Торцевое уплотнение ротора турбомашины



Торцевое уплотнение ротора турбомашины
Торцевое уплотнение ротора турбомашины

 


Владельцы патента RU 2525378:

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

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является упрощение конструкции уплотнения и повышение его надежности при работе за счет снижения степени износа графитового кольца. Торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный на валу ротора кольцевой элемент с уплотнительными кольцами, на наружной поверхности которого выполнен радиально сориентированный бурт, и прижимную втулку, установленную на кольцевом элементе с возможностью осевого перемещения, в которой установлено графитовое кольцо. Между прижимной втулкой и буртом кольцевого элемента расположено пружинное кольцо с поперечным разрезом, контактирующее с ними торцевыми поверхностями, при этом контактирующие торцевые поверхности прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом выполнены коническими. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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

В качестве наиболее близкого аналога выбрано торцевое контактное уплотнение, установленное на валу ротора турбомашины, содержащее втулку уплотняющую, направляющие штифты, втулку прижимную, кольца уплотнительные, графитовое кольцо (Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 3. Газотурбинные двигатели, Авторы: Иноземцев А.А., Нихамкин М.А. и др., Издательство: Машиностроение, 2007, стр.171, рис.13.28б).

В известном уплотнении усилие прижатия графитового кольца к торцу прижимной втулки задается осевыми пружинами по направляющим штифтам. Данное усилие постоянно на всех режимах работы и настроено на максимальный режим, поэтому на малых режимах работы происходит повышенный износ графитового кольца.

Следует отметить, что для того, чтобы задать равномерное усилие прижатия графитового кольца к торцу прижимной втулки, требуется множество пружин с одинаковыми жесткостными характеристиками, что трудоемко и трудновыполнимо. Также из-за окружных температурных неравномерностей и присущих в работе допустимых перекосах ротора относительно статора, прижимную втулку может заклинивать в районе направляющих штифтов, что приводит к раскрытию уплотнения (отсутствие в определенной зоне контакта между графитовым кольцом и ответной уплотняющей втулкой), вследствие чего теряется работоспособность уплотнения.

Кроме того, известное уплотнение ограничено к допустимому перепаду давлений, т.к. втулка прижимная работает как поршень под давлением наддува (полость справа), дополнительно изнашивая графитовое кольцо.

Задачей заявленного изобретения является создание торцевого уплотнения ротора турбомашины, лишенного указанных выше недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции является снижение степени износа графитового кольца, упрощение конструкции уплотнения, повышение его надежности при работе и, как следствие, повышение срока службы заявленного торцевого уплотнения.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный на валу ротора кольцевой элемент с уплотнительными кольцами, на наружной поверхности которого выполнен радиально сориентированный бурт, прижимную втулку, установленную на кольцевом элементе с возможностью осевого перемещения, в которой установлено графитовое кольцо, причем между прижимной втулкой и буртом кольцевого элемента расположено пружинное кольцо с поперечным разрезом, контактирующее с ними торцевыми поверхностями, при этом контактирующие торцевые поверхности прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом выполнены коническими.

Такое конструктивное исполнение графитового уплотнения позволяет следующее.

При увеличении частоты вращения ротора под действием центробежных сил, увеличивается нагрузка на прижимную втулку, в которой установлено графитовое кольцо, пружинным кольцом с поперечным разрезом по коническим поверхностям. При этом радиальная нагрузка пружинного кольца с поперечным разрезом будет равномерно оказывать усилие прижатия графитового кольца.

А на пониженных режимах работы турбомашины снижается нагрузка на прижимную втулку и, соответственно, на графитовое кольцо, что снижает трение, а следовательно, повышается срок службы и ресурс заявленного уплотнения в целом и расширяет его область применения по скоростным показателям.

Также отсутствие осевых пружин упрощает конструкцию уплотнения и повышает его надежность.

Наличие радиально сориентированного бурта позволяет уплотнению работать на любых перепадах давлений, т.к. вся нагрузка будет восприниматься шариковым подшипником, а не графитовым кольцом.

Для осевого выставления ротора и первоначальной настройки контактного давления графитового кольца на корпус подшипника заявленное уплотнение может содержать регулировочное кольцо и втулку, установленные на валу ротора и контактирующие с кольцевым элементом торцевыми поверхностями.

Для охлаждения корпуса подшипника регулировочное кольцо может содержать маслоподводящие сквозные каналы, по которым масло под действием центробежных сил поступает из вала ротора на стенку корпуса подшипника.

Для предотвращения проворота прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом относительно кольцевого элемента, со стороны внешней поверхности кольцевого элемента и внутренних поверхностей прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом в них выполнены радиальные глухие отверстия, образующие единую цилиндрическую полость, в которой установлен штифт.

На фигуре 1 представлен продольный разрез заявленного торцевого уплотнения ротора турбомашины.

На фигуре 2 представлен продольный разрез заявленного торцевого уплотнения ротора турбомашины с штифтом, установленном в кольцевом элементе.

Торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный на валу 1 ротора кольцевой элемент 2 с уплотнительными кольцами 3, на наружной поверхности которого выполнен радиально сориентированный бурт 4, прижимную втулку 5, установленную на кольцевом элементе 2 с возможностью осевого перемещения, в которой установлено графитовое кольцо 6, контактирующее с корпусом 7 шарикоподшипника 8, также установленного на валу 1 ротора, причем между прижимной втулкой 5 и буртом 4 кольцевого элемента расположено пружинное кольцо 9 с поперечным разрезом, контактирующее с ними торцевыми поверхностями, при этом контактирующие торцевые поверхности прижимной втулки 5 и пружинного кольца 9 с поперечным разрезом выполнены коническими.

Также на валу 1 ротора установлены регулировочное кольцо 10 и втулка 11, причем первое установлено между внутренним кольцом 12 шарикоподшипника 8 и кольцевым элементом 2 и контактирует с ними по торцевым поверхностям, а последнее установлено между кольцевым элементом 2 и кольцевым выступом вала 1 ротора и контактирует с ними по торцевым поверхностям.

В регулировочном кольце 10 выполнены сквозные маслоподводящие каналы 13, по которым масло под действием центробежных сил поступает из вала 1 ротора на стенку корпуса 7 шарикоподшипника 8.

Со стороны внешней поверхности кольцевого элемента 2 и внутренних поверхностей прижимной втулки 5 и пружинного кольца 9 с поперечным разрезом в них выполнены радиальные глухие отверстия, образующие единую цилиндрическую полость, в которой установлен штифт 14.

Осевое выставление ротора относительно шарикоподшипника определяется втулкой 11.

При работе турбомашины усилие прижатия прижимной втулки 5 с графитовым кольцом 6 определяется предварительным усилием обжатия пружинного кольца 9 с поперечным разрезом, которое задается регулировочным кольцом 10. При увеличении частоты вращения ротора за счет массовых характеристик пружинного кольца 9 с поперечным разрезом происходит увеличение усилия прижатия кольцевой втулки 5 и графитового кольца 6 к корпусу 7 шарикоподшипника 8, компенсируя тем самым увеличение перепада давлений на графитовом уплотнении.

1. Торцевое уплотнение ротора турбомашины, характеризующееся тем, что содержит установленный на валу ротора кольцевой элемент с уплотнительными кольцами, на наружной поверхности которого выполнен радиально сориентированный бурт, прижимную втулку, установленную на кольцевом элементе с возможностью осевого перемещения, в которой установлено графитовое кольцо, причем между прижимной втулкой и буртом кольцевого элемента расположено пружинное кольцо с поперечным разрезом, контактирующее с ними торцевыми поверхностями, при этом контактирующие торцевые поверхности прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом выполнены коническими.

2. Торцевое уплотнение ротора турбомашины по п.1, отличающееся тем, что содержит регулировочное кольцо и втулку, установленные на валу ротора и контактирующие с кольцевым элементом торцевыми поверхностями.

3. Торцевое уплотнение ротора турбомашины по п.2, отличающееся тем, что в регулировочном кольце выполнены сквозные каналы.

4. Торцевое уплотнение ротора турбомашины по п.1, отличающееся тем, что со стороны внешней поверхности кольцевого элемента и внутренних поверхностей прижимной втулки и пружинного кольца с поперечным разрезом в них выполнены радиальные глухие отверстия, образующие единую цилиндрическую полость, в которой установлен штифт.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике. Скользящее кольцевое уплотнение содержит вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют соответственно уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу.

