Щелевое уплотнение вала высокотемпературной полости машины
Изобретение относится к щелевым уплотнениям, в частности к уплотнениям валов высокотемпературных полостей машин. Целью изобретения является повышение надежности и снижение утечек путем поддержания радиального зазора рабочей щели на заданной величине. Щелевое уплотнение вала 1 содержит уплотнительный элемент 2 в корпусе 3, при этом вал 1 и элемент 2 образуют между собой рабочую щель 4. Уплотнительный элемент 2 снабжен теплоизоляционным покрытием 5, в элементе 2 выполнены тепловые трубы 6, сообщенные с полостью 7 высокой температуры, а также охлаждающие каналы, сообщенные с коробом 9 и патрубком 10 подвода охлаждающего воздуха. Каналы через радиальные отверстия и жиклеры сообщены с рабочей щелью 4. При изменениях температуры деталей уплотнения происходит изменение радиального зазора щели 4. Уменьшение зазора будет вызывать уменьшение расхода охлаждающего воздуха через уплотнительный элемент 2 и, как следствие этого, увеличение его температуры и увеличение радиальных размеров. Увеличение радиального зазора будет приводить к противоположным результатам. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU» 1483133
А1 (58 4 F 16 1 15 44
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4315554/40-29 (22) 14.10.87 (46) 30.05.89. Вюл. ¹ 20 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) О. Н. Антонов (53) 62-762(088.8) (56) Патент США № 3603599, кл. 277 †, 1971. (54) ЩЕЛЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОЛОСТИ
МАШИНЫ (57) Изобретение относится к щелевым уплотнениям, в частности к уплотнениям валов высокотемпературных полостей машин.
Целью изобретения является повышение надежности и снижение утечек путем поддержания радиального зазора рабочей щели на заданной величине. Шелевое уплотнение вала 1 содержит уплотнительный элемент 2
2 в корпусе 3, при этом вал 1 и элемент 2 образуют между собой рабочую щель 4.
Уплотнительный элемент 2 снабжен теплоизоляционным покрытием 5, в элементе 2 выполнены тепловые трубы 6, сообщенные с полостью 7 высокой температуры, а также охлаждающие каналы, сообщенные с коробом 9 и патрубком 10 подвода охлаждающего воздуха. Каналы через радиальные отверстия и жиклеры сообщены с рабочей щелью 4. При изменениях температуры деталей уплотнения происходит изменение радиального зазора щели 4. Уменьшение зазора будет вызывать уменьшение расхода охлаждающего воздуха через уплотнительный элемент 2 и, как следствие этого, увеличение его температуры и радиальных размеров. Увеличение радиального зазора
Я будет приводить к противоположным результатам. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.!
483133
Изобреген»е относится к шелевым унлотH(.ниям, в частности к уплотнениям валов высокотемпературных полостей машин, и можег быть использовано в машиностроении, энергетике, турбострос:1ии. 5
Цель изобретения — повышение над iKHocTH H снижение утечек путем поддер; ж>!ния ряfil3лькОГО з330р3 p3()O÷ñй щели Н3
33jI3IIIIOH В<:.)»ЧИНЕ.
1I3 фиг. 1 показано уплотнение, общий вид (разрез A---А на ф»г. 3); на фиг. 2— разрез Б — h на фиг. 3; на фиг. 3 — разрез
В-- Б на фH ã. 2; на фиг..4 — — уплотнение, Il P И М(. Р И С ПО, Н P. Н И и.
