Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором. Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал, а также обод, контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса. Уплотнение снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки. На участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора. Между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса установлена браслетная пружина, а между графитовым кольцом и кольцевым элементом установлена осевая пружина. При этом разжимное кольцо установлено с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксировано в корпусе, а кольцевая пластина установлена в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирует с ними по торцам. Изобретение снижает перетечки воздуха на всех режимах работы уплотнения, а также обеспечивает разделение масляной и воздушной полостей устройства. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано пальчиковое уплотнение, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении (см. патент RU 2442051 С1).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

В уплотнении бесконтактный режим работы обеспечивается за счет балансировки пальчиков в потоке воздуха, за счет возникновения в зазоре под площадками газодинамических (вызванных вращением ротора) и газостатических (определяемых осевым перепадом давления) подъемных сил, которые уравновешивают силы реакции при деформировании пальчиков. При малых частотах вращения эффективность уплотнения низкая (низкие газодинамические силы площадок), что приводит к повышенным расходам воздуха через уплотнение. Постановка этого уплотнения в зону разделения масляной полости и воздушной полости может привести к повышенному расходу масла, также попадание масла в зазор между контактной втулкой и подъемными площадками пальчиков на малых частотах вращения ротора приведет к нерасчетному режиму работы уплотнения и к возможному повреждению последнего. Это ограничивает область применения уплотнения.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании настоящего изобретения, является снижение перетечек воздуха на всех режимах работы уплотнения, а также разделение масляной и воздушной полостей, что расширяет область применения заявленного устройства в конструкциях турбомашин.

Указанные технические результаты достигаются тем, что радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении, согласно настоящему изобретению, оно снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора, браслетной пружиной, установленной между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса, осевой пружиной, установленной между графитовым кольцом и кольцевым элементом, разжимным кольцом, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксированным в корпусе, кольцевой пластиной, установленной в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирующей с ними по торцам.

Такое выполнение устройства позволяет следующее. При малых частотах вращения ротора, когда низкие значения газодинамического давления в зазоре между подъемными площадками и контактным кольцом, уплотнение работает как обычное контактное графитовое уплотнение, достоинством которого являются низкие перетечки воздуха и хорошая защита масляных полостей от попадания масла в воздушную полость. С увеличением частоты вращения давление в вышеупомянутом зазоре возрастает, площадки всплывают, и уплотнение работает как бесконтактное пальчиковое, включающее все достоинства пальчикового уплотнения. При этом площадки оказывают радиальное воздействие на графитовое кольцо, исключая контакт этого кольца с валом и исключая износ графитового кольца. Кольцевые проточки в графитовом кольце снижают площадь контакта с торцом корпуса, также снижая при этом трение и износ. Графитовое кольцо держит кольцевую форму и осевое положение за счет браслетной и осевой пружин, последняя из которых прижимает пальчики к кольцевой пластине, исключая перетечки воздуха в зазорах между пальчиками. Таким образом повышается ресурс уплотнения, расширяется диапазон его работы и область применения в узлах турбомашин.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез заявленного радиально-торцевого уплотнения ротора турбомашины.

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный в корпусе 1 кольцевой элемент 2, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки 3, охватывающие вал 4 и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод 5, выполненный зацело с кольцевым элементом 2 и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса 1, причем пазы кольцевого элемента 2 заходят на часть его обода 5, а размер обода 5 в осевом направлении превышает размер выступающих площадок 3 в осевом направлении. При этом радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины снабжено графитовым кольцом 6, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе 1 и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки 7, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца 6 со стороны кольцевого элемента 2 выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки 3 с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца 6 осевого зазора, браслетной пружиной 8, установленной между наружной поверхностью графитового кольца 6 и внутренней поверхностью корпуса 1, осевой пружиной 9, установленной между графитовым кольцом 6 и кольцевым элементом 2, разжимным кольцом 10, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента 2 и зафиксированным в корпусе 1, кольцевой пластиной 11, установленной в корпусе 1 между кольцевым элементом 2 и разжимным кольцом 10 и контактирующей с ними по торцам.

Работа подшипника осуществляется следующим образом.

При малых частотах вращения газодинамические силы, действующие на выступающие площадки 3 кольцевого элемента 2, низкие, поэтому данная часть уплотнения не работает. Работает в качестве уплотнения графитовое кольцо 6, которое контактирует с валом 4 и торцом корпуса 1, давление контакта при этом обеспечивается браслетной пружиной 8 в радиальном направлении и осевой пружиной 9 по торцу корпуса 1. С увеличением частоты вращения давление в зазоре между выступающими площадками 3 и валом 4 возрастает, выступающие площадки 3 всплывают, и уплотнение работает как бесконтактное пальчиковое. При этом выступающие площадки 3 оказывают радиальное воздействие на графитовое кольцо 6, исключая контакт последнего с валом 4 и снижая износ графитового кольца 6 при повышенных частотах вращения. При этом кольцевая пластина 11 закрывает зазоры между пальчиками кольцевого элемента 2, исключая при этом перетечки воздуха. Таким образом повышается ресурс заявленного уплотнения, расширяется диапазон его работы и область применения в узлах турбомашин.

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении, отличающееся тем, что оно снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора, браслетной пружиной, установленной между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса, осевой пружиной, установленной между графитовым кольцом и кольцевым элементом, разжимным кольцом, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксированным в корпусе, кольцевой пластиной, установленной в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирующей с ними по торцам.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике. Бесфланцевое соединение содержит две неподвижные между собой детали, выполненные одна в виде корпуса, другая в виде крышки с кольцевым упором, разрезное кольцо, уплотнительную мембрану.

Группа изобретений относится к уплотнительным устройствам, предназначенным для использования между первым компонентом и вторым компонентом ротационной установки.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Бесфланцевое соединение содержит корпус и крышку, неподвижно соединенные между собой разрезным кольцом, грундбуксу F-образного сечения, уплотнительные прокладки, поджимные шпильки.

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для уплотнительных устройств в системах и агрегатах, работающих в широком диапазоне температур и давлений, в частности в области ракетно-космической техники.

Изобретение относится к способам установки уплотнительных колец на оборудовании, в частности в главных циркуляционных агрегатах, работающих в атомных моноблочных реакторных установках с жидкометаллическим теплоносителем свинец.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации подвижных друг относительно друга деталей. Магнитожидкостное уплотнение вала содержит корпус из немагнитного материала, внутри которого расположена кольцевая магнитная система, состоящая из кольцевого постоянного магнита, двух полюсных приставок, имеющих кольцевые магнитопроводящие монолитные основания, у которых на поверхности, обращенной к валу, установлены щетки, и магнитной жидкости в зазоре между валом и концами щетинок.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра газовых компрессоров. Сальник газовых компрессоров содержит по меньшей мере одну уплотнительную камеру, размещенную в отдельном корпусе и содержащую разрезанное уплотнительное кольцо, сегменты которого стянуты кольцом-пружиной, и разрезанное замыкающее кольцо, сегменты которого также стянуты кольцом-пружиной, при этом уплотнительное и замыкающее кольца в каждой уплотнительной камере зафиксированы между собой штифтом.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессоров. Сальник компрессора содержит корпус с по крайней мере одной дренажной уплотнительной камерой, в каждой из которых размещены манжета и подпирающая ее пружина, также у стенки корпуса в каждой дренажной уплотнительной камере размещена кольцевая проставка, на внешней поверхности которой выполнена канавка, сообщающаяся через по крайней мере одно отверстие с внутренней поверхностью проставки.

Изобретение касается уплотнения вала, которое включает в себя более одного уплотнительного модуля, по меньшей мере один подвод жидкости и один отвод жидкости, снабженной главным уплотнением, на которое приходится наибольшая часть разности давлений.

Изобретение касается системы герметизации с компенсацией давления для вала вращения или перемещения машины, предназначенной для герметизации отсека. Система содержит первую среду, размещенную вокруг вала, и включает, по меньшей мере, кольцевое уплотнение, предназначенное для изоляции упомянутого отсека.

Изобретение относится к эллиптическому уплотнению. Эллиптическое уплотнение предназначено для использования с ротором и корпусом статора ротационной машины. Эллиптическое уплотнение содержит уплотнительные сегменты, имеющие истираемое покрытие. Уплотнительные сегменты с истираемым покрытием имею по существу эллиптическую форму. Поджимающие элементы взаимодействуют с уплотнительными сегментами и корпусом статора. Изобретение повышает надежность работы устройства. 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к уплотнительным устройствам для неподвижных цилиндрических стыков и может быть использовано в пневмосистемах для стыковки воздуховодов в различных областях техники, работающих как в нормальных условиях, так и в условиях высоких температур, стыковки воздухозаборных устройств и входных устройств воздушно-реактивных двигателей в авиационной технике. Металлическое уплотнение выполнено из пружинистого листового металла и имеет форму тонкостенной цилиндрической оболочки, одна часть которой выполнена сплошной, а на другой части выполнены расположенные по периметру радиальные вырезы. Также описано цилиндрическое уплотнительное устройство с перепуском рабочей среды, характеризующееся тем, что содержит первый полый цилиндр с внутренней выборкой, второй полый цилиндр и металлическое уплотнение, закрепленное сплошной частью на внутренней выборке на первом полом цилиндре и опирающееся частью с вырезами на внутреннюю поверхность второго полого цилиндра, при этом часть вырезов по длине расположена между уплотняемыми первым и вторым полыми цилиндрами. Изобретение упрощает конструкцию устройства и уменьшает сопротивление потоку воздуха при работе. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, в частности к уплотнительным прокладкам сопряжений нецилиндрических поверхностей трубопроводной арматуры. Уплотнительная прокладка сопряжения нецилиндрических уплотнительных поверхностей расположена в канавке, выполненной в одной из уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры. Канавка имеет на обеих сторонах аксиально-выступающий выполненный по ее краю выступ. Уплотнительная прокладка состоит из расположенных рядом зеркально-симметрично аксиально двух уплотнительных колец. В запирающем положении, под воздействием перепада давлений рабочей среды, уплотняющая поверхность расположенного на стороне с низким давлением уплотнительного кольца герметично для текучей среды прижата к стенке канавки. Также, под воздействием перепада давлений рабочей среды, уплотнительное плечо расположенного на стороне с низким давлением уплотнительного кольца герметично для текучей среды прижато к выступу, аксиально выступающему у канавки и выполненному по ее краю. Уплотнительная манжета расположенного на стороне с низким давлением уплотнительного кольца герметично для текучей среды прижата к прилегающей уплотнительной поверхности. Изобретение обеспечивает герметичность сопряжений поверхностей трубопроводной арматуры в обоих направлениях перепада давлений рабочей среды и при различных рабочих температурах. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления уплотнений и может быть использовано в газотурбостроении, машиностроении, авиадвигателестроении и других областях техники. Щеточное уплотнение выполнено в виде прижимной щеки и последовательно состыкованных с ней элементов - кольцевой проволочной щетки и опорной щеки. При этом проволочная щетка выполнена из чередующихся рядов проволочек большего и меньшего диаметров, причем проволочки большего и меньшего диаметров плотно прижаты друг к другу в месте их закрепления и расположены относительно друг друга в шахматном порядке, а ряды проволочек, образующих щетку, расположены в плоскостях, пересекающих ось уплотняемого ротора. Способ изготовления щеточного уплотнения роторов, при котором по сторонам оправки размещают опорные щеки, наматывают проволоку, затем проволочную намотку обжимают прижимными щеками, совмещая их наружные цилиндрические поверхности по окружности обрезки проволочной намотки, обрезают проволочную намотку, а затем сваривают состыкованные элементы по их наружным цилиндрическим поверхностям и производят окончательную механическую обработку, проволоку наматывают чередующимися слоями, вначале слой проволоки большего диаметра, а затем на образованный слой из проволоки большего диаметра наматывают слой проволоки меньшего диаметра, причем слой из проволоки меньшего диаметра наматывают, располагая проволоку меньшего диаметра во впадинах, образованных в слое проволоки большего диаметра между соседними витками проволоки. Изобретение повышает герметичность щеточного уплотнения. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение может использоваться для герметичного соединения подвижных частей устройств, работающих в пищевой промышленности с жидкостями и газами. Уплотнительное устройство установлено на полом валу в компрессоре и включает корпус со съемной крышкой в форме стакана, крепимой к корпусу с помощью приваренных к цилиндрическому выступу корпуса резьбовых элементов, проходящих сквозь отверстия ушек стакана, и скрепляют корпус к крышке гайками. Уплотнительный элемент с конусной поверхностью представляет собой жестко посаженный на валу металлический тонкостенный цилиндр с конусно-цилиндрическим расширением со стороны крепления крышки с выполненной в расширении внутренней канавкой с уплотнительным кольцом круглого сечения. Кольцо упирается в резьбовую втулку, ввернутую в вал и имеющую за расширением соразмерный с ним выступ. За выступом на нее надето прижимное кольцо, выполненное в виде втулки с цилиндрическим выступом, прилегающим к выступу резьбовой втулки и поджимающим конец прижимной пружины. Другой конец пружины поджат к крышке втулкой с выступом, прилегающим к внутренней стороне крышки и соразмерным с ней. При этом с другой стороны цилиндра между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью корпуса от его конца и до резьбовых элементов расположены две подвижные направляющие втулки, между которыми расположена подвижная манжета. К нижнему краю крышки прилегает нажимной элемент с конусной поверхностью в виде втулки с конусно-цилиндрическим расширением на ее конце со стороны крышки. Втулка сопрягается внутренней конической частью поверхности расширения с поверхностью конусного расширения уплотнительного цилиндра и имеет в начале цилиндрической части расширения канавку под второе уплотнительное кольцо круглого сечения между этой втулкой и нижним краем крышки. Изобретение повышает износостойкость уплотнительного устройства. 4 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для оборудования, работающего с внутренним давлением среды, в частности в арматуре, трубопроводных компенсаторах и другом оборудовании. Самоуплотнение неподвижной горловины содержит поджимающую грундбуксу, уплотнения и ответный элемент, которые под воздействием уплотняемого давления поджимают уплотнения к уплотняемым поверхностям горловины и пожимной горловины штока с боковым давлением выше уплотняемого давления. Самоуплотнение подвижного штока содержит поджимную грундбуксу, уплотнение и ответный элемент, которые под воздействием уплотняемого давления поджимают уплотнение к уплотняемой поверхности штока с боковым давлением выше уплотняемого давления. Таким образом, исключается износ уплотнительной поверхности штока уплотняемой средой.

Изобретение относится к кассетным уплотнениям. Кассетное уплотнение содержит внутреннее кольцо, содержащее цилиндрический участок для опоры на вращающийся элемент машины, закрывающий участок, который выступает в радиальном направлении из цилиндрического участка, и покрывающий участок, который выступает в осевом направлении из закрывающего участка. Покрывающий участок отнесен в пространстве в радиальном направлении от цилиндрического участка. Наружное кольцо выполнено с осевым фланцем для опоры на корпус, который подлежит уплотнению. Радиальный фланец выступает в направлении внутреннего кольца, причем уплотнительный корпус, изготовленный из эластомерного материала, сопряжен с упомянутым осевым фланцем. Из уплотнительного корпуса образованы уплотнительные кромки, причем первая уплотнительная кромка с предварительной радиальной нагрузкой герметично опирается на наружную окружность цилиндрического участка, а вторая уплотнительная кромка выступает в осевом направлении из радиального фланца и продолжается в направлении боковой стороны покрывающего участка, боковая сторона которого обращена к цилиндрическому участку. Третья уплотнительная кромка выступает в осевом направлении за радиальный фланец и на наружной окружности выступает по меньшей мере частично за покрывающий участок. Изобретение обеспечивает использование в условиях низких температур. 14 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к плоским слоистым уплотнительным материалам (паронитам) и различным прокладкам из них, предназначенным для эксплуатации в уплотнительных узлах с плоскими уплотняемыми поверхностями, в процессе эксплуатации которых материал подвергается переменным термическим и механическим нагрузкам - периодическим сжатиям, нагревам и др. Слоистый уплотнительный материал содержит несколько плоских параллельных слоев из полимерного композита, включающего матрицу из вулканизата каучука, внутри которой размещены частицы (волокна) наполнителей. Сжимаемость поверхностных слоев или одного из поверхностных слоев не менее чем на 3% больше, чем сжимаемость центральных слоев. Технический результат: повышение уплотнительной способности материала (прокладки).

Изобретение относится к судостроению, а именно к устройству уплотнения силовой установки судна. Устройство уплотнения в судне включает в себя сальник, который герметизирует цилиндрическую поворотную часть, и содержит набор кольцевых сальников. Каждый кольцевой сальник содержит части сальников, которые опираются на соответствующие части судна. Опорная часть сальника в первом кольцевом сальнике расположена наиболее близко к внешней среде (W) и должна образовать цилиндр с кольцевым фланцем на одном конце цилиндра. Внешняя окружность цилиндра опирается и уплотняется посредством вспомогательного сальника относительно внутренней окружности отверстия (O1, O2), а кольцевой фланец опирается на опорную конструкцию, которая охватывает отверстие (O1, O2). Имеются средства регулировки для установки положения первой опорной части сальника относительно опорной конструкции, которая охватывает отверстие (O1, O2), для перемещения сальника (500) в осевом направлении относительно поворотной части. Достигается улучшение устройства уплотнения для судна. 9 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для оборудования, работающего под внутренним давлением среды, в частности на подогревателях, химических аппаратах или другом оборудовании. Шпоночное соединение содержит корпус и крышку, соединенные между собой шпонками с образованием уплотняемого зазора. Корпус выполнен с опорами для размещения крышки в исходном положении и возможности установки шпонок, а уплотнительная мембрана U-образного сечения установлена в уплотняемый зазор и приварена к корпусу и крышке наружными приварными швами. Изобретение повышает надежность соединения. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором. Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал, а также обод, контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса. Уплотнение снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки. На участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора. Между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса установлена браслетная пружина, а между графитовым кольцом и кольцевым элементом установлена осевая пружина. При этом разжимное кольцо установлено с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксировано в корпусе, а кольцевая пластина установлена в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирует с ними по торцам. Изобретение снижает перетечки воздуха на всех режимах работы уплотнения, а также обеспечивает разделение масляной и воздушной полостей устройства. 1 ил.

Наверх