например винтами. Далее на вал 2 вплотную к пяте 47 упорного ЛГП насаживают колесо центробежного компрессора 5 и балансировочную шайбу 10. При установке деталей на вал 2 следят за совпадением балансировочных меток. Комплект деталей, установленных на роторе, затягивают гайкой 11 необходимым моментом. Радиальные магнитные подшипники фиксируют штифтами 40, 41 для предотвращения проворачивания вокруг продольной оси ротора.Install a heat shield on the screws. Next, a shaft 2 with a welded impeller of the turbine 3 is installed in the sleeve 4 close to its end face. A pin-heel 7 is put on the shaft 2, a disk 45 of the thrust LTP 8, a thrust LGP 8, a spacer ring 46 are mounted on the spacer 1. A heel is mounted on the shaft 2. 47 persistent LGP, persistent LGP 9 and the seal 44 of the centrifugal compressor 5, which is fixed, for example with screws. Next, on the shaft 2 close to the heel 47 of the persistent LGP, the centrifugal compressor wheel 5 and the balancing washer 10 are mounted. When parts are installed on the shaft 2, the balancing marks coincide. A set of parts mounted on the rotor, tighten the nut 11 with the necessary torque. Radial magnetic bearings are fixed with pins 40, 41 to prevent rotation around the longitudinal axis of the rotor.

Остальные детали собирают согласно технологии сборки ГТД.The remaining parts are assembled according to the assembly technology of the gas turbine engine.

Радиально-упорный подшипниковый узел работает следующим образом. При вращении цилиндрической втулки 4 (цапфы радиального ЛГП 48) и пяты 47 упорного ЛГП появляются радиальные и упорные газодинамические реакции газового слоя, и ротор всплывает на газовом смазочном слое. Кроме того, при вращении чашеобразной цапфы-пяты 6 и 7 дополнительно возникают электродинамические силы, обусловленные взаимодействием вихревых токов, наведенных магнитным полем магнитных планок и постоянных магнитов 14, 18, 15 и 16, 19, 17 в цилиндрических частях цапф 6 и 7 с этим полем. Радиальные составляющие электродинамических сил действуют отталкивающим образом между внутренними цилиндрическими поверхностями цапф-пят 6, 7 и магнитными планками и постоянными магнитами 14, 18, 15 и 16, 19, 17. Эти силы суммируются с силами радиального ЛГП 48, действующими на цилиндрическую втулку 4. Гофрированные втулки 26 и 27 и лепестки радиального ЛГП 48 демпфируют вынужденные и самовозбуждающиеся колебания ротора. Тангенциальные составляющие электродинамических сил оказывают тормозящее воздействие, но они незначительны. С увеличением линейной скорости на поверхности цапф-пят 6, 7 отталкивающие составляющие электродинамических сил увеличиваются, а тормозящие - уменьшаются.Angular contact bearing assembly operates as follows. When the cylindrical sleeve 4 (pins of the radial LHP 48) and the heel 47 of the persistent LHP rotate, radial and thrust gas-dynamic reactions of the gas layer appear and the rotor floats on the gas lubricating layer. In addition, during the rotation of the cup-shaped pin-heel 6 and 7, additional electrodynamic forces arise due to the interaction of the eddy currents induced by the magnetic field of the magnetic strips and the permanent magnets 14, 18, 15 and 16, 19, 17 in the cylindrical parts of the pins 6 and 7 with this by the field. The radial components of the electrodynamic forces act in a repulsive manner between the inner cylindrical surfaces of the pivots 6, 7 and the magnetic strips and the permanent magnets 14, 18, 15 and 16, 19, 17. These forces are summed with the forces of the radial LGP 48 acting on the cylindrical sleeve 4. The corrugated bushings 26 and 27 and the petals of the radial LGP 48 dampen the forced and self-excited oscillations of the rotor. The tangential components of electrodynamic forces have an inhibitory effect, but they are insignificant. With an increase in the linear velocity on the surface of trunnions 6, 7, the repulsive components of the electrodynamic forces increase, and the braking ones decrease.

Магнитная и газодинамическая части предлагаемого радиального подшипникового узла автоматически реализуют отрицательную обратную связь по отклонению цилиндрической втулки 4 и цапф-пят 6 и 7 от соосного положения относительно точки подвижного равновесия цилиндрической втулки 4 и цапф-пят 6 и 7 в подшипниковом узле, поэтому не требуются дополнительные устройства (датчики отклонения и быстродействующие регуляторы).The magnetic and gas-dynamic parts of the proposed radial bearing assembly automatically implement negative feedback on the deviation of the cylindrical sleeve 4 and trunnion-heels 6 and 7 from the coaxial position relative to the point of movable equilibrium of the cylindrical sleeve 4 and trunnion-heels 6 and 7 in the bearing assembly, therefore, additional devices (deviation sensors and high-speed regulators).

Упорный подшипниковый узел работает следующим образом. В результате вращения ротора пята 47 упорного ЛТП 8 и 9 всплывает на газовом смазочном слое. При вращении ротора дополнительно возникают электродинамические силы, обусловленные взаимодействием вихревых токов, наведенных в торцевых частях чашеобразных цапф-пят 6 и 7 магнитным полем секторов постоянных магнитов 30, 31, 32 и 33, 34, 35 с полем этих постоянных магнитов. Осевые составляющие электродинамических сил действуют отталкивающим образом между цапфами-пятами 6 и 7 и постоянными магнитами 30, 31, 32 и 33, 34, 35, и эти силы суммируются с газовыми силами, действующими на пяту 47. Тангенциальные составляющие электродинамических сил оказывают тормозящее воздействие, но они незначительны. С увеличением линейной скорости на поверхности цапф-пят 6 и 7 отталкивающие составляющие электродинамических сил увеличиваются, а тормозящие - уменьшаются.The thrust bearing assembly operates as follows. As a result of the rotation of the rotor, the heel 47 of the resistant LTP 8 and 9 floats on the gas lubricating layer. When the rotor rotates, additional electrodynamic forces arise due to the interaction of eddy currents induced in the end parts of the cup-shaped trunnions 6 and 7 by the magnetic field of the permanent magnet sectors 30, 31, 32 and 33, 34, 35 with the field of these permanent magnets. The axial components of the electrodynamic forces act in a repulsive manner between the trunnions 6 and 7 and the permanent magnets 30, 31, 32 and 33, 34, 35, and these forces are combined with the gas forces acting on the heel 47. The tangential components of the electrodynamic forces have an inhibitory effect, but they are insignificant. With an increase in the linear velocity on the surfaces of the pivots 6 and 7, the repulsive components of the electrodynamic forces increase, and the braking ones decrease.

При двусторонней симметричной конструкции упорных подшипников магнитная и газодинамическая составляющие силы реакции предлагаемого подшипникового узла, действуя симметрично и противоположно направленно, автоматически реализуют отрицательную обратную связь по отклонению пяты 47 и пят 6 и 7 от равновесного положения и не требуют дополнительных устройств (датчиков отклонения и быстродействующих регуляторов).With a double-sided symmetrical design of thrust bearings, the magnetic and gas-dynamic components of the reaction force of the proposed bearing assembly, acting symmetrically and in the opposite direction, automatically realize negative feedback on the deviation of the heels 47 and 5 and 6 and 7 from the equilibrium position and do not require additional devices (deviation sensors and high-speed regulators )

Claims

1. A gas turbine engine comprising a housing in which a rotor with a cylindrical outer surface is mounted in a cylindrical cavity, including a shaft, one end of which is rigidly fastened to the turbine impeller, on which a cylindrical rotor bushing is mounted, made with the possibility of its gas-dynamic support, and at the free end fixed centrifugal compressor wheel, equipped with a thrust bearing, characterized in that the first cup is put on the cylindrical sleeve from the side adjacent to the turbine wheel an axle heel of the first angular contact magnetic bearing oriented with its bottom towards the turbine wheel, while on the free end of the shaft, a cup-shaped axle heel of the second angular contact magnetic bearing oriented with its bottom towards the compressor wheel is sequentially installed , the first and second thrust lobe gas bearings, a centrifugal compressor wheel and a balancing washer fixed by a nut, while each radial magnetic bearing is implemented according to the Halbach scheme, for of which it includes a thin-walled cylindrical sleeve made of non-magnetic material, on the outer cylindrical surface of which trapezoidal cross-sections made of magnetic material magnetized radially along the entire length are rigidly fixed along its circumference, between which are placed in contact with the side faces, permanent magnets made in the form of trapezoidal cross-sections that are tangentially magnetized along the entire length, and the free surface of the permanent magnets it forms a cylindrical surface facing the working gap of the radial magnetic bearing, in addition, the cylindrical parts of the first and second cup-shaped trunnions making up the radial magnetic bearings are provided with a high-strength fiber bandage on a binder of hardening synthetic resins and are placed in annular grooves of the corresponding cross section, made in a spacer placed between the turbine and compressor housings, one of the annular grooves being open to the compressor and the other to the turbine, and between the spherical ring grooves of the spacer and cylindrical bushings accommodate corrugated bushings with longitudinal corrugations made of elastic material, while the inner surfaces of the heel trunnion are coated with a layer of copper and treated with a high surface finish, and the thrust magnetic bearing contains a thrust bearing made of non-magnetic material placed in an annular housing, between the bottom of which and the end surface of the heel pin, sectors of permanent magnets are magnetized, magnetized along the axis of the rotor along the entire length, between which the sectors of the permanent magnets contacting them by the lateral faces are magnetized along the entire length in the opposite tangential direction, and the free surfaces of the said sectors of the permanent magnets form a flat surface facing the gap with the end surface of the heel pin, in addition, at least radial and thrust magnetic bearings located on the turbine side are made using magnetic material with a Curie point of at least 900 ° C, while between the thrust bearing and the bottom of the undercut facing it both magnetic bearings have an elastic washer made in the form of a plate of elastic material deformed to form annular corrugations, in addition, magnetic radial and thrust bearings are fixed against rotation around the longitudinal axis of the shaft, in addition, the thrust gas-dynamic bearing contains a spacer and compressor seal between which a distance ring is placed, while in the cavity between them are placed the first and second thrust lobe gas bearings separated by a common fifth, p At the same time, in the gap between the surface of the cylindrical cavity of the spacer and the surface of the cylindrical sleeve of the rotor facing it, there is a radial gas-dynamic flap bearing.

2. The gas turbine engine according to claim 1, characterized in that the corrugations of the elastic washer and the longitudinal corrugation located on the compressor side are filled with elastic material bonded to it.