Мастильний пристрій для змащування елементів турбомашини і турбореактивний двигун

1. Мастильний пристрій для змащування елемента турбомашини, зокрема підшипника вала турбореактивного двигуна, що містить кільцеву опорну частину елемента, яка встановлена на нерухомих елементах і утворює мастильну камеру навколо елемента і кільцеву кришку, яка включає в себе елемент для впускання масла для змащування елемента, причому кільцева кришка встановлена герметично на радіальному торці кільцевої опорної частини, при цьому герметизація забезпечується кільцевою прокладкою, встановленою між опорною частиною і кришкою, причому кришка включає в себе кільцеву порожнину для подачі накачуваного і охолоджувального повітря, яка заповнюється на її розташованому вище за потоком кінці через повітропровідні канали, утворені в опорній частині, кінці яких, розташовані нижче за потоком, відкриваються навколо кільцевої прокладки, який відрізняється тим, що він включає в себе кільцевий канал для забезпечення потоку накачуваного і охолоджувального повітря, який утворений між радіальним торцем опорної частини і розташованим вище за потоком кінцем порожнини і який з'єднує розташовані нижче за потоком кінці повітропровідних каналів в опорній частині. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що кільцевий канал відкритий поблизу ущільнювальної прокладки на межі між опорними поверхнями прокладки. 2 (19) 1 3 Даний винахід стосується пристрою для змащування елемента турбомашини, зокрема, підшипника вала турбореактивного двигуна. Турбомашина містить газову турбіну, що має встановлений на валу турбіни ротор, який містить ряд нерухомих ступенів напрямних лопаток і ряд рухомих ступенів робочих лопаток. Вал турбіни центрується і спрямовується під час обертання підшипниками, які повинні постійно заповнюватися маслом, щоб обмежити їх знос під час тертя. Відомий пристрій для змащування підшипника турбомашини містить: - кільцеву опорну частину підшипника, яка встановлена на статорі турбомашини і створює мастильну камеру навколо підшипника; і - кільцеву кришку, яка має елемент для впускання масла для змащування підшипника, причому кільцева кришка встановлена герметичним способом на радіальному торці кільцевої опорної частини, а герметизація забезпечується кільцевою прокладкою, встановленою між опорною частиною і кришкою, при цьому вказана кришка включає кільцеву порожнину для потоку накачуваного охолоджувального повітря, яка заповнюється на її розташованому вище за потоком кінці через повітровідні канали, які утворені в опорній частині і відкриваються на їх розташованих нижче за потоком кінцях у радіальному торці опорної частини навколо кільцевої прокладки. Під час роботи турбомашини, температура накачуваного охолоджувального повітря, що проходить у повітровідних каналах опорної частини і в кільцевій порожнині кришки, становить приблизно 200°С. Дане повітря призначене, головним чином, для нагнітання в задню порожнину, а також для охолоджування матеріалу, розташованого поблизу вказаного повітровідного каналу або кільцевої порожнини кришки, у той час як температура на ділянках, які знаходяться далі від опорної частини і кришки, зокрема, на ділянках торця опорної частини, розміщених між розташованими нижче за потоком кінцями вищезазначених повітровідних каналів, може досягати приблизно 370°С. Тому кільцева прокладка, розміщена поблизу торця опорної частини, локально зазнає впливу високих температур. Даною прокладкою звичайно є еластомерна прокладка типу Viton® з обмеженою здатністю протистояти температурам понад 200°С. Внаслідок цього вона неефективна при герметизації мастильної камери підшипника, і під час роботи турбомашини можуть виникати витоки масла між радіальним торцем опорної частини і розташованим вище за потоком кінцем кільцевої порожнини кришки. Дані витоки масла збільшують витрату масла мастильного пристрою і можуть також спричинити відкладення осаду на елементах турбомашини, розташованих поблизу місця витоку, причому осад може утворювати точки перегріву і зменшувати термін служби. Метою даного винаходу є отримання простого, економічного і ефективного рішення цієї проблеми. Винахід пропонує пристрій для змащування елементів турбомашини вищезгаданого типу, в якому кільцева прокладка може бути використана 86585 4 без ризику її руйнування і без