Лабиринтное уплотнение турбины


 


Владельцы патента RU 2513466:

Открытое акционерное общество "АВИАДВИГАТЕЛЬ" (RU)

Лабиринтное уплотнение турбины содержит примыкающий к диску турбины лабиринт и ответный ему фланец с сопловым аппаратом закрутки охлаждающего воздуха. Лабиринт установлен на осевом кольцевом выступе диска и выполнен охватывающим сопловой аппарат закрутки с образованием между лабиринтом и боковой поверхностью ступицы диска щелевой полости. В полости размещено уплотнительное кольцо. На внутренней поверхности лабиринта установлено разжимное демпфирующее кольцо, охватывающее кольцевое радиальное ребро лабиринта. На цилиндрическом выступе кольца выполнены радиальные отверстия. Изобретение позволяет повысить эффективность и надежность лабиринтного уплотнения. 1 ил.

 

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбин, в которых для понижения температуры охлаждающего воздуха используется сопловой аппарат закрутки воздуха.

Известно лабиринтное уплотнение турбины с сопловым аппаратом закрутки воздуха, в котором гребешки лабиринтного уплотнения размещены на ступице дефлектора диска первой ступени (патент US №7921634 МПК F02K 3/02).

Недостатком известной конструкции является ее низкая надежность, так как гребешки лабиринтного уплотнения являются концентраторами напряжений, что снижает запас прочности высоконапряженной ступицы дефлектора.

Наиболее близким к заявляемой конструкции является лабиринтное уплотнение турбины с сопловым аппаратом закрутки воздуха, в котором лабиринт установлен на валу и примыкает к боковой поверхности диска турбины (патент RU №2261350 МПК F02C 7/06, 7/12).

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является ее низкая надежность из-за повышенных термонапряжений и вибронапряжений в лабиринте, а также повышенные паразитные утечки воздуха по зазору между лабиринтом и диском турбины.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении эффективности и надежности лабиринтного уплотнения путем исключения паразитных утечек охлаждающего воздуха, снижения вибронапряжений и улучшения демпфирования виброколебаний лабиринта.

Указанный технический результат достигается тем, что в лабиринтном уплотнении, содержащем примыкающий к диску турбины лабиринт и ответный ему фланец с сопловым аппаратом закрутки охлаждающего воздуха, лабиринт установлен на осевом кольцевом выступе диска и выполнен охватывающим сопловой аппарат закрутки с образованием между лабиринтом и боковой поверхностью ступицы диска щелевой полости, в которой размещено уплотнительное кольцо, причем на внутренней поверхности лабиринта установлено разжимное демпфирующее кольцо, охватывающее кольцевое радиальное ребро лабиринта, а на цилиндрическом выступе кольца выполнены радиальные отверстия.

Установка лабиринта лабиринтного уплотнения на осевом кольцевом выступе диска и выполнение его охватывающим сопловой аппарат закрутки позволяет уменьшить осевые габариты конструкции и повысить эффективность лабиринтного уплотнения, так как уменьшается влияние радиальной деформации ступицы диска на величину радиального зазора в лабиринтном уплотнении.

Установка лабиринта на диск с образованием щелевой полости между лабиринтом и боковой поверхностью ступицы диска, с размещением в щелевой полости уплотнительного кольца, позволяет исключить паразитные утечки охлаждающего воздуха из полости повышенного давления в полость пониженного давления через осевые и радиальные зазоры между ступицей диска турбины и лабиринтом.

Установка на внутренней поверхности лабиринта разжимного демпфирующего кольца, охватывающего кольцевое радиальное ребро лабиринта, позволяет уменьшить величину вибронапряжений в лабиринте и повысить надежность лабиринтного уплотнения, а также обеспечить осевую фиксацию демпфирующего кольца.

Выполнение на цилиндрическом выступе демпфирующего кольца радиальных отверстий снижает вес и способствует улучшению демпфирования виброколебаний лабиринта от сил трения демпфирующего кольца.

На фигуре изображен продольный разрез лабиринтного уплотнения турбины с сопловым аппаратом закрутки воздуха.

Лабиринтное уплотнение 1 турбины состоит из статора 2 с сопловым аппаратом закрутки 3 охлаждающего воздуха 4 и выполненного за одно целое со статором 2 статорного фланца 5, а также из ответного статорному фланцу 5 роторного лабиринта 6, установленного на осевом кольцевом выступе 7 диска 8 турбины с помощью болтового соединения 9. Лабиринт 6 выполнен охватывающим по отношению к сопловому аппарату 3 и с упругим элементом 10, что обеспечивает синхронность радиальных перемещений статорного фланца 5 и роторного лабиринта 6 в зависимости от температуры потока воздуха 4 и стабильность радиального зазора между фланцем 5 и лабиринтом 6. Для исключения паразитных утечек воздуха 4 из полости 11 повышенного давления за аппаратом закрутки 3 в полость пониженного давления 12, лабиринт 6 установлен с образованием щелевой полости 13 между лабиринтом 6 и боковой поверхностью 14 диска 8. В полости 13 размещено разрезное металлическое уплотнительное кольцо 15, исключающее паразитные утечки воздуха 4 вне зависимости от взаимных радиальных перемещений лабиринта 6 и диска 8. На внутренней поверхности 16 лабиринта 6 установлено разжимное упругое демпфирующее кольцо 17, охватывающее кольцевое радиальное ребро 18 лабиринта 6. На цилиндрическом выступе 19 кольца 17 выполнены радиальные отверстия 20. Выходящий из соплового аппарата закрутки 3 поток охлаждающего воздуха 4 поступает через отверстия 21 в упругом элементе 10 лабиринта 6 и через отверстия 22 в кольцевом выступе 7 диска 8 турбины на охлаждение рабочих лопаток турбины (на фиг. не показано).

При работе лабиринтного уплотнения 1 поток охлаждающего воздуха 4 поворачивается аппаратом закрутки 3 по направлению вращения диска 8 турбины, что снижает температуру воздуха в отверстиях 21 и 22 и на рабочих лопатках турбины (на фиг. не показано). При работе под действием вибрации уплотняющее кольцо 15 может разрушиться и его фрагменты могли бы после остановки турбины попасть в воздушную полость12, что могло бы привести к попаданию фрагментов кольца в проточную часть турбины (на фиг. не показано). Однако этого не происходит, так как упругое демпфирующее кольцо 17, охватывающее ребро 18 лабиринта 6, препятствует выпадению фрагментов кольца 15 из щелевой полости 13.

Лабиринтное уплотнение турбины, содержащее примыкающий к диску турбины лабиринт и ответный ему фланец с сопловым аппаратом закрутки охлаждающего воздуха, отличающееся тем, что лабиринт установлен на осевом кольцевом выступе диска и выполнен охватывающим сопловой аппарат закрутки с образованием между лабиринтом и боковой поверхностью ступицы диска щелевой полости, в которой размещено уплотнительное кольцо, причем на внутренней поверхности лабиринта установлено разжимное демпфирующее кольцо, охватывающее кольцевое радиальное ребро лабиринта, а на цилиндрическом выступе кольца выполнены радиальные отверстия.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Лабиринтное уплотнение содержит установленный на статоре сотовый фланец и лабиринтом с демпфирующим кольцом в кольцевой канавке на краю обода.

Уплотнительный элемент канала утечки между наружной площадкой турбинного сопла и удерживающим ее опорным кольцом включает лепестковое уплотнение и образующую ударные струи пластину.

Уплотнение внутреннего стыка кольцевой камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата.

Подвижный уплотнительный элемент с масляным охлаждением для вращающегося уплотнения между корпусом двигателя и валом установлен с возможностью вращения в корпусе двигателя.

Уплотнение стыка камеры сгорания и соплового аппарата турбины содержит уплотнительное кольцо камеры сгорания и козырек соплового аппарата. Козырек закреплен на внутреннем корпусе, снабженном кольцом фиксирующим с установленным плавающим кольцом.

Изобретение относится к уплотнителю, предназначенному для расположения между турбореактивным двигателем и гондолой воздушного судна. .

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности, для обеспечения непроницаемости зазора между ротором и статором. .

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбомашин авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к отводимым уплотнениям для таких машин вращения, как паровые турбины, газовые турбины, авиационные двигатели и компрессоры. .
Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбомашин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Лабиринтное уплотнение содержит установленный на статоре сотовый фланец и лабиринтом с демпфирующим кольцом в кольцевой канавке на краю обода.

Изобретение относится к турбинам низкого давления газотурбинных двигателей авиационного применения. Турбина низкого давления газотурбинного двигателя включает ротор, статор с задней опорой, лабиринтное уплотнение с внутренним и внешним фланцами на задней опоре статора.

Направляющий сопловый аппарат турбины газотурбинного двигателя содержит внутреннюю и внешнюю кольцевые платформы, соединенные радиальными лопатками. Внутренняя платформа содержит кольцевые элементы из истираемого материала, размещенные на образующих кольцо листовых секторах с сечением L, S или С-образной формы, установленных внутри внутренней платформы.

Изобретение относится к газотурбостроению и авиадвигателестроению. Способ фиксации сотового уплотнения во внутреннем корпусе статора турбины газотурбинного двигателя, состоящего из сотоблока и корпуса, установленного во внутреннем корпусе статора турбины.

Изобретение относится к турбинам высокого давления газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Лабиринтное уплотнение турбины состоит из размещенного на сопловой лопатке статорного фланца и установленного между дисками и турбиной лабиринта. На внешней поверхности лабиринта размещены уплотнительные гребешки. Каждый из гребешков состоит из обращенных к фланцу внешних прямоугольной и конической частей. На противоположной внутренней поверхности лабиринта также расположена прямоугольная в поперечном сечении внутренняя часть уплотнительного гребешка. Лабиринт состоит из переднего лабиринта, установленного на переднем по потоку газа диске турбины, и заднего лабиринта, установленного на заднем по потоку диске, со стыком лабиринтов и по внутренней поверхности прямоугольной части уплотнительного гребешка заднего лабиринта. Отношение общей высоты Н уплотнительного гребешка, включая его прямоугольную часть, расположенную на внутренней поверхности лабиринта, к радиальному зазору у между лабиринтом и фланцем находится в пределах 6....12. Отношение общей высоты Н к радиальной высоте h внутренней прямоугольной части гребешка находится в пределах 2…5. Отношение общей высоты Н к осевой толщине L прямоугольной части гребешка находится в пределах 2…6. Путем снижения температуры уплотнительных гребешков лабиринта повышается надежность лабиринтного уплотнения. 2 ил.
Наверх