ПОДШИПНИКОВЫЙ УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE BEARING ASSEMBLY

Изобретение относится к двигателестроению, преимущественно к подшипниковым узлам краткоресурсных газотурбинных двигателей.
Известен подшипниковый узел газотурбинного двигателя (описание изобретения к а.с. №1471676, заявлен 17.10.86, опубликован 23.06.91 г.), содержащий подшипник, установленный на валу и расположенный в корпусе, форсунку с каналами подвода охладителя, сообщенную с полостью подшипника. Подшипниковый узел размещен в силовом корпусе двигателя и закрыт кольцевым экраном и торцевыми крышками с уплотнительными элементами.
Охлаждающий воздух поступает в полость экрана, в полость торцевых крышек и в полости уплотнительных элементов, а затем - в зону подшипникового узла.
Недостатком такого устройства является то, что охладитель, проходя полость экрана, полости крышек и уплотнительных элементов нагревается и попадает в полость подшипника нагретым, что ухудшает охлаждение подшипника.
Также известен подшипниковый узел краткоресурсного газотурбинного двигателя (патент США №4968158, кл. МКИ F16C 19/52, опубликован 06.11.90 г.), содержащий вал, подшипник, установленный на валу и расположенный в корпусе, форсунку с каналами подвода охладителя, сообщенную с полостью подшипника.
В таком устройстве охладитель подается непосредственно через форсунку к подшипнику. Однако охладитель до форсунки проходит через нагретые стоечные узлы, если место отбора охладителя находится на наружном корпусе двигателя, или через нагретые зоны внутри двигателя, если место отбора внутри компрессора, в результате чего охладитель к подшипнику подходит подогретым, что снижает надежность работы подшипника.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое техническое решение, заключается в снижении температуры охладителя и, как следствие, снижение температуры и увеличение надежности подшипникового узла двигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что подшипниковый узел газотурбинного двигателя, преимущественно краткоресурсного, содержит вал, подшипник, установленный на валу и расположенный в корпусе, и форсунку с каналами подвода охладителя, сообщенную с полостью подшипника.
Новым в техническом решении является то, что узел снабжен втулкой с развихрителем, расположенным на одном из ее торцов, через который внутренняя полость втулки сообщена с полостью низкого давления. Форсунка выполнена в виде кольца, установленного между корпусом подшипника и вторым торцом втулки с развихрителем, и соединена с корпусом неподвижно. Канал подвода охладителя в форсунку выполнен тангенциальным к ее внутренней поверхности. На выходе из форсунки со стороны подшипника установлена диафрагма с отверстием.
Для удобства центрирования форсунки относительно втулки и подшипника она может быть снабжена двумя юбками, одна из которых входит в корпус подшипника, а другая охватывает втулку.
Подшипник может быть закреплен в корпусе с помощью юбки форсунки, которая расположена с упором в подшипник. Подшипник также может быть закреплен на валу с помощью гайки.
Для увеличения скорости натекания охладителя на подшипник между юбкой, расположенной в корпусе подшипника, и валом или гайкой на валу может быть образована кольцевая щель, сообщающая форсунку с полостью подшипника
Для большей эффективности охлаждения в форсунке могут быть выполнены каналы, сообщенные с источником смазочного средства, для чего в юбке форсунки, расположенной в корпусе подшипника, выполнена полость, сообщенная с подшипником и с источником смазки.
На прилагаемых чертежах изображен предлагаемый подшипниковый узел двигателя:
фиг.1 - общий вид;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1;
фиг.4, 5, 6, 7 - варианты выполнения подшипникового узла.
Подшипниковый узел (фиг.1) краткоресурсного газотурбинного двигателя, содержит вал 1, подшипник 2, установленный на валу 1 и расположенный в корпусе 3, форсунку 4 с каналами 5 подвода охладителя, сообщенную с полостью подшипника 2.
Узел снабжен втулкой 6 с развихрителем 7, расположенным на одном из торцов втулки 6, через который внутренняя полость втулки 6 сообщена с полостью низкого давления (на чертеже не показано). Для сообщения развихрителя 7 (фиг.2) с полостью низкого давления он снабжен отверстиями 8, выполненными на его торце. Для наибольшего эффекта отверстия 8 расположены на максимальном удалении от центра развихрителя 7.
Форсунка 4 выполнена в виде кольца (фиг.3), один торец которого контактирует с корпусом 3 (фиг.1) подшипника 2, а другой - со свободным торцом втулки 6. Втулка 6 может быть выполнена конической или цилиндрической. Канал 5 подвода охладителя (фиг.3) в форсунку 4 выполнен тангенциальным к внутренней поверхности 10 форсунки 4. На выходе из форсунки 4 (фиг.1) со стороны подшипника 2 установлена диафрагма 11 с отверстием 12.
Форсунка 4 (фиг.1) снабжена двумя юбками 13 и 14. Юбка 13 входит в корпус 3 подшипника, а юбка 14 охватывает втулку 6, что позволяет надежно центрировать форсунку 4 относительно корпуса 3 подшипника 2 и втулки 6.
Для осуществления центрирования (на чертежах не показано) также можно на форсунке 4, корпусе 3 и втулке 6 выполнить фланцы и соединить их резьбовыми элементами.
В юбке 13 (фиг.4) выполнена полость 15, а в форсунке 4 выполнены каналы 16, сообщающие полость 15 с источником распыленного смазочного средства (на чертеже не показано). Полость 15 через отверстия 17 также сообщена с полостью подшипника 2 (фиг.6).
Подшипник 2 может быть закреплен на валу 1 (фиг.1, 4, 5) с помощью гайки 18 или в корпусе 3 с помощью юбки 13, установленной с упором в подшипник 2.
В случае закрепления подшипника на валу 1 (фиг.5) юбка 13 со стороны подшипника 2 расположена над гайкой 18, образуя между собой и гайкой 18 кольцевую щель 19, сообщающую форсунку 4 с полостью подшипника 2. Щель 19 может быть образована между юбкой 13 и самим валом 1 (фиг.6, 7), в зависимости от способа закрепления подшипника 2.
Охладитель поступает по тангенциальному каналу 5 в кольцевую камеру форсунки 4, в результате чего в ней формируется закрученное течение охладителя. Из отверстия 12 диафрагмы 11 (фиг.1) истекает в результате эффекта Ранка часть закрученного охлажденного потока в полость подшипника 2. Температура подшипника 2 снижается, что ведет к увеличению надежности работы подшипникового узла.
Другая часть закрученного (подогретого) потока движется в полости втулки 6 к развихрителю 7 и через отверстия 8 вытекает в полость низкого давления.
Для увеличения надежности подшипникового узла краткоресурсного двигателя на подшипник 2 через каналы 16 (фиг.4) в форсунке 4 через полость 15 и отверстия 17 осуществляется подача распыленного смазочного средства.
Увеличение скорости натекания охладителя на подшипник 2 осуществляется за счет прохождения охладителя через кольцевую щель 19 между юбкой 13 и гайкой 18 или валом 1 (фиг.6, 7). В результате этого увеличивается теплоотдача от подшипника 2 к охладителю и, кроме того, выполнение кольцевой щели 19 на различном расстоянии от оси вращения подшипника позволяет направить охладитель на его наиболее нагретые места (внутреннюю обойму, сепаратор подшипника).
Т.о. предлагаемое устройство позволяет эффективно охлаждать подшипниковый узел независимо от места отбора охладителя.