ризику витоку масла з мастильної камери. З цією метою, винахід пропонує мастильний пристрій для змащування елемента турбомашини, зокрема, підшипника вала турбореактивного двигуна, що містить: - кільцеву опорну частину елемента, яка встановлена на нерухомих елементах і створює мастильну камеру навколо елемента; і - кільцеву кришку, яка містить елемент для впускання масла для змащування елемента, причому кільцева кришка встановлена герметично на радіальному торці вказаної кільцевої опорної частини, при цьому герметизація забезпечується кільцевою прокладкою, встановленою між опорною частиною і кришкою, причому вказана кришка включає в себе кільцеву порожнину для подачі накачуваного охолоджувального повітря, яка заповнюється на її розташованому вище за потоком кінці через повітровідні канали, утворені в опорній частині, кінці яких, розташовані нижче за потоком, відкриваються навколо вищезазначеної кільцевої прокладки; - при цьому пристрій містить кільцевий канал для забезпечення потоку накачуваного охолоджувального повітря, який утворено між радіальним торцем опорної частини і розташованим вище за потоком кінцем указаної порожнини і який з'єднує розташовані нижче за потоком кінці повітровідних каналів в опорній частині. Даний кільцевий канал для потоку повітря призначений для підведення накачуваного охолоджувального повітря до ділянок радіального торця опорної частини, які розташовані між розміщеними нижче за потоком кінцями вищезазначеного повітровідного каналу, щоб тим самим охолодити прокладку по всій її периферії. Кільцева прокладка, таким чином, більше не зазнає локального впливу температур, що значно перевищують 200°С, і тому може надійно герметизувати мастильну камеру. Накачуване охолоджувальне повітря, яке проходить всередині кільцевого каналу, знаходиться під тиском, який більший, ніж тиск повітря і маслосуміші всередині мастильної камери і ніж тиск повітря зовні мастильної камери, що протидіє витоку повітря і масла із зазначеної камери. Переважно, кільцевий канал відкритий поблизу ущільнювальної прокладки на межі між опорними поверхнями прокладки так, щоб ефективно охолоджувати матеріал поруч з кільцевою прокладкою. Наприклад, даний канал відкривається на межі між опорними поверхнями прокладок через фаску на периферійній кромці радіального торця опорної частини. В одному варіанті втілення винаходу кільцевий канал утворений у розташованому вище за потоком радіальному торці кришки, оберненому до розташованих нижче за потоком кінців вищезазначених повітровідних каналів в опорній частині, і включає в себе отвори, які розміщені на одній осі з указаними повітровідними каналами і відкриваються в зазначену порожнину. Таким чином, кільцевий канал охолоджує прокладку по всій її периферії без перешкод протікан 5 86585 6 ню повітря у вищезазначених повітровідних канатильну камеру 32 навколо підшипника 12 вала і лах опорної частини. відповідної ділянки вала 14 і його задньої кінцевої В іншому варіанті втілення винаходу, кільцечастини. вий канал утворений фаскою на периферійній Кільцева частина 28 по суті має форму зрізакромці радіального торця опорної частини, і проного конуса і на її розташованому вище за потоком ходить радіально від осьового кільцевого зазору, кінці меншого діаметра вона включає в себе циліутвореного між указаним торцем і розташованим ндричний канал 34 вздовж осі 16, в якому встановище за потоком кінцем порожнини поблизу розвлена зовнішня кришка 24 підшипника 12, і на її міщених нижче за потоком кінців вищезазначених розташованому нижче за потоком кінці більшого повітровідних каналів опорної частини, до межі діаметра вона має кільцевий фланець 36, притисопорних поверхонь кільцевої прокладки. нутий до кільцевого фланця 38 нерухомого елеУ даному варіанті втілення кільцевий канал мента турбіни і прикріплений до нього відповідним пов'язаний із порожниною кришки через, щонайспособом, наприклад, тишу гвинт-гайка 40. менше, один отвір у стінці розташованого вище за Середня ділянка кільцевої частини 28 містить потоком кінця вказаної порожнини, і, переважно, стінку 42, що має форму зрізаного конуса, яка продруга ущільнювальна прокладка встановлена у ходить нижче за потоком і в напрямі до осі 16 обевищезазначеному осьовому кільцевому зазорі і ртання турбіни, і в якій утворені повітровідні канамає отвори для