Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения. Радиально-торцевое уплотнение снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина. 1 ил.

 

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

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано межвальное радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющих кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки (см. патент US 5755445).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

В известном 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 этом возникают дополнительные изгибные деформации, связанные с асимметричностью радиального зазора из-за прецессии ротора. Следствием является снижение срока службы уплотнения в целом. Кроме того, данное уплотнение невозможно использовать между роторами, что сужает его область применения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения.

Указанные технические результаты достигаются тем, что радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющих кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, при этом согласно настоящему изобретению оно снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина.

Такое выполнение устройства позволяет расположить кольцевые элементы на вращающемся валу выступающими площадками вверх. Поэтому давление в канале площадки зависит не только от частоты вращения, но и от центробежных сил площадок за счет изгиба пальчиков. Это позволяет уже на малых частотах вращения иметь необходимое давление в уплотнительном канале и снижать перетечки воздуха на уплотнении. Данное уплотнение может располагаться как между валами, так и между валом и неподвижной наружной контактной втулкой статора. Это расширяет область его применения. Кольцевые элементы имеют возможность радиального смещения при прецессии роторов. При этом они скользят по торцевым поверхностям графитовых колец, а трение снижается за счет наличия паров масла, т.к. уплотнение отделяет масляную полость от воздушной. Это исключает дополнительные деформации пальчиков, присущие в прототипе, увеличивая тем самым ресурс уплотнения.

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

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит два примыкающих друг к другу кольцевых элемента 1 и 2, имеющие кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу 3 с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, при этом оно снабжено двумя графитовыми кольцами 4 и 5, установленными на валу 3 по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов 1 и 2, двумя контактными втулками 6 и 7, установленными на валу 3 по обе стороны от графитовых колец 4 и 5, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца 8, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец 4, 5 с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора 9, причем контактные втулки 6 и 7, графитовые кольца 4 и 5 и кольцевые элементы 1 и 2 зафиксированы на валу 3 в осевом направлении, а между одной из контактных втулок 1 или 2 и близлежащим графитовым кольцом 4 или 5 установлена осевая пружина 10.

В процессе работы уплотнения с увеличением частоты вращения вала 3 в зазоре, образованном выступающими площадками, образующими кольцо 8, и цилиндрическим участком наружного вала или статора 9, возникает избыточное давление воздуха, которое является уплотнительной средой. При этом изгибы кольцевых массивов пальчиков кольцевых элементов 1 и 2 способствуют повышению этого давления за счет центробежных сил. Кольцевые элементы 1, 2 обжаты дополнительно графитовыми кольцами 4 и 5 и контактными втулками 6 и 7 с целью исключения перетечек через зазоры в пальчиках и снижения трения об торцевые взаимно контактирующие поверхности, т.к. уплотнение допускает взаимное смещение вала 3 относительно наружного вала или статора 9, что значительно расширяет область его применения. При этом величина обжатия вышеперечисленных элементов настраивается осевой пружиной 10. Так как уплотнение расположено в масляно-воздушной полости, то трение между кольцевыми элементами 1, 2 и графитовыми кольцами 4, 5 значительно снижается за счет паров масла. Это повышает надежность и долговечность уплотнения в целом.

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющие кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, отличающееся тем, что оно снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина.



 

Похожие патенты:

Турбина (1) электростанции, предпочтительно паровая турбина включает в себя статор (2), ротор (3) и по меньшей мере одно уплотнительное устройство (12). Статор (2) имеет корпус (4) и в корпусе по меньшей мере одну обойму (5, 6, 7) направляющих лопаток, снабженную направляющими лопатками (8).

Колесо ступени турбомашины содержит средства межлопаточной герметизации, включающие вкладыши, введенные в продольные полости боковых кромок платформ лопаток и упирающиеся в рабочем режиме в боковые кромки платформ соседних лопаток.

Изобретение касается герметизирующего устройства для камеры, образованной, по меньшей мере, одним вращающимся органом и одним неподвижным органом турбореактивного двигателя и предназначенной для удержания суспензии капель смазочного масла (h).

Газотурбинный двигатель включает сегмент кольцеобразного блока входного направляющего аппарата и опорное и охлаждающее устройство, поддерживающее сегмент направляющего аппарата и направляющее охлаждающую среду для его охлаждения.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок.. Контактное графитовое уплотнение ротора турбомашины содержит контактную втулку, установленную на валу, корпус с крышкой, с расположенными в нем уплотнительным кольцом в виде сегментов и осевой пружиной.

Газовая турбина с осевым потоком содержит лопатки ротора, направляющие лопатки и вращающийся элемент. Лопатки ротора закреплены на роторе посредством елочных хвостовиков, установленных в выточенные осевые каналы ротора.

Щеточное уплотнение, проходящее в окружном направлении, расположенное между неподвижным и вращающимся компонентами механизма и в процессе эксплуатации механизма имеющее область повышенного давления на впускной стороне и область пониженного давления на выпускной стороне, содержит щетинки, образующие блок щетинок, нажимную пластину и подкладку для блока щетинок.

Ступень турбины содержит колесо ротора, установленное внутри разделенного на сектора кольца, удерживаемого внешним корпусом. Каждый кольцевой сектор содержит задний край, имеющий кольцевую выемку, ограниченную передним кольцевым упором, задним кольцевым упором и донной стенкой.

Направляющий аппарат турбины газотурбинного двигателя разделен на сектора, включающие внутреннюю и наружную платформы, связанные между собой радиальными лопатками.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является снижение трения и износа элементов уплотнения за счет снижения нагрузки на графитовые кольца на пониженных режимах работы турбомашины.

Газовая турбина содержит устройство с внешним и внутренним корпусами и уплотнительным кольцом, а также дополнительное устройство с дополнительным внутренним и дополнительным внешним корпусами. Внешний и внутренний корпуса устройства расположены с образованием между ними канала охлаждения. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом устройства и уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устройство имеет внутренний объем, окруженный внутренним корпусом, причем рабочая текучая среда движется через этот внутренний объем. Устройство и дополнительное устройство установлены с образованием между ними полости, окруженной внутренним корпусом, дополнительным внутренним корпусом, внешним корпусом и дополнительным внешним корпусом. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом и установлено исключительно между внутренним корпусом и внешним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения так, что на текучую среду внутри полости не оказывает влияние давление охлаждающей текучей среды в канале охлаждения. При изготовлении газовой турбины образуют канал охлаждения между внешним и внутренним корпусами устройства. Располагают уплотнительное кольцо между внешним и внутренним корпусами таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устанавливают совместно устройство и дополнительное устройство таким образом, что рабочая текучая среда может течь от дополнительного устройства к устройству. Группа изобретений позволяет обеспечить модульность конструкции газовой турбины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Компонент турбины содержит лопатку, несущий элемент и четыре поверхности раздела между лопаткой и несущим элементом. Каждая из поверхностей раздела уплотнена с помощью листовых уплотнений. Первая поверхность раздела расположена на стороне передней кромки радиально наружной платформы лопатки, вторая поверхность раздела расположена на стороне передней кромки радиально внутренней платформы лопатки, третья поверхность раздела расположена на стороне задней кромки радиально наружной платформы лопатки, и четвертая поверхность раздела расположена на стороне задней кромки радиально внутренней платформы лопатки. Листовые уплотнения соединены с лопаткой и/или с несущим элементом с обеспечением возможности перемещения между лопаткой и несущим элементом. Другое изобретение группы относится к способу уплотнения от утечки между лопаткой и несущим элементом, в котором упомянутые поверхности раздела уплотняют с помощью листовых уплотнений. Группа изобретений позволяет обеспечить возможность движения между лопаткой и несущим элементом при сохранении уплотнительных характеристик. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к уплотнительному элементу (1) для уплотнения зазора (5) между двумя конструктивными элементами (2а, 2b), в частности к уплотнительной системе (2с) газотурбинной установки. Элемент проходит вдоль основной линии (21) и имеет контурированное поперечное сечение в рифленой средней зоне (10). В поперечном сечении уплотнительный элемент (1) ориентирован вдоль основной линии (21) и выполнен с возможностью деформации в направлении, по существу перпендикулярном основной линии (21). Уплотнительные зубцы (20) рифления имеют прямоугольный контур поперечного сечения, и высота (Н) его зубцов составляет между 10% и 40% измеряемой параллельно высоте (Н) зубцов толщины (D) уплотнительного элемента. Обеспечивается создание стойкого к износу, имеющего длительный срок службы уплотнительного элемента (1) с особенно эффективным запирающим действием. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения масляной полости опоры ротора турбомашины. Уплотнение содержит радиально-торцовое контактное уплотнение, состоящее из корпуса, образующего масляную полость опоры ротора, закрепленного на корпусе опоры, вращающуюся втулку, два разрезных уплотнительных кольца, установленных в корпусе встык друг к другу с натягом по цилиндрическим поверхностям колец так, что разрезы уплотнительных колец расположены диаметрально противоположно, и лабиринтное уплотнение, уплотняющее предмасляную полость опоры ротора, образованное лабиринтным кольцом, закрепленным на роторе, и корпусом. Причем второе разрезное уплотнительное кольцо установлено концентрично с натягом внутри первого разрезного уплотнительного кольца, до упора в первое кольцо его свободной консольной части, по которой оно контактирует с корпусом. Разрезные уплотнительные кольца прижаты к корпусу упругими силами этих колец и давлением воздуха в предмасляной полости опоры ротора, а к друг другу и торцовой поверхности втулки - давлением воздуха. Фланец втулки выполнен с отбортовкой, образующей кольцевую ванну, заполненную маслом. Во фланце выполнены равнораспределенные по окружности сквозные отверстия, через которые под действием центробежных сил масло из ванны поступает на смазку контактных поверхностей втулки и разрезного уплотнительного кольца и равномерно размазывается по этим поверхностям вращающейся втулкой. В торец первого уплотнительного кольца запрессован штифт, входящий с зазором в глухое отверстие во втором разрезном уплотнительном кольце. Величина зазора в разрезах уплотнительных колец и величина натяга между разрезными уплотнительными кольцами и корпусом выбраны такими, чтобы при отсутствии избыточного давления воздуха в предмасляной полости опоры ротора и температуре окружающей среды не происходил проворот разрезных уплотнительных колец относительно корпуса, а при максимальной рабочей температуре в опоре зазор в разрезах либо полностью. Изобретение повышает надежность устройства. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Узел щеточного уплотнения для турбомашины, имеющей ротор, может содержать неподвижный уплотнительный компонент, плавающий уплотнительный компонент, присоединенный к указанному неподвижному уплотнительному компоненту, и наклоненные в окружном направлении щетинки, скомпонованные в пакет, размещенные в плавающем уплотнительном компоненте и проходящие в осевом направлении относительно ротора. Технический результат изобретения - уменьшение нагрева ротора и возможность использования уплотнения в турбине с ограниченным пространством. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к энергетике. Предложена противоточная паровая турбина 10, содержащая секцию 12 высокого давления и секцию 14 среднего давления, соединенные валом 16, центральное уплотнение 18, окружающее указанный вал в зоне между указанными секциями, и паропровод 28, проходящий от указанного центрального уплотнения через кожух турбины и содержащий штуцер 32 для измерения давления, предназначенный для непосредственного и непрерывного измерения давления в указанном центральном уплотнении во время работы паровой турбины. Также представлен способ работы противоточной паровой турбины. Изобретение позволяет обеспечить надежную диагностику характеристик различных компонентов турбины. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к щеточным уплотнениям. Щеточное уплотнение содержит корпус, имеющий заднюю пластину и переднюю пластину, и первый слой щетинок, расположенный смежно с задней пластиной, причем по меньшей мере одна из щетинок первого слоя имеет первый диаметр. Смежно с первым слоем щетинок расположен второй слой щетинок, причем по меньшей мере одна из щетинок второго слоя имеет второй диаметр. Смежно со вторым слоем щетинок расположен третий слой щетинок, причем, по меньшей мере, одна из щетинок третьего слоя имеет третий диаметр. Указанные первый диаметр и третий диаметр превышают второй диаметр. Изобретение повышает надежность уплотнения. 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано в конструкциях многоступенчатых осевых компрессоров и турбин газотурбинных двигателей, энергетических установках, паро- и гидротурбинах. Ротор компрессора газотурбинного двигателя содержит диски, соединенные между собой, с установленными на них рабочими лопатками. На ободной части диска установлено по меньшей мере два венца рабочих лопаток, а между венцами рабочих лопаток расположены кольцевые выборки с выполненными в них замками типа «Кольцевой ласточкин хвост», в которые установлены и зафиксированы от перемещения в окружном направлении фиксаторами сегментные вставки. Сегментные вставки формируют необходимую форму наружной поверхности диска. Изобретение позволяет повысить надежность и снизить трудоемкость изготовления турбомашины, увеличить эксплуатационный ресурс и улучшить удельные характеристик турбомашины (удельную мощность, тягу, расхода топлива). 3 ил.

Предложены система для обеспечения герметичности между полостью для масла и прилегающим наружным пространством и турбомашина, оснащенная такой системой герметизации. Согласно изобретению система герметичности между полостью для масла (1, V1) и прилегающим наружным пространством (V2), которые ограничены ротором (5), вращающимся вокруг оси (L-L), и конструктивным элементом, неподвижно установленным или подвижным (7), содержит: первую уплотнительную прокладку (10A), расположенную между ротором (5) и конструктивным элементом (7); вторую уплотнительную прокладку (10B), которая установлена между ротором (5) и конструктивным элементом (7) и смещена в продольном направлении относительно первой уплотнительной прокладки (10A) таким образом, чтобы образовывать с первой уплотнительной прокладкой герметичную камеру (12), ограниченную ротором (5), конструктивным элементом (7) и двумя уплотнительными прокладками (10A, 10B); и средства (13) для обеспечения подачи газа (G) в герметичную камеру (12) для того, чтобы газ (G) мог быть сжат путем приведения во вращение ротора (5); причем камера сообщается с полостью для масла и/или прилегающим наружным пространством через соответственно только первую и вторую уплотнительную прокладку. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

При амортизации лопастей, установленных на диске колеса тихоходной газовой турбины, под платформами лопастей которой имеются посадочные места для размещения вибрационных амортизаторов, выполняют независимо друг от друга гибкую пластину, обеспечивающую прилегание к платформе, и центробежный инерционный груз, обеспечивающий концентрацию усилий для управления силами трения относительно платформы через прилегающую пластину. Соединяют пластину и центробежный инерционный груз с возможностью разъединения путем частичного охватывания центробежного инерционного груза стенкой пластины, прилегающей к платформе и закрывающей всю верхнюю поверхность центробежного инерционного груза. Вводят выполненные таким образом из двух частей амортизаторы в посадочные места под платформами лопастей турбины. Вибрационный амортизатор для осуществления указанного выше способа содержит пластину и центробежный инерционный груз. Пластина выгнута из листа меньшей толщины, чем толщина центробежного инерционного груза. Пластина имеет стенку для упругого контакта с платформой лопасти, охватывает центробежный инерционный груз и закрывает всю его верхнюю поверхность. Группа изобретений позволяет повысить эффективность поглощения вибраций в лопатках тихоходной турбины и снизить повреждения полок лопастей от действия вибрационного амортизатора. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения. Радиально-торцевое уплотнение снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина. 1 ил.

Наверх