Щелевос уп iOTkickiH УIIH(kòl!i!Ter!I» ый элемент 2 снабжен тепло»золян»онным»0h,)ытием 5, например. ксраЫ Ич(.СКОГО 1 il ii 1, »1)(. !1 ЯТСТВ 1<101llH М С. 1> ча и IIOму f10. LfiOä) » Отвод 3 с »ля От элем(. нr3 2. В )лемснте 2 выполнены тепловые трубы 6, сооб1це1»ныс с полостью 7 высоко» тсмн(рятуры, откуда тепловой поток с мсныннм coilpOTIII)ëåkièoì, чем через изоляLLiIL0 5, проникяст BI!óòðü тела уплотнитель-! Гого элемента 2 и нагревает его. Элем HT 2 снабжен также охлаждающими каналами 8, сообщенными с коробом 9 и нытруоком 10 подвода охла>кдаюшего воздуха. Кян!1лы 8 через радиальные отверстия ! и жиклеры 12 сообщены с рабо !ей 30 <целик) 4 уплотнен»я. Радиальный зазор и i i, <1 4, ll. OTнсння l31f0»p310T таким, чтОбl l (i l! соотвстс) вонял четверти диаметра 0 жиклеры 12. В этом случае нлоша1b F= проходного сечения жиклера 12 равна плошади F проходного сечения боковой по- 35 верхнОсти цилиндра диаметром 0 в щели 4 высотой а. Если з:1 30р и»зменяется на HcKOTopókO ве l11<1ннх, т» и площадь F меняется по сравнению с пло!цядыо F жиклера. Уменьшение зазора вызывает уменыпение расхода ох a>I(;L3ioi«el î воздуха через уплотнительный элеMå IT 2 и, как следствие, увеличение его температуры и радиальных размеров. Увеличение радиального зазора при- 45 водит к противоположным результатам. Terlловые трубы 6 преимущественно чередуются с охла>кдаюшими каналами 8, равномерно распределяясь в теле элемента 2. На внутренней поверхности элемента 2, обращенной к валу, нанесен легкоистиря- 50 емый при касании слой 3 вещества с а нтифрикцион ными свойствами. I lри исполнении уплотнения согласно фиг. 4 в корпусе 3 уплотнительный элемент 14 выполнен в виде отдельной кольцевой детали, центрированной относительно корпуса 3 и крышки 15 при помощи радиально центрирующих элементов 16, входящих в радиальные пазы 17. При таком креплении элемент 14 свободно расширяется в радиальном направлении под действием перепада температур, сохраняя центровку относительно оси машины и концентричность радияльногo зазора а щели 4 уплотнения и i".ðè низких, и при высоких температурах. Каналы охлаждения элемента 14 целесообразно выполнять на наружной части элемента 14 в виде многозаходной спиральной нарезки 18, 3 тепловые трубы 6 час-: тично могут быть выполнены в виде радиальных плоских щелей 19, разрезающих внутреннюю часть элемента 1 на ряд сегментовв. Устройство работает следующим образом. При изменениях температуры деталей уплотнения, например, II3 нестационарных ре,жимах пр» разных ск)pOcT5fx прогрева ротора и стятора проис. одит измене:H; радиального зазора а щели 4. При уме!н шении 33,0р3 и )всход Охля>кдя;ощего уплот!!ение возду:(а через жиклеры 12 начинает уменьшаться, степень охла>кдения уп 10 ffHTP;If Holo элемента 2 (14) также уменынается и унлотнительный элемент 2 илн 14 разогревает и увеличивает свои радиальные размеры. Разогрев осуществляется при проникании тепла из полости 7 rlo тепловым трубам 6 и щелям 19 в сегменты и далеc в тело уплотнительно"0 элемента 2 (14) при ухудшении теплоотвода от элемента 2 (14) в каналы 8 (18) охла>кдения. Ухудшение охлаждения в этих каналах происходит из-за падения скорости потока охлаждающего воздуха и сни>кения коэффициентов теплоотдачи. Повышение температуры уплотнительного элемента пр»водит к увеличению зазора а. Увеличение зазора а обусловливает увеличение расхода охла>кдаюшего воздуха в каналах 8 (18) и, как следствие, охГла>к.дсние элемента 2 (14), его тепловое сжятис и уменьшение зазора а до величины, близкой к заданной соотношением диаметра 0 жиклера и величины зазора а. Форл!ула изобретения 1. Щелевое уплотнение вала высокотемпературной полости машины, содержащее корпус, уплотнительный элемент, отделяющий высокотемпературную полость от других полостей, каналы воздушного охлаждения, выходя щие в рабочую щель уплотнен и я, отлина1ощееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения утечек путем поддержания радиального зазора в щели на заI3HHoivf уровне, в уплотнительном элементе выполнены тепловые каналы, сообщенные с уплотняемой полостью и расположенные в теле уплотнительного элемента, на наружных поверхностях которого нанесены теплоизолирующие покрытия, а в каналах воздушного охлаждения на выходе в рабочую 1483133 Фиг. 2 77 щель выполнены жиклеры, диаметр которых по крайней мере в четыре раза больше размера радиального зазора щели. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что тепловые каналы выполнены в виде радиальных прорезей на внутренней части уплотнительного элемента, а каналы воздушного охлаждения выполнены в виде многозаходной спиральной нарезки на наружной части уплотнительного элемента. 3. Уплотнение по пп. 1 и 2, orëèчающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения свободного радиального теплового расширения уплотнительного элемента без потери центровки относительно оси машины, уплотнительный эпемент выполнен в виде кольцевой детали, сцентрированной в корпусе посредством фиксирующих элементов. 1483133 Составитель А. Фролов Редактор А. Orap Техред И. Верес Корректор Т. Колб Заказ 2803/30 Тираж 721 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
