Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины



Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины
Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины

 


Владельцы патента RU 2614904:

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

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных картеров опор роторов турбомашин. Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины содержит два упругих графитовых кольца с поперечным разрезом, установленных между двумя контактными кольцами. Уплотнение дополнительно содержит неразрезное графитовое кольцо, установленное внутри упругих графитовых колец с поперечным разрезом с зазором и контактирующее по торцам с контактными кольцами, два кольцевых элемента с регулировочным кольцом между ними, установленные и зафиксированные в осевом направлении на цапфе ротора турбомашины, причем между внутренними поверхностями упругих графитовых колец с поперечным разрезом, неразрезного графитового кольца и наружными поверхностями кольцевых элементов с регулировочным кольцом образован зазор, две конусообразные кольцевые мембраны, каждая из которых установлена в зазоре между кольцевым элементом и соответствующим контактным кольцом и соединена с ними посредством неразъемных соединений. Основания конусов упомянутых конусообразных кольцевых мембран расположены со стороны полости низкого давления, при этом упругие графитовые кольца с поперечным разрезом установлены относительно друг друга с угловым смещением с возможностью перекрывания их поперечных зазоров и зафиксированы относительно друг друга от проворота, а в месте стыка упругих графитовых колец с поперечным разрезом, со стороны их внутренней поверхности, выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо. Изобретение снижает трения и износ элементов уплотнения на пониженных режимах работы турбомашины при сохранении абсолютной герметичности уплотнения на всех режимах работы турбомашины и, как следствие, увеличение ресурса уплотнения и повышение его надежности. 1 ил.

 

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

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечным разрезом, установленных между двумя контактными кольцами (Патент на ИЗ №2425270).

В известном уплотнении усилие прижатия упругих графитовых колец к контактным кольцам по торцевым поверхностям задается S-образной осевой пружиной, установленной между упругими графитовыми кольцами. Оно постоянно на всех режимах работы уплотнения и должно удерживать максимальный перепад давлений на максимальных рабочих режимах. Однако на пониженных режимах усилие упомянутой пружины приводит к дополнительному трению и повышенному износу, уменьшая тем самым ресурс и работоспособность уплотнения. Также известное уплотнение не абсолютно герметично, т.к. упругие графитовые кольца выполнены разрезными, и, следовательно, в них присутствует торцевая щель. Для обеспечения разгрузки уплотнения от перепада давлений в известном уплотнении выполнены дополнительные радиальные проточки в графитовых кольцах. Поэтому это уплотнение не может применяться при больших перепадах давлений, т.е. ограничена его область применения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение трения и износа элементов уплотнения на пониженных режимах работы турбомашины при сохранении абсолютной герметичности уплотнения на всех режимах работы турбомашины и, как следствие, увеличение ресурса уплотнения и повышение его надежности, кроме того, расширяется область применения заявленного уплотнения.

Указанный технический результат достигается тем, что радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечным разрезом, установленных между двумя контактными кольцами, согласно настоящему изобретению оно дополнительно содержит неразрезное графитовое кольцо, установленное внутри упругих графитовых колец с поперечным разрезом с зазором и контактирующее по торцам с контактными кольцами, два кольцевых элемента с регулировочным кольцом между ними, установленные и зафиксированные в осевом направлении на цапфе ротора турбомашины, причем между внутренними поверхностями упругих графитовых колец с поперечным разрезом, неразрезного графитового кольца и наружными поверхностями кольцевых элементов с регулировочным кольцом образован зазор, две конусообразные кольцевые мембраны, каждая из которых установлена в зазоре между кольцевым элементом и соответствующим контактным кольцом и соединена с ними посредством неразъемных соединений, причем основания конусов упомянутых конусообразных кольцевых мембран расположены со стороны полости низкого давления, при этом упругие графитовые кольца с поперечным разрезом установлены относительно друг друга с угловым смещением с возможностью перекрывания их поперечных зазоров и зафиксированы относительно друг друга от проворота, а в месте стыка упругих графитовых колец с поперечным разрезом, со стороны их внутренней поверхности, выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.

Такое конструктивное выполнение уплотнения позволяет изменять усилие прижатия упругих и неразрезного графитовых колец к контактным кольцам в зависимости от режима турбомашины, т.е. усилие возрастает с ростом частоты вращения ротора. Это позволяет снизить износ графитовых колец на пониженных режимах работы турбомашины. Это повышает ресурс и надежность уплотнения. Также уплотнение абсолютно герметично, т.к. отсутствуют щели, через которые происходят утечки. Это повышает эффективность уплотнения, улучшает удельные параметры турбомашины. В отличие от прототипа, в данной конструкции проточки для разгрузки графитовых колец от перепада давлений не требуются, а избыточное давление, оказываемое на контактное кольцо, компенсируется центробежной силой за счет изгиба мембраны, причем необходимую массу можно регулировать за счет изменения массы контактной втулки в процессе доводки турбомашины. Величину предварительного усилия обжатия уплотнения обеспечивает регулировочное кольцо. Уплотнение может использоваться при больших перепадах давлений. Таким образом, расширяется область применения уплотнения и его ресурс.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурой чертежа, на которой изображен продольный разрез заявленного радиально-торцевого контактного уплотнения ротора турбомашины.

Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины содержит, два упругих графитовых кольца с поперечным разрезом 1 и 2, установленных между двумя контактными кольцами 3 и 4, а также неразрезное графитовое кольцо 5, установленное со стороны внутреннего диаметра упругих графитовых колец с поперечным разрезом 1 и 2 (т.е. внутри них) с зазором 6 и контактирующее по торцам с контактными кольцами 3 и 4. Два кольцевых элемента 7 и 8 с регулировочным кольцом 9 между ними, установленные и зафиксированные в осевом направлении на цапфе ротора турбомашины 10, например, посредством гайки 11 и радиального бурта 12, установленной и выполненного соответственно на цапфе ротора турбомашины 10.

При этом между внутренними поверхностями упругих графитовых колец с поперечным разрезом 1 и 2, неразрезного графитового кольца 5 и наружными поверхностями кольцевых элементов 7 и 8 с регулировочным кольцом 9 образован зазор, сообщающий полости минимального и максимального давлений (Pmin и Pmax).

Две конусообразные кольцевые мембраны 13 и 14, одна из которых установлена между кольцевым элементом 7 и расположенным непосредственно над ним контактным кольцом 3, а вторая - между кольцевым элементом 8 и расположенным непосредственно над ним контактным кольцом 4, причем конусообразные кольцевые мембраны 13 и 14 соединены с упомянутыми элементами, между которыми они установлены посредством неразъемных соединений, например сваркой, причем основания конусов упомянутых мембран 13 и 14 расположены со стороны полости низкого давления.

Упругие графитовые кольца с поперечным разрезом 1 и 2 установлены относительно друг друга с угловым смещением так, чтобы перекрыть поперечные зазоры друг друга и зафиксированы относительно друг друга от проворота, например штифтом (на чертеже не показан), а в месте стыка упругих графитовых колец с поперечным разрезом 1 и 2, со стороны их внутренней поверхности, выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо 15.

С увеличением частоты вращения нагрузка прижатия на графитовые кольца 1, 2 и 5 контактным кольцом 3 возрастает до требуемой величины за счет упругой деформации мембраны 13 из-за центробежной силы от массы контактного кольца 3. При этом увеличивается давление со стороны наддува, которое компенсируется центробежной силой массы контактного кольца 4 за счет упругой деформации мембраны 14. Графитовые кольца 1, 2 и 5 воспринимают такое давление, которое при проскальзывании графитовых колец 1, 2 и 5 относительно контактных колец 3 и 4 не приводит их к значительному износу, тем самым увеличивается ресурс уплотнения и не требуется дополнительные мероприятия для их разгрузки. По наружному диаметру уплотнение обеспечивается упругими графитовыми кольцами с поперечным разрезом 1 и 2, а по торцам неразрезным графитовым кольцом 5 и упругими графитовыми кольцами с поперечным разрезом 1 и 2 при окружном смещении их прорезей. Зазор между графитовыми кольцами 1, 2 и 5 уплотняется уплотнительным кольцом 15. Величину предварительного усилия обжатия уплотнения обеспечивает регулировочное кольцо 9.

Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечным разрезом, установленных между двумя контактными кольцами, отличающееся тем, что дополнительно содержит неразрезное графитовое кольцо, установленное внутри упругих графитовых колец с поперечным разрезом и контактирующее по торцам с контактными кольцами, два кольцевых элемента с регулировочным кольцом между ними, установленные и зафиксированные в осевом направлении на цапфе ротора турбомашины, причем между внутренними поверхностями упругих графитовых колец с поперечным разрезом, неразрезного графитового кольца и наружными поверхностями кольцевых элементов с регулировочным кольцом образован зазор, две конусообразные кольцевые мембраны, каждая из которых установлена в зазоре между кольцевым элементом и соответствующим контактным кольцом и соединена с ними посредством неразъемных соединений, причем основания конусов упомянутых конусообразных кольцевых мембран расположены со стороны полости низкого давления, при этом упругие графитовые кольца с поперечным разрезом установлены относительно друг друга с угловым смещением с возможностью перекрывания их поперечных зазоров и зафиксированы относительно друг друга от проворота, а в месте стыка упругих графитовых колец с поперечным разрезом, со стороны их внутренней поверхности, выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.



 

Похожие патенты:

Описано подвижное клапанное устройство (306), имеющее обработанную смазкой поверхность (332). В одном из вариантов осуществления клапан содержит уплотнение (308), имеющее графитовое уплотняