Щеточное уплотнение

 

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и может быть использовано в газотурбинных двигателях. Щеточное уплотнение содержит установленный в статоре пакет свободных с одного конца и зафиксированных с другого боковыми пластинами волокон и цилиндрический ротор. Цилиндрическая поверхность ротора, соприкасающаяся с волокнами, выполнена из тонкостенного кольца, соединенного с диском ротора. В поверхности ротора выполнены канавки для охлаждения поверхности ротора и волокон. В диске ротора выполнены микроотверстия. Изобретение существенно увеличивает ресурс работы щеточного уплотнения и улучшает уплотняющие свойства. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и может быть использовано в газотурбинных двигателях.

Известно щеточное уплотнение, содержащее пакет свободных с одного конца и закрепленных с другого уплотнительных элементов, зазоры между которыми зафиксированы и заполнены герметиком, при этом пакет закреплен между боковыми пластинами (см. авт. св. СССР 1725609 от 30.07.1990).

Недостатком этого устройства является то, что в первые 10-50 часов работы обеспечиваются очень маленькие утечки, но из-за большого разогрева упругих волокон при касании о быстро вращающийся ротор они теряют упругость и даже оплавляются по концам, что вызывает резкое увеличение утечек рабочего тела.

Известно щеточное уплотнение, включающее кольцевой пакет свободных с одного конца и зафиксированных с другого проволочек, установленный в статоре и соприкасающийся с ротором (см. авт. св. СССР 1665136, F 16 J 15/16, 11.07.1991).

Недостатком этого устройства является повышение утечки рабочего тела через достаточно большие зазоры между проволочками.

Задачей данного изобретения является существенное увеличение ресурса работы щеточного уплотнения за счет обеспечения местного охлаждения поверхности ротора, соприкасающейся с упругими волокнами.

Эта задача решается тем, что цилиндрическая поверхность ротора, соприкасающаяся с волокнами, выполнена в виде тонкостенного кольца, закрепленного на поверхности диска ротора, на которой выполнены осевые канавки, либо тем, что в цилиндрической поверхности диска ротора, соприкасающейся с волокнами, выполнены микроотверстия.

На фиг. 1 представлено устройство, содержащее волокна щетки 1, расположенные между малой 2 и большой 3 боковыми пластинами, диск ротора 4, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнены осевые микроканавки 6 и цилиндрическое тонкостенное кольцо 5, закрепленное на цилиндрической поверхности диска ротора, например, диффузионной сваркой.

Во время работы уплотнения в составе, например, компрессора газотурбинного двигателя концы волокон щетки 1, выполненных из упругих волокон и закрепленных в малой 2 и большой 3 боковых пластинах щеткодержателя под определенным углом к цилиндрической поверхности вращающегося ротора, обеспечивают плотное и полное перекрытие зазора и, следовательно, минимальные утечки через щеточное уплотнение на протяжении всего ресурса.

Упругость волокон щетки 1 допускает некоторое смещение ротора в радиальном направлении, которое может возникать в эксплуатации из-за деформации от действия центробежных сил и тепловых расширений.

Дозированное перетекание рабочего тела со входа на выход через микроканавки 6, выполненные на цилиндрической поверхности диска ротора 4, обеспечивает охлаждение места контакта волокон щетки 1 и цилиндрического тонкостенного кольца 5 и исключает нагрев концов волокон щетки 1 до температуры, при которой теряются упругие свойства материала волокон. Предлагаемая конструкция обеспечивает минимальные и стабильные утечки воздуха через щеточное уплотнение в течение всего ресурса.

На фиг. 2 представлен вариант щеточного уплотнения, содержащий волокна щетки 1, расположенные между малой 2 и большой 3 боковыми пластинами, и диск ротора 4 с выполненными в нем осевыми микроотверстиями 5.

В этом варианте охлаждение места контакта волокон щетки 1 и поверхности ротора обеспечивается дозированным перетеканием воздуха через осевые микроотверстия, выполненные в диске ротора 4.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение на авиационных и стационарных турбомашинах и обеспечит большой ресурс их работы и существенное повышение КПД.

Формула изобретения

1. Щеточное уплотнение, содержащее установленный в статоре кольцевой пакет свободных с одного и зафиксированных между малой и большой боковыми пластинами с другого конца волокон и цилиндрический ротор, отличающееся тем, что цилиндрическая поверхность ротора, соприкасающаяся с волокнами, выполнена в виде тонкостенного кольца, закрепленного на поверхности диска ротора, на которой выполнены осевые микроканавки.

2. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что в цилиндрической поверхности диска ротора, соприкасающейся с волокнами, выполнены осевые микроотверстия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2