RU2603883C1 - Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine - Google Patents

Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine Download PDF

Info

Publication number
RU2603883C1
RU2603883C1 RU2015123104/06A RU2015123104A RU2603883C1 RU 2603883 C1 RU2603883 C1 RU 2603883C1 RU 2015123104/06 A RU2015123104/06 A RU 2015123104/06A RU 2015123104 A RU2015123104 A RU 2015123104A RU 2603883 C1 RU2603883 C1 RU 2603883C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
power turbine
transmission shaft
rotor
rotor shaft
Prior art date
Application number
RU2015123104/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Юрьевич Трифанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority to RU2015123104/06A priority Critical patent/RU2603883C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603883C1 publication Critical patent/RU2603883C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36—Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/026—Shaft to shaft connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/32—Arrangement, mounting, or driving, of auxiliaries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: invention relates to gas turbine engines and can be used in designs of joint assemblies between the transmission shaft and the rotor shaft of a power turbine. Joint assembly between the transmission shaft and the rotor shaft of a power turbine includes an annular adapter installed concentrically by means of a spline connection onto the power turbine rotor shaft and coupled via an elastic coupling with the transmission shaft. Power turbine rotor shaft carries radial supports, and inside the said shaft there is a transition bushing contacting by means of outer ring collars at its end parts with the shaft inner surface. On the inner surface of the transition bushing there is an annular spherical groove, which is adjacent to the outer spherical surface of the bushing installed on the transmission shaft. Annular spherical groove is located in a plane maximally close in the axial direction to the plane of one of the radial supports onto the rotor shaft. On the end of the transition bushing, on the side of the power turbine rotor, there is a plug coupled with the transmission shaft.
EFFECT: invention allows reducing mutual dynamic effect of the power turbine rotor and transmission shafts during the engine operation.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к газотурбинным двигателям (ГТД) и может найти применение в конструкциях узлов соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины.The invention relates to gas turbine engines (GTE) and can find application in the design of the nodes of the connection of the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine.

Известен узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины («Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей», под ред. Б.Н. Леонова и А.С. Новикова, изд.: ОАО «Рыбинский дом печати» 2000 г., стр. 30), содержащий кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры. Отбор мощности от ротора силовой турбины (СТ) осуществляется посредством трансмиссионного вала, соединенного с валом ротора СТ упругой дисковой муфтой, при этом центрирование конца трансмиссионного вала со стороны силовой турбины ГТД относительно вала ротора силовой турбины производится в плоскости диска муфты.The known node connecting the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine ("Technological support for the design and production of gas turbine engines", edited by B.N. Leonov and A.S. Novikov, ed .: OJSC "Rybinsk Printing House" 2000, p. .30), containing an annular adapter mounted concentrically by means of a spline connection on the rotor shaft of the power turbine and mated through an elastic coupling with the transmission shaft, while radial bearings are placed on the rotor shaft of the power turbine. The power is taken from the rotor of the power turbine (ST) by means of a transmission shaft connected to the rotor shaft of the ST by an elastic disk clutch, while the end of the transmission shaft from the side of the turbine engine turbine relative to the rotor shaft of the power turbine is centered in the plane of the clutch disk.

Недостатком такого соединения валов является значительное влияние трансмиссионного вала на динамическое состояние ротора силовой турбины в процессе работы двигателя, вызванное значительными размерами и массой вала трансмиссии по сравнению с ротором СТ и приводящее к ухудшению эксплуатационных характеристик ГТД. При этом указанное влияние тем больше, чем дальше от ближайшей радиальной опоры ротора силовой турбины расположено место соединения вала ротора силовой турбины с валом трансмиссии.The disadvantage of such a connection of the shafts is the significant influence of the transmission shaft on the dynamic state of the power turbine rotor during engine operation, caused by the significant size and weight of the transmission shaft compared to the CT rotor and leading to a decrease in the performance of a gas turbine engine. In this case, the indicated influence is greater, the farther from the nearest radial support of the rotor of the power turbine the junction of the rotor shaft of the power turbine with the transmission shaft is located.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является уменьшение взаимного динамического влияния вала трансмиссии и ротора силовой турбины в процессе работы двигателя.The technical result to which the invention is directed is to reduce the mutual dynamic influence of the transmission shaft and the rotor of the power turbine during engine operation.

Технический результат достигается тем, что в узле соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины, содержащем кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, в отличие от известного внутри вала ротора силовой турбины установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью, причем на внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии, при этом кольцевая сферическая проточка выполнена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор, а на конце переходной втулки со стороны ротора силовой турбины закреплена заглушка, с помощью которой вал трансмиссии фиксируется относительно вала ротора СТ в осевом направлении.The technical result is achieved by the fact that in the connection node of the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine, containing an annular adapter mounted concentrically by means of a spline connection on the rotor shaft of the power turbine and mated through an elastic coupling with the transmission shaft, while the radial rotor shaft is located supports, in contrast to the power turbine rotor inside the rotor shaft, an adapter sleeve is installed that contacts, through its outer annular collars, at its end parts with its internal a surface, moreover, an annular spherical groove is made on the inner surface of the adapter sleeve, which is mated to an outer spherical surface of the sleeve mounted on the transmission shaft, while the annular spherical groove is made in a plane that is axially as close as possible to the plane of one of its radial rotors supports, and at the end of the adapter sleeve from the rotor side of the power turbine, a plug is fixed with which the transmission shaft is fixed relative to the rotor shaft T in the axial direction.

Заглушка имеет Т-образную форму и сопряжена с валом трансмиссии при помощи штока с резьбой, проходящего через осевое отверстие в цапфе вала трансмиссии, и гайки.The plug has a T-shape and is coupled to the transmission shaft using a threaded rod passing through an axial hole in the axle of the transmission shaft and a nut.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены: фиг. 1 - продольный разрез узла соединения валов трансмиссии и ротора силовой турбины; фиг. 2 - вид А; фиг. 3 - вид Б.The claimed solution is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 is a longitudinal section through a joint assembly of transmission shafts and a power turbine rotor; FIG. 2 - view A; FIG. 3 - view B.

Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины содержит (фиг. 1) кольцевой переходник 1, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу 2 ротора силовой турбины. К фланцу переходника 1, крепится передний фланец упругой, например, 2-дисковой металлической муфты 3, задний фланец которой крепится к фланцу вала 4 трансмиссии. На валу 2 ротора размещены радиальные опоры 5 и 6. Внутри вала 2 ротора силовой турбины установлена переходная втулка 7, которая посредством наружных кольцевых буртов 8 и 9, выполненных на ее концевых частях, контактирует с его внутренней поверхностью 10. Переходная втулка 7 крепится внутри вала 2 ротора СТ с помощью гайки 11 (фиг. 3), при этом передний по направлению потока газовоздушной смеси бурт 8 втулки 7 центрируется относительно вала 2 ротора СТ по цилиндрической посадке с натягом. Между стенками втулки 7 и вала 2 ротора СТ образуется кольцевой канал, который вместе с отверстиями, выполненными в стенке переднего бурта 8 втулки 7, предназначен для подвода воздуха на наддув переднего контактного уплотнения маслокартера. На внутренней поверхности 12 переходной втулки 7 в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу 2 ротора радиальной опоры 5, выполнена кольцевая проточка 13, при этом поверхность кольцевой проточки имеет сферическую форму и с минимально возможным зазором сопрягается с наружной сферической поверхностью втулки 14, установленной на валу 4 трансмиссии по цилиндрической посаде с минимально возможным зазором (фиг. 2). С передней стороны по направлению потока переходной втулки 7 установлена резьбовая Т-образная заглушка 15 с цилиндрическим штоком, ось которого совпадает с осью вала 2 ротора СТ. Шток заглушки 15 проходит через осевое отверстие 16 в цапфе вала 4 трансмиссии с радиальным зазором, в пределах которого обеспечивается возможность перекоса оси вала 4 трансмиссии относительно оси ротора СТ. С помощью шайбы 17, податливых, например, неметаллических шайб 18 и самоконтрящейся гайки 19, навинчиваемой на резьбовой конец штока заглушки 15, вал 4 трансмиссии фиксируется относительно вала 2 ротора СТ в осевом направлении.The connection node of the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine contains (Fig. 1) an annular adapter 1 mounted concentrically by means of a spline connection on the shaft 2 of the rotor of the power turbine. To the adapter flange 1, the front flange of an elastic, for example, 2-disk metal clutch 3 is attached, the rear flange of which is attached to the flange of the transmission shaft 4. Radial bearings 5 and 6 are placed on the rotor shaft 2. Inside the rotor shaft 2 of the power turbine there is a transition sleeve 7, which, through the outer ring collars 8 and 9, made on its end parts, is in contact with its inner surface 10. The transition sleeve 7 is mounted inside the shaft 2 rotor ST using nut 11 (Fig. 3), while the front in the direction of flow of the air-gas mixture collar 8 of the sleeve 7 is centered relative to the shaft 2 of the rotor ST in a cylindrical fit with interference. An annular channel is formed between the walls of the sleeve 7 and the shaft 2 of the rotor CT, which, together with the holes made in the wall of the front shoulder 8 of the sleeve 7, is designed to supply air to pressurize the front contact seal of the oil sump. An annular groove 13 is made on the inner surface 12 of the adapter sleeve 7 in a plane as close as possible in the axial direction to the plane of location on the rotor shaft 2 of the radial support rotor 5, while the surface of the annular groove has a spherical shape and mates with the outer spherical surface of the sleeve with the smallest possible gap 14 mounted on the transmission shaft 4 in a cylindrical posad with the smallest possible clearance (Fig. 2). A threaded T-shaped plug 15 with a cylindrical rod, the axis of which coincides with the axis of the shaft 2 of the rotor ST, is installed on the front side in the flow direction of the adapter sleeve 7. The stem of the plug 15 passes through the axial hole 16 in the journal of the transmission shaft 4 with a radial clearance, within which it is possible to skew the axis of the transmission shaft 4 relative to the axis of the rotor CT. Using a washer 17, flexible, for example, non-metallic washers 18 and a self-locking nut 19 screwed onto the threaded end of the stem plug 15, the transmission shaft 4 is fixed in the axial direction relative to the shaft 2 of the rotor ST.

Во время работы двигателя передача момента вращения (мощности) от вала ротора СТ на вал трансмиссии осуществляется с помощью упругой муфты, установленной на конце вала ротора СТ, при этом радиальное центрирование конца вала трансмиссии (со стороны СТ) относительно вала ротора СТ осуществляется в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости воздействия усилий на вал ротора одной из его радиальных опор.During engine operation, the transmission of the torque (power) from the rotor shaft ST to the transmission shaft is carried out using an elastic coupling mounted on the end of the rotor shaft ST, while the radial centering of the end of the transmission shaft (from the ST side) relative to the rotor shaft ST is carried out in the plane as close as possible in the axial direction to the plane of the impact of forces on the rotor shaft of one of its radial bearings.

В результате за счет центрирования конца вала трансмиссии, расположенного со стороны силовой турбины, относительно вала ротора СТ в плоскости максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из радиальных опор данное техническое решение позволяет уменьшить взаимное динамическое влияние ротора СТ и трансмиссии в процессе работы двигателя.As a result, by centering the end of the transmission shaft located on the side of the power turbine relative to the rotor shaft ST in a plane as close as possible in the axial direction to the plane of one of the radial bearings on the rotor shaft, this technical solution allows to reduce the mutual dynamic effect of the ST rotor and transmission in the process engine operation.

Claims (2)

1. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины, содержащий кольцевой переходник, установленный концентрично при помощи шлицевого соединения на валу ротора силовой турбины и сопряженный через упругую муфту с валом трансмиссии, при этом на валу ротора силовой турбины размещены радиальные опоры, отличающийся тем, что внутри вала ротора силовой турбины установлена переходная втулка, контактирующая посредством наружных кольцевых буртов на ее концевых частях с его внутренней поверхностью, причем на внутренней поверхности переходной втулки выполнена кольцевая сферическая проточка, которая сопряжена с наружной сферической поверхностью втулки, установленной на валу трансмиссии, при этом кольцевая сферическая проточка выполнена в плоскости, максимально приближенной в осевом направлении к плоскости расположения на валу ротора одной из его радиальных опор, а на конце переходной втулки со стороны ротора силовой турбины закреплена заглушка, сопряженная с валом трансмиссии.1. The connection node of the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine, containing an annular adapter mounted concentrically by means of a spline connection on the rotor shaft of the power turbine and mated through an elastic coupling with the transmission shaft, with radial bearings placed on the rotor shaft of the power turbine, characterized in that an adapter sleeve is installed inside the rotor shaft of the power turbine, which is in contact with the outer annular collars at its end parts with its inner surface, and on the inner surface the adapter sleeve is made of an annular spherical groove, which is associated with the outer spherical surface of the sleeve mounted on the transmission shaft, while the annular spherical groove is made in a plane as close as possible in the axial direction to the plane of location of one of its radial bearings on the rotor shaft, and at the end of the transition bushings on the rotor side of the power turbine, a cap is attached that is coupled to the transmission shaft. 2. Узел соединения вала трансмиссии и вала ротора силовой турбины по п. 1, отличающийся тем, что заглушка имеет Т-образную форму и сопряжена с валом трансмиссии при помощи штока с резьбой, проходящего через осевое отверстие в цапфе вала трансмиссии, и гайки. 2. The connection node of the transmission shaft and the rotor shaft of the power turbine according to claim 1, characterized in that the plug has a T-shape and is coupled to the transmission shaft using a threaded rod passing through an axial hole in the axle of the transmission shaft and a nut.
RU2015123104/06A 2015-06-16 2015-06-16 Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine RU2603883C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123104/06A RU2603883C1 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123104/06A RU2603883C1 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603883C1 true RU2603883C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123104/06A RU2603883C1 (en) 2015-06-16 2015-06-16 Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603883C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203884U1 (en) * 2020-12-14 2021-04-26 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" HIGH SPEED DRIVE TRANSMISSION

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4191032A (en) * 1978-01-27 1980-03-04 August Daniel A Rotary energy-transmitting mechanism
US4871296A (en) * 1988-11-07 1989-10-03 Allied-Signal Inc. Decoupler shaft and air turbine starter having such a decoupler
RU2138664C1 (en) * 1998-05-29 1999-09-27 Государственное унитарное предприятие Тушинское машиностроительное конструкторское бюро "Союз" Method of transmitting power from shaft of free turbine onto shaft of electric generator and gas turbine power plant
RU2154179C1 (en) * 1999-08-18 2000-08-10 ООО "Самаратрансгаз" АО "ГАЗПРОМ" Free turbine of gas pumping set drive
RU2301901C2 (en) * 2005-08-22 2007-06-27 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" Multishaft gas-turbine engine with rotors on machine bearings

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4191032A (en) * 1978-01-27 1980-03-04 August Daniel A Rotary energy-transmitting mechanism
US4871296A (en) * 1988-11-07 1989-10-03 Allied-Signal Inc. Decoupler shaft and air turbine starter having such a decoupler
RU2138664C1 (en) * 1998-05-29 1999-09-27 Государственное унитарное предприятие Тушинское машиностроительное конструкторское бюро "Союз" Method of transmitting power from shaft of free turbine onto shaft of electric generator and gas turbine power plant
RU2154179C1 (en) * 1999-08-18 2000-08-10 ООО "Самаратрансгаз" АО "ГАЗПРОМ" Free turbine of gas pumping set drive
RU2301901C2 (en) * 2005-08-22 2007-06-27 Открытое акционерное общество "Энергомашкорпорация" Multishaft gas-turbine engine with rotors on machine bearings

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU203884U1 (en) * 2020-12-14 2021-04-26 Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" HIGH SPEED DRIVE TRANSMISSION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106838010B (en) A kind of the base bearing holding meanss component and aero-engine of aero-engine
US9212700B1 (en) High efficiency and durable ball bearing system with reduced turbine end heat transfer
US9803493B2 (en) Turbine bearing and seal assembly for a turbocharger
CN103206271A (en) Turbomachine shaft sealing arrangement
KR101982224B1 (en) Differential device comprising the double row bearing for pinion shaft
CA2928980A1 (en) Intershaft integrated seal and lock-nut
CN105765173A (en) Device for centring and guiding the rotation of a turbine engine shaft including improved means for retaining the external bearing ring
RU2603883C1 (en) Joint assembly between transmission shaft and rotor shaft of power turbine
CN102788113A (en) Squeeze film damper for transmission shafting
CA2936207C (en) Oil scupper system for bearing housing of gas turbine engine
CN109595265B (en) Shaft connecting structure
RU2310088C2 (en) Device for connecting shafts of turbine and compressor of gas-turbine engine
RU2579646C1 (en) Elastic damper rotor support turbomachinery
US8915666B2 (en) Taper coupling structure and rotating machine
JP2010138753A (en) Bearing device for supercharger
EP3070303B1 (en) Turbocharger comprising a flinger and insert
WO2018206589A3 (en) Crankshaft and conrod assembly
CN203979171U (en) A kind of band lubrication seat subdivision outer spherical surface roller bearing
CN108138906B (en) Rotation guide assembly and engine assembly comprising an engine housing
CN103821832A (en) Coupling for pumping unit
RU2596899C1 (en) Support of low-pressure compressor of turbomachine
RU2598924C1 (en) Resilient damping support
CN203717694U (en) Coupling for pumping unit
CN207848195U (en) A kind of protecting cover for transmission shaft
CN106762555B (en) Rotary oil inlet device of external lubricating oil station of reciprocating vacuum pump