Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины


 


Владельцы патента RU 2516729:

Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" Российская Федерация (RU)

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 относительно контактных колец и втулки. Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины содержит два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упомянутых упругих графитовых колец, и втулку. Уплотнение содержит третье упругое графитовое кольцо с поперечным разрезом, расположенное между упомянутыми упругими графитовыми кольцами, установленное на роторе турбомашины, наружная поверхность которого выполнена контактирующей с внутренней поверхностью втулки, при этом контактирующие поверхности третьего упругого графитового кольца и упомянутых контактных колец выполнены коническими. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Известно радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные втулки (контактные кольца), торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упомянутых упругих графитовых колец, и втулку (RU 2425270 C1, опубл. 27.07.2011). Известное уплотнение выбрано в качестве наиболее близкого аналога.

Указанному уплотнению присущи следующие недостатки. При увеличении частоты вращения ротора повышается трение скольжения графитовых колец с контактными кольцами и втулками в зоне их взаимного контакта с последующим износом и повышенным тепловыделением. Также графитовые кольца от центробежных нагрузок плотно прилегают к втулке и могут зависнуть, тогда основное трение скольжения происходит по поверхностям контактных колец. Также в прототипе между графитовыми кольцами установлена пружина, которая с определенным усилием прижимает графитовые кольца к контактным кольцам. В связи с тем что усилие прижатия постоянно на всех частотах вращения ротора, это дополнительно приводит к износу, в результате чего появляются продукты износа, уплотнение теряет герметичность, снижается ресурс и работоспособность.

Техническим результатом, объективно проявляющимся при реализации настоящего изобретения, является повышение ресурса графитового уплотнения за счет проскальзывания в зоне контакта графитовых колец относительно контактных колец и втулки.

Указанный технический результат достигается тем, что радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упомянутых упругих графитовых колец, и втулку, дополнительно содержит третье упругое графитовое кольцо с поперечным разрезом, расположенное между упомянутыми упругими графитовыми кольцами, установленное на роторе турбомашины, наружная поверхность которого выполнена контактирующей с внутренней поверхностью втулки, при этом контактирующие поверхности третьего упругого графитового кольца и упомянутых контактных колец выполнены коническими.

Такое конструктивное исполнение графитового уплотнения позволяет следующее.

При низких частотах вращения ротора трение скольжения может происходить как по контактным поверхностям графитовых колец и контактных колец и втулки, так и по коническим поверхностям графитовых колец. Преимущества предложенного устройства проявляются с увеличением частоты вращения ротора. Как известно, ограничением использования графитового уплотнения является повышение трения скольжения в зонах контакта. При увеличении частоты вращения ротора увеличивается центробежная нагрузка третьего кольца на втулку. За счет увеличивающегося трения частота вращения графитового кольца будет стремиться к частоте вращения втулки (при межроторном расположении графитового уплотнения), проскальзывая как по вставке, так и по коническим поверхностям. Частоты вращения остальных графитовых колец в основном будут стремиться к частотам вращения контактных колец. При оптимальных площадях контакта с учетом массовых характеристик колец и коэффициентов трения в зонах контакта на наиболее нагруженных скоростных режимах будет происходить взаимное половинное проскальзывание всех контактных поверхностей, тем самым снижая трение скольжения в зонах контакта. Это повышает ресурс уплотнения, расширяет его область применения по скоростным показателям.

Также заявленное уплотнение применимо при противовращении роторов. В этом случае основное скольжение будет происходить по коническим поверхностям графитовых колец, обладающих низким коэффициентом трения. Уплотнение, выбранное в качестве прототипа, при противовращении роторов не работоспособно.

На роторе турбомашины между упомянутыми двумя упругими графитовыми кольцами может быть установлена распорная втулка.

Распорная втулка позволяет подбирать необходимые минимальные зазоры в графитовых кольцах в зоне поперечных разрезов.

На чертеже показан продольный разрез радиально-торцевого контактного уплотнения.

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины содержит два упругих графитовых кольца 1,2 с поперечными разрезами, установленных на роторе 3 турбомашины, контактные кольца 4 и 5, торцевые поверхности 6 и 7 которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упомянутых упругих графитовых колец, и втулку 8. Третье упругое графитовое кольцо 9 с поперечным разрезом, расположенное между упомянутыми упругими графитовыми кольцами 1,2, установлено на роторе турбомашины, наружная поверхность 10 которого выполнена контактирующей с внутренней поверхностью втулки 8, при этом контактирующие поверхности 11 и 12 третьего упругого графитового кольца и контактных колец 4,5 выполнены коническими, кроме того, между упругими графитовыми кольцами 1,2 расположена распорная втулка 13.

При работе турбомашины происходит взаимное проскальзывание графитовых колец 1 и 2 и контактных колец 4 и 5 по торцевым поверхностям 6 и 7, графитового кольца 9 и втулки 8 по поверхности 10. Также графитовые кольца 1,2 проскальзывают по коническим поверхностям 11 и 12 соответственно.

В связи с вышеизложенным специалисту на основании существующего уровня техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение повышает ресурс уплотнения, расширяет его область применения по скоростным показателям за счет проскальзывания в зоне контакта графитовых колец относительно контактных колец и втулки.

1. Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упомянутых упругих графитовых колец, и втулку, отличающееся тем, что дополнительно содержит третье упругое графитовое кольцо с поперечным разрезом, расположенное между упомянутыми упругими графитовыми кольцами, установленное на роторе турбомашины, наружная поверхность которого выполнена контактирующей с внутренней поверхностью втулки, при этом контактирующие поверхности третьего упругого графитового кольца и упомянутых контактных колец выполнены коническими.

2. Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины по п.1 отличающееся тем, что на роторе турбомашины между упомянутыми двумя упругими графитовыми кольцами установлена распорная втулка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование конструкций клапанов, работающих в условиях высоких температур и давлений и предназначенных для управления вектором тяги летательных аппаратов.

Изобретение относится к уплотнительной прокладке для герметизации фланцевого соединения. .

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных картеров опор роторов турбомашин. .

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к арматуростроению. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и преимущественно может быть использовано для уплотнения разъемных фланцевых соединений в атомной, бумагоделательной, нефтегазовой, пищевой и химической промышленности.

Изобретение относится к технике нанесения клея на материал и может быть использовано, например, для нанесения клея на тисненую ленту из расширенного графита, применяемую для уплотнения штоков запорно-регулирующей арматуры и фланцевых соединений.

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

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

Объектом настоящего изобретения является уплотнительная прокладка промежуточной площадки между двумя смежными лопатками в роторе турбомашины удлиненной формы с входным концом и выходным концом, содержащая поперечно в направлении ширины контактную часть, крепежную часть и гибкую часть между крепежной частью и контактной частью.

Газотурбинный двигатель содержит кольцевую камеру сгорания, секторальный направляющий сопловый аппарат турбины, расположенный на выходе камеры, и герметизирующие средства, аксиально размещенные между камерой сгорания и направляющим сопловым аппаратом.

Разделенный на сектора направляющий аппарат турбомашины содержит внутреннюю и внешнюю платформы, связанные между собой радиальными лопатками. Внутренняя платформа соединена с радиальной перегородкой, несущей элементы из истираемого материала.

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 машиностроению, а именно к армированным элементам для уплотнения зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

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

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению уплотнений зазоров проточной части турбомашин, длительно работающих в условиях повышенных температур и высокочастотных вибраций.

Изобретение относится к узлу диффузор-направляющий аппарат, предназначенному для питания воздухом кольцевой камеры сгорания в турбомашине, такой как турбореактивный или турбовинтовой двигатель самолета.

Турбинная лопатка содержит перо, продолжающееся от первой поверхности турбинной полки, а также карманы, выполненные на двух сторонах турбинной полки. Карман с первой стороны турбинной полки предназначен для полного размещения первого подвижного уплотнения между передней и задней стенками кармана с первой стороны турбинной полки. Карман с первой стороны турбинной полки включает в себя выпуклую поверхность, расположенную между передней стенкой и задней стенками, и вогнутую поверхность. Карман со второй стороны предназначен для размещения части второго подвижного уплотнения. При сборке ротора турбины, включающего указанную выше лопатку, устанавливают первую турбинную лопатку в ротор и размещают подвижное уплотнение полностью в боковом кармане первой турбинной лопатки. Затем устанавливают со скольжением вторую турбинную лопатку в ротор турбины параллельно оси вращения ротора турбины и устанавливают демпфер рядом с первой турбинной лопаткой. Группа изобретений позволяет обеспечить конструкционную целостность полки турбинной лопатки без увеличения ее толщины. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх