[发明专利]自由动力涡轮

说明书

本发明涉及一种自由动力涡轮，包括：滚子轴承和具有迷宫环和定子迷宫凸缘的空气迷宫密封件。具有锁环取向的径向环形边缘的滚子轴承间隔衬套位于内环和轴的外圆柱形表面之间，迷宫环与定子迷宫凸缘一起形成具有中心环形气腔的空气迷宫密封件，中心环形气腔在入口处连接到轴的内部气腔，而在出口处其通过一组迷宫齿连接到燃气涡轮发动机的气腔，以及通过单个迷宫齿且通过C形开槽空腔连接到涡轮的油腔，C形开槽空腔由定子迷宫凸缘的圆柱形部分并由具有倾斜内表面的迷宫环的前部围绕形成。凭借通过周向地固定滚子轴承保持螺母来避免发动机轴中的应力升高，以及通过防止油在所有发动机操作模式下从油腔泄漏到气腔，来提高燃气涡轮发动机的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种包括自由动力涡轮的民用和地面燃气涡轮发动机。

背景技术

燃气涡轮发动机是已知的，其中存在滚子轴承支架，所述滚子轴承支架的内环安装在涡轮轴上(专利US 2008/0098717，IPC F02K3/02，公布日期：2008年5月1日)。

这种设计的缺点在于其可靠性低，因为滚子轴承故障可能由于其过热而导致涡轮轴断裂。

最接近要求保护的设计是燃气涡轮发动机，其中滚子轴承的内环安装在发动机轴上并且用螺母锁定在轴向位置，所述螺母与位于轴的轴向凹槽中的保持板周向锁定在一起。还存在安装到轴的迷宫环，所述迷宫环与定子凸缘共同构成迷宫密封件(专利RU 2 250386，IPC F02K3/06，公布日期：2005年4月20日)。

被认为是原型的已知设计的缺点在于其可靠性较低，因为轴的轴向凹槽是应力升高器，其由于潜在的轴故障而降低燃气涡轮的可靠性。另外，在降低的功率条件下，油可能从油腔泄漏到气腔，从而也降低发动机的可靠性。

通过要求保护的发明来解决的技术挑战是凭借通过周向地固定滚子轴承保持螺母来避免发动机轴中的应力升高，以及通过避免油在发动机降低功率下从油腔泄漏到气腔，来提高燃气涡轮发动机的可靠性。

发明内容

技术成果通过自由动力涡轮实现，所述自由动力涡轮包括：滚子轴承，所述滚子轴承的内环用螺母锁定在轴向位置；以及具有迷宫环和定子迷宫凸缘的空气迷宫封件，并且根据本发明，所述自由动力涡轮包括：

滚子轴承，其内环用螺母锁定在轴向位置，以及具有迷宫环和定子迷宫凸缘的空气迷宫密封件，具有锁环取向的径向环形边缘的滚子轴承间隔衬套位于内环和轴的外圆柱形表面之间，径向环形边缘的内侧沿周向方向是一系列依次首尾相连的平坦表面一和弧形表面一，其中滚子轴承间隔衬套的平坦表面一接触所述轴的平坦外表面一，径向环形边缘的外侧被制成是圆柱形的，其上容纳锁环的环形轴向边缘，锁环被制造成具有轴的轴线取向的环形边缘，环形边缘的内侧被制成为具有沿周向方向一系列依次首尾相连的平坦表面二和弧形表面二，其中锁环的平坦表面二接触所述轴的平坦外表面二。

在滚子轴承内环和锁环之间的滚子轴承间隔衬套上存在迷宫环，迷宫环与定子迷宫凸缘一起形成具有中心环形气腔的空气迷宫密封件，中心环形气腔在入口处连接到轴的内部气腔，而在出口处，其通过一组迷宫齿连接到燃气涡轮发动机的气腔，以及通过单个迷宫齿且通过C形开槽气腔连接到涡轮的油腔，C形开槽气腔由定子迷宫凸缘的圆柱形部分并由具有倾斜内表面的迷宫环的单个迷宫齿前的部分围绕形成。

安装在滚子轴承内环和自由涡轮轴的弧形表面之间的滚子轴承间隔衬套使得可以在滚子轴承故障的情况下避免涡轮轴损坏，从而提高燃气涡轮的可靠性。

与原型相反，本发明使得在滚子轴承间隔衬套上制造锁环取向的径向环形边缘，其具有作为一系列平坦表面一和弧形表面一的内侧，所述平坦表面一沿着轴的平坦外表面一接触，这使得可以防止滚子轴承间隔衬套抵靠轴进行轴向移动，从而防止高速自由涡轮转子的不平衡；在这种情况下，轴表面上的应力集中最小。