Изобретение относится к конструкции осевого торцевого уплотнения, выполненной с возможностью совместного вращения с ведущим валом в ротационном устройстве, причем осевого торцевого уплотнения, содержащего основной элемент (1) и подвижную часть (2), причем основной элемент (1) выполнен с возможностью соединения с ведущим валом для совместного с ним перемещения, подвижная часть (2) имеет уплотняющую торцевую поверхность (3) и имеет возможность перемещения в осевом направлении относительно основного элемента (1), и смещается от основного элемента (1) посредством пружины (4), причем подвижная часть (2) и основной элемент (1) содержат взаимодействующие средства (14, 15) передачи крутящего момента для совместного вращательного перемещения подвижной части (2) с основным элементом (1), причем средства передачи крутящего момента содержат, по меньшей мере, один палец (14) для передачи крутящего момента и, по меньшей мере, одно соответствующее отверстие (15), в которое упомянутый палец (14) для передачи крутящего момента вставлен с возможностью смещения, при этом, по меньшей мере, один палец (18) для защиты от износа расположен между упомянутым пальцем (14) для передачи крутящего момента и упомянутым отверстием (15) у границы передачи силы средств (14, 15) передачи крутящего момента.

Изобретение относится к уплотнению вала для турбомашины. Уплотнение вала для турбомашины содержит нагружаемое технологическим газом и запираемое со стороны процесса уплотнение технологического газа и нагружаемое воздухом и запираемое со стороны атмосферы атмосферное уплотнение.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Скользящее кольцевое уплотнение содержит вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность контркольца противолежит уплотнительной поверхности кольца скольжения.

Изобретение относится к области компрессоростроения и насосостроения, а именно к торцевым уплотнениям. Техническим результатом изобретения является возможность изготовления уплотнения пакетного типа, которое устанавливается на компрессор полностью собранным и не требует доработки под фактические осевые размеры.

Изобретение относится к стояночным уплотнениям центробежных компрессоров. .

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для герметизации вращающихся валов, например смесителей для текучих сред. .

Изобретение относится к области компрессоростроения и насосостроения, а именно к торцевым уплотнениям. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в компрессорной технике. Двухсекционный центробежный компрессор содержит корпус, размещенные в нем статор первой и второй секции, межсекционную перегородку с лабиринтным уплотнением, ротор с рабочими колесами и думмисом, причем думмис выполнен ступенчатым.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям химических вертикальных насосов. Насос включает корпус, ротор с валом и рабочим колесом в виде многозаходной крыльчатки открытого типа, а также опорную плиту.

Группа изобретений относится к насосостроению, а именно к химическим горизонтальным центробежным насосам. Конструктивно-технологический модельный ряд химических насосов включает совокупность насосов.

Изобретение относится к насосостроению. Способ производства включает изготовление сборного корпуса насоса из соединяемых с опорной плитой корпуса ходовой части с подшипниковыми опорами, корпуса подвески и корпуса проточной части, изготовление вала ротора насоса, рабочего колеса, корпуса переходника и силового узла.

Изобретение относится к насосостроению. Агрегат включает привод в виде электродвигателя, переходник с силовой муфтой и центробежный полупогружной насос.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к вертикальным насосам для перекачивания химически агрессивных жидкостей. Насос выполнен центробежным полупогружным, содержит корпус, в котором установлен ротор с валом и рабочим колесом закрытого типа, и снабжен опорной плитой.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к конструкциям химических горизонтальных центробежных насосов с рабочим колесом открытого типа, предназначенных для перекачивания химически агрессивных жидкостей.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к химическим вертикальным центробежным насосам. Каждый репрезентативный насос из конструктивно-технологического модельного ряда содержит однотипную конструктивную систему.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к химическим вертикальным центробежным электронасосным агрегатам. Агрегат включает привод - электродвигатель, переходник с силовой муфтой и центробежный полупогружной насос.

Изобретение относится к агрегатам для перекачивания агрессивных жидкостей. Агрегат содержит электродвигатель, центробежный насос и муфту.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессора. Техническим результатом является обеспечение ремонтопригодности уплотнительного устройства. Уплотнительное устройство содержит первый корпус, внутри которого образована сальниковая камера, в которой установлена пара уплотнительных колец конусообразной формы, поджимающие пружины, прижимное кольцо, муфта и два нажимных кольца, при этом каждое нажимное кольцо имеет прямую и воронкообразную сопрягаемые поверхности. Нажимные кольца расположены воронкообразными сопрягаемыми поверхностями друг к другу, и к их внешней поверхности прилегает внутренней поверхностью муфта, при этом к плоской сопрягаемой поверхности одного из нажимных колец вышеупомянутыми пружинами прижато прижимное кольцо, при этом уплотнительные кольца находятся между нажимными так, что их конические сопрягаемые поверхности расположены в сторону нажимных колец, при этом между уплотнительными кольцами расположено дроссельное кольцо. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх