×
13.01.2017
217.015.83df

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002601513
Дата охранного документа
10.11.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации нагрузок, в частности осевого усилия от вращающихся деталей, таких как валы или цапфы турбомашин. Заявленное устройство для замера осевого усилия ротора турбомашины содержит шариковый подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, а наружное кольцо в корпусе, а также установленные в корпусе плоское упругое кольцо, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное упругое кольцо с тензодатчиками, при этом оно содержит два кольцевых элемента, контактирующих между собой по коническим относительно продольной оси вала торцевым поверхностям, которые образуют усеченный конус, большее основание которого расположено со стороны шарикового подшипника, при этом упомянутые кольцевые элементы установлены между близлежащими торцами плоского упругого кольца и наружного кольца шарикового подшипника, причем кольцевой элемент, контактирующий непосредственно с плоским упругим кольцом, выполнен разрезным, а другой кольцевой элемент установлен непосредственно в корпусе, при этом дополнительное упругое кольцо выполнено с коэффициентом жесткости меньшим, чем у плоского упругого кольца, и установлено между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разрезного кольцевого элемента, а в осевом направлении дополнительное упругое кольцо ограничено торцом плоского упругого кольца и радиальным торцом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, причем на наружной и внутренней поверхностях дополнительного упругого кольца выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены упомянутые тензодатчики, при этом плоское упругое кольцо, дополнительное упругое кольцо, два кольцевых элемента зафиксированы в корпусе в осевом направлении, а наружное кольцо шарикового подшипника зафиксировано в корпусе от проворота. Технический результат заключается в расширении диапазона замера осевого усилия ротора турбомашины, а также в сокращении времени и затрат на доводку турбомашины. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для регистрации нагрузок, в частности осевого усилия от вращающихся деталей, таких как валы или цапфы турбомашин.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана опора шарикоподшипника с тензокольцами для замера осевого усилия, содержащая шариковый подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, а наружное кольцо в корпусе, а также установленные в корпусе плоское упругое кольцо, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное плоское упругое кольцо с тензодатчиками (А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, Газотурбинные двигатели, ОАО «Авиадвигатель», 2007, Глава 4 - Силовые схемы ГТД, стр. 168, рис. 4.1.1.6_2).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки.

В данном устройстве для замера осевого усилия ротора турбомашины в одном направлении используется одно тензокольцо, установленное в корпусе (а для замера осевого усилия ротора турбомашины в противоположенном направлении используется второе тензокольцо, установленное в корпусе зеркально первому), в связи с этим замер осевого усилия ротора турбомашины в одном направлении с помощью одного тензокольца осуществляется в довольно узком диапазоне, т.к. жесткость тензокольца ограничена свойствами материала, из которого оно изготовлено, и не позволяет оттарировать его на широкий диапазон измерения. Современные турбомашины, в основном авиационного применения, обладают широким диапазоном изменения осевого усилия на роторе на различных режимах работы, поэтому получить полную информацию об испытании в большинстве случаев невозможно, т.к. для этого требуется замена тензокольца на тензокольцо с другими жесткостными характеристиками и проведение повторных испытаний. Это приводит к дополнительным переборкам турбомашины и, как следствие, удорожает испытания и увеличивает время доводки турбомашины.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является расширение диапазона замера осевого усилия ротора турбомашины, что сокращает время и затраты на доводку турбомашины.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для замера осевого усилия ротора турбомашины, содержащем шариковый подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, а наружное кольцо в корпусе, а также установленные в корпусе плоское упругое кольцо, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные выступы, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное упругое кольцо с тензодатчиками, согласно настоящему изобретению оно дополнительно содержит два кольцевых элемента, контактирующих между собой по коническим относительно продольной оси вала торцевым поверхностям, которые образуют усеченный конус, большее основание которого расположено со стороны шарикового подшипника относительно меньшего основания, при этом упомянутые кольцевые элементы установлены между близлежащими торцами плоского упругого кольца и наружного кольца шарикового подшипника, причем кольцевой элемент, контактирующий непосредственно с плоским упругим кольцом, выполнен разрезным, а другой кольцевой элемент установлен непосредственно в корпусе, при этом дополнительное упругое кольцо выполнено с коэффициентом жесткости меньшим, чем у плоского упругого кольца, и установлено между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разрезного кольцевого элемента, а в осевом направлении дополнительное упругое кольцо ограничено торцом плоского упругого кольца и радиальным торцом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, причем на наружной и внутренней поверхностях дополнительного упругого кольца выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены упомянутые тензодатчики, при этом плоское упругое кольцо, дополнительное упругое кольцо, два кольцевых элемента зафиксированы в корпусе в осевом направлении, а наружное кольцо шарикового подшипника зафиксировано в корпусе от проворота.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет задействовать при замере осевого усилия ротора турбомашины в одном направлении последовательно два тензокольца различной жесткости и оттарированных в различных диапазонах осевых усилий, что расширяет диапазон замера осевого усилия ротора турбомашины, в связи с этим удешевляются испытания и сокращается время на доводку турбомашины, т.к. нет необходимости заменять тензокольца в процессе испытаний.

В частности, от наружного кольца осевая нагрузка через кольцевой элемент и разрезной кольцевой элемент, контактирующие между собой по коническим поверхностям, преобразуется в радиальную нагрузку и воздействует на дополнительное упругое кольцо, с тензодатчиков которого формируется сигнал.

После того как площадки выступов дополнительного упругого кольца сядут на упор, в работу вступает плоское упругое кольцо, на которое оказывает осевое воздействие разрезной кольцевой элемент, которому больше некуда расширяться в радиальном направлении, и формируется сигнал с тензодатчиков плоского упругого кольца.

При этом фиксация наружного кольца шарикового подшипника в корпусе от проворота предотвращает также проворот упругих колец относительно корпуса, что исключает возможность их повреждения.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез заявленного устройства для замера осевого усилия ротора турбомашины.

Устройство для замера осевого усилия ротора турбомашины содержит шариковый подшипник 1, внутреннее кольцо 2 которого установлено на валу 3, а наружное кольцо 4 в корпусе 5, а также установленные в корпусе 5 плоское упругое кольцо 6, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное упругое кольцо 7 с тензодатчиками. При этом заявленное устройство дополнительно содержит два кольцевых элемента 8, 9, контактирующих между собой по коническим относительно продольной оси вала 3 торцевым поверхностям, которые образуют усеченный конус, большее основание которого расположено со стороны шарикового подшипника 1 относительно меньшего основания, при этом упомянутые кольцевые элементы 8, 9 установлены между близлежащими торцами плоского упругого кольца 6 и наружного кольца 4 шарикового подшипника 1, причем кольцевой элемент 8, контактирующий непосредственно с плоским упругим кольцом 6, выполнен разрезным, а другой кольцевой элемент 9 установлен непосредственно в корпусе 5, при этом дополнительное упругое кольцо 7 выполнено с коэффициентом жесткости меньшим, чем у плоского упругого кольца 6, и установлено между внутренней поверхностью корпуса 5 и наружной поверхностью разрезного кольцевого элемента 8, причем в осевом направлении дополнительное упругое кольцо 7 ограничено с одной стороны торцом плоского упругого кольца 6, а с другой стороны радиальным торцом 10, выполненным на внутренней поверхности корпуса 5, при этом на наружной и внутренней поверхностях дополнительного упругого кольца 7 выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены упомянутые тензодатчики, кроме того, плоское упругое кольцо 6, дополнительное упругое кольцо 7, два кольцевых элемента 8, 9 зафиксированы в корпусе 5 в осевом направлении посредством гайки 11, установленной в корпусе 5 по резьбе и контактирующей с торцом плоского упругого кольца 6, а наружное кольцо 4 шарикового подшипника 1 зафиксировано в корпусе 5 от проворота посредством штифта (на чертеже не показан).

Во время работы турбомашины с увеличением осевой силы торец наружного кольца 4 шарикового подшипника 1 оказывает осевое воздействие на кольцевой элемент 9, который по конической поверхности оказывает воздействие на разрезной кольцевой элемент 8 с разрезом. При условии, что жесткость плоского упругого кольца 6 значительно выше жесткости дополнительного упругого кольца 7, разрезной кольцевой элемент 8 сначала расширяется в радиальном направлении, деформируя при этом дополнительное упругое кольцо 7, с тензодатчиков которого формируется сигнал. После того как площадки выступов дополнительного упругого кольца 7 сядут на упор, в работу вступает плоское упругое кольцо 6, на которое оказывает осевое воздействие разрезной кольцевой элемент 8. Тем самым, формируется сигнал с тензодатчиков плоского упругого кольца 6. Таким образом, наличие двух тензоколец различной жесткости расширяет диапазон измерения осевого усилия ротора турбомашины по сравнению с прототипом и, соответственно, сокращается время на доводку турбомашины.

Следует отметить, что для дополнительного замера осевой силы ротора турбомашины в противоположном направлении возможно установить в корпусе с противоположной (свободной) стороны шарикового подшипника набор элементов, также включающий: два кольцевых элемента, два тензокольца и гайку, идентичный набору элементов с другой стороны шарикового подшипника и установленный зеркально симметрично относительно другого (на чертеже не показано).

Устройство для замера осевого усилия ротора турбомашины, содержащее шариковый подшипник, внутреннее кольцо которого установлено на валу, а наружное кольцо в корпусе, а также установленные в корпусе плоское упругое кольцо, на торцевых поверхностях которого выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены тензодатчики и дополнительное упругое кольцо с тензодатчиками, отличающееся тем, что оно содержит два кольцевых элемента, контактирующих между собой по коническим относительно продольной оси вала торцевым поверхностям, которые образуют усеченный конус, большее основание которого расположено со стороны шарикового подшипника, при этом упомянутые кольцевые элементы установлены между близлежащими торцами плоского упругого кольца и наружного кольца шарикового подшипника, причем кольцевой элемент, контактирующий непосредственно с плоским упругим кольцом, выполнен разрезным, а другой кольцевой элемент установлен непосредственно в корпусе, при этом дополнительное упругое кольцо выполнено с коэффициентом жесткости меньшим, чем у плоского упругого кольца, и установлено между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью разрезного кольцевого элемента, а в осевом направлении дополнительное упругое кольцо ограничено торцом плоского упругого кольца и радиальным торцом, выполненным на внутренней поверхности корпуса, причем на наружной и внутренней поверхностях дополнительного упругого кольца выполнены опорные площадки выступов, между которыми установлены упомянутые тензодатчики, при этом плоское упругое кольцо, дополнительное упругое кольцо, два кольцевых элемента зафиксированы в корпусе в осевом направлении, а наружное кольцо шарикового подшипника зафиксировано в корпусе от проворота.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 152.
27.04.2013
№216.012.3b40

Установка для испытания вращающихся элементов конструкции машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480729
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.415d

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах. Технический результат, достигаемый при использовании данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482303
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.08.2013
№216.012.64d5

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит цапфу компрессора, вал турбины и контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях. Цапфа компрессора и вал турбины соединены в осевом направлении посредством промежуточного вала, стяжной втулки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491450
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.04.2014
№216.012.b411

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Изобретение относится к авиации и предназначено для определения температуры газа при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей на форсажных режимах. Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511814
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b8de

Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, а именно к контролю технического состояния во время их испытаний и эксплуатации для принятия решения по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В качестве дополнительного параметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513054
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.be93

Упругодемпферная опора ротора турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514527
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.05.2014
№216.012.bfad

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514818
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.bfaf

Ротор газотурбинного двигателя

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочих колес, сопряженные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514820
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c71a

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является повышение ресурса графитового уплотнения за счет проскальзывания в зоне контакта графитовых колец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516729
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c730

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя содержит неподвижный и подвижный корпусы, а также экраны, жестко прикрепленные к их внутренней поверхности с образованием каналов для прохода охлаждающего воздуха. Экран подвижного корпуса установлен между подвижным и неподвижным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516751
Дата охранного документа: 20.05.2014
Показаны записи 1-10 из 170.
27.04.2013
№216.012.3b40

Установка для испытания вращающихся элементов конструкции машин

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к лабораторно-иснытательной технике, а именно к установкам для исследования и доводки вращающихся элементов конструкции машин, преимущественно, газотурбинных двигателей. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480729
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.415d

Передняя опора ротора турбины низкого давления двухвального газотурбинного двигателя

Изобретение относится к газотурбинным двигателям авиационного и наземного применения, а именно к размещению опор для вращающихся с большой частотой вращения роторов турбомашин, и может использоваться в наиболее напряженных опорах. Технический результат, достигаемый при использовании данного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482303
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.08.2013
№216.012.64d5

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя

Узел соединения роторов компрессора и турбины газотурбинного двигателя содержит цапфу компрессора, вал турбины и контровочную трубу, зафиксированную в осевом и окружном направлениях. Цапфа компрессора и вал турбины соединены в осевом направлении посредством промежуточного вала, стяжной втулки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491450
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.04.2014
№216.012.b411

Способ определения температуры газа перед турбиной на форсажном режиме турбореактивного двигателя

Изобретение относится к авиации и предназначено для определения температуры газа при испытаниях и эксплуатации газотурбинных двигателей на форсажных режимах. Техническим результатом, объективно достигаемым при использовании заявленного способа, является повышение точности определения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511814
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b8de

Способ оценки изменений технического состояния газотурбинного двигателя и определения мест и причин неисправностей в процессе эксплуатации

Изобретение относится к области испытаний и эксплуатации газотурбинных двигателей, в частности двухконтурных, а именно к контролю технического состояния во время их испытаний и эксплуатации для принятия решения по их обслуживанию и дальнейшей эксплуатации. В качестве дополнительного параметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513054
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.be93

Упругодемпферная опора ротора турбомашины

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к конструкции упругодемпферных опор роторов турбомашин. Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной упругодемпферной опоры ротора турбомашины, является существенное снижение напряжений в балочках разрезной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514527
Дата охранного документа: 27.04.2014
10.05.2014
№216.012.bfad

Охлаждаемая турбина

Охлаждаемая турбина содержит рабочее колесо с установленными на нем рабочими лопатками с двумя контурами охлаждения, последовательно соединенными с воздушными каналами в рабочем колесе, с независимыми кольцевыми диффузорными каналами, образованными на поверхности рабочего колеса, соединенными с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514818
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.05.2014
№216.012.bfaf

Ротор газотурбинного двигателя

Настоящее изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках паро- и гидротурбинах. Ротор газотурбинного двигателя содержит диски рабочих колес, сопряженные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514820
Дата охранного документа: 10.05.2014
20.05.2014
№216.012.c71a

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является повышение ресурса графитового уплотнения за счет проскальзывания в зоне контакта графитовых колец...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516729
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.05.2014
№216.012.c730

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя

Поворотное осесимметричное сопло турбореактивного двигателя содержит неподвижный и подвижный корпусы, а также экраны, жестко прикрепленные к их внутренней поверхности с образованием каналов для прохода охлаждающего воздуха. Экран подвижного корпуса установлен между подвижным и неподвижным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516751
Дата охранного документа: 20.05.2014
+ добавить свой РИД