протікання накачуваного охололи 44, що мають розташовані вище за потоком джувального повітря, які розташовані на одній осі з кінці, які відкриваються в розташовану вище за повітровідними каналами опорної частини. Це попотоком зовнішню поверхню кільцевої частини 28, ліпшує герметизацію мастильної камери і запобіі розташовані нижче за потоком кінці, які відкривагає витоку повітря і масла з указаної камери навіть ються в торець 46 стінки 42. у випадку руйнування другої ущільнювальної проКільцева частина 28 також має дві по суті цикладки. ліндричних кромки 47 і 48, які проходять вище за Винахід також пропонує турбореактивний двипотоком, з розташованими вище за потоком кінцягун, який містить турбіну, вал якої спрямовується ми повітровідних каналів 44, які відкриваються між підшипником, обладнаним мастильним пристроєм, кромками. Розташовані вище за потоком кінці крощо включає кільцевий канал вищезгаданого типу. мок 47 і 48 взаємодіють герметичним способом із Інші переваги і особливості винаходу будуть відповідними лабіринтними ущільненнями 49, 50, очевидними з наступного докладного опису необякі несуть елементи ротора турбіни. межувального прикладу з посиланням на додані Кільцева кришка 30 закрита на її розташовакреслення, на яких: ному нижче за потоком кінці, встановленому герФіг.1 - схематичний вигляд у подовжньому метичним способом навколо вала 14 турбіни, і розрізі половини прототипу пристрою для змащумає, щонайменше, один трубчастий наконечник 51 вання підшипника вала в турбореактивному двигудля заповнення маслом, який приєднаний до повіні; тровідного каналу 52, що відкривається всередину Фіг.2 - схематичний місцевий вигляд у збільмастильної камери 32 поблизу підшипника 12. шеному масштабі в подовжньому розрізі мастильРозташований вище за потоком кінець кільцевої ного пристрою згідно з винаходом, що показує кришки 30 має кільцевий радіальний торець 53, зону, яка герметизується кільцевою прокладкою; і встановлений герметичним способом на радіальФіг.3 - схематичний місцевий вигляд у подовжний торець 46 стінки 42 і прикріплений до нього ньому розрізі іншого варіанту мастильного пригвинтами 54, і обернену назовні циліндричну опорстрою згідно з винаходом. ну поверхню 56, яка взаємодіє з оберненою всеНа кресленнях зліва показана сторона розтаредину циліндричною опорною поверхнею 58 на шована вище за потоком або у напрямі до передрозташованому нижче за потоком кінці стінки 42. ньої сторони, у той час як праворуч - розташована Фаска 60 утворена на внутрішній периферійній нижче за потоком або у напрямі до задньої сторокромці радіального торця 46 і оточує циліндричну ни турбореактивного двигуна. опорну поверхню 56 на розташованому вище за Спочатку звернемося до Фіг.1, яка є схематичпотоком кінці кришки. ним осьовим виглядом половини прототипу приКільцева кришка 30 має кільцеву порожнину строю 10 для змащування підшипника 12 вала 14 62 для потоку накачуваного охолоджувального турбіни низького тиску турбореактивного двигуна, повітря, причому ця порожнина проходить зверху що показує місцевий розріз по площині, яка вклювниз за потоком, відкривається на її розташованочає вісь 16 обертання турбіни. му нижче за потоком кінці на зовнішню периферію Ротор турбіни містить диски 18 турбіни, покавала 14, і пов'язана на її розташованому вище за зані частково, які пов'язані один з одним і несуть потоком кінці за допомогою ряду отворів 64, утвона своїй периферії ступені робочих лопаток (не рених у розташованому вище за потоком торці 53 показані), причому диски 18 відділені один від одкришки 30, з розміщеними нижче за потоком кінного ступенями напрямних лопаток (не показані) і цями вищезазначених повітровідних каналів 44, пов'язані з валом 14 турбіни через ступінчасту утворених у стінці 42 частини 28. передачу 20, яка показана частково. Мастильна камера 32 герметизована в мірці На показаному прикладі, підшипник 12 є підз'єднання частини 28 і кришки 30 кільцевою прошипником кочення, внутрішня кришка 22 якого кладкою 66, встановленою між циліндричними спирається на вал 14, його зовнішня кришка 24 опорними поверхнями 58 і 56 стінки 42 і кришки 30, спирається на кільцеву частину 28, яка забезпечевідповідно, в кільцевій канавці 68, утвореній у цина кільцевою кришкою 30 і створює кільцеву масліндричній опорній поверхні 56 кришки 30. Також 7 86585 8 У варіанті втілення, показаному частково на інша кільцева прокладка 70 може бути встановлеФіг.2, кільцевий канал 84 зроблений у розташована між торцями 53 і 46 кришки 30 і частини 28, відному вище за потоком радіальному торці 53 кришповідно, на розташованих нижче за потоком кінцях ки 30 на рівні отворів 64 порожнини 62 і обернений повітровідних каналів 44, причому дана прокладка до розташованих нижче за потоком кінців повітро70 має повітровідні отвори 72, розташовані на одвідних каналів 44 в частині 28. ній осі з повітровідними каналами 44 стінки 42 і Переважно між розташованим нижче за потоотворами 64 кришки 30. ком радіальним торцем 46 частини 28 і розташоМастильна камера 32 на розташованому нижваним вище за потоком радіальним торцем 53 че за потоком кінці кришки герметизована лабіринкришки 30 залишається осьовий кільцевий зазор тними ущільненнями 73, які несе вал 14, і розмі86, який проходить радіально всередину від розщеними на іншій стороні розташованого нижче за ташованих нижче за потоком кінців повітровідних потоком кінця кільцевої порожнини 62. каналів 44 таким чином, що кільцевий канал 84 Під час роботи турбореактивного двигуна наможе відкритися в контактній поверхні С між внуткачуване охолоджувальне повітря має температурішньою і зовнішньою циліндричними опорними ру біля 200°С, проходить зверху вниз між кромкаповерхнями 58 і 56 частини 28 і кришки 30, відпоми 47 і 48 у повітровідні канали 44 в частині 28 і відно, через вищезазначену фаску 60 на перифепотім у порожнину 62 кришки 30. Тиск повітря у рійній кромці розташованого нижче за потоком повітровідних каналах 44 в частині 28 і в порожниторця 46 частини 28. ні 62 кришки 30 більший, ніж тиск всередині масУ варіанті втілення, показаному частково на тильної камери 32 і зовні мастильного пристрою Фіг.3, кільцевий канал 88 утворений кільцевою 10, так що повітря і маслосуміш, які містяться в фаскою 60 на периферійній кромці радіального мастильній камері 32, не можуть витекти через торця 46 частини 28 і може забезпечуватися накалабіринтні ущільнення 49, 50, 73. чуваним охолоджувальним повітрям через один Подача накачуваного охолоджувального повіабо більше отворів 90, які утворені в розташоватря призначена значно знизити температуру, наному вище за потоком торці 53 кришки 30 і відкриприклад від 350°С-370°С до приблизно 200°С, у ваються в порожнину 62. За таких умов, вищезазонах поблизу повітровідних каналів 44 і на тих значена ущільнювальна прокладка 70 може бути ділянках прокладки 66 (або прокладки 70), які найвстановлена між розташованими вище і нижче за ближчі до повітровідних каналів 44. Однак, ділянки потоком радіальними торцями 53 і 46 кришки 30 і прокладок, які розміщені між розташованими нижчастини 28, відповідно, на розташованих нижче за че за потоком кінцями повітровідних каналів 44, не потоком кінцях повітроводів 44, причому отвори 72 охолоджуються і тому залишаються під впливом у прокладці 70 розташовані на одній осі з повітровисоких температур. Кільцева прокладка 66, таким відними каналами 44 і отворами 64 для прохочином, зазнає впливу значних температурних педження охолоджувального повітря. репадів по її периферії, які приводять до її руйнуЗавдяки охолоджуванню прокладки 66 по її вання і можуть також привести до витоку масла повному периметру можна використовувати проміж радіальними торцями 46 і 53 частини 28 і крикладку, зроблену з матеріалу типу Vitonâ або пошки 30, відповідно, направленої назовні з камери дібну, в температурному діапазоні, який не пере32. вищує приблизно 200°С, і в якому прокладка Метою даного винаходу є створення мастильного пристрою вищеописаного типу, що має кільзалишається повністю ефективною і має довгий цевий канал для протікання накачуваного охолотермін служби. джувального повітря, утворений між радіальним Даний винахід також пропонує турбореактивторцем 46 частини 28 і радіальним торцем 53 ний двигун, що містить турбіну, вал якої спрямовукришки 30 таким чином, щоб з'єднати розташовані ється підшипником, обладнаним мастильним принижче за потоком кінці повітровідних каналів 44 і строєм, який має кільцевий канал вищезгаданого охолодити кільцеву прокладку 66 по її повному типу. периметру. 9 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський 86585 Підписне 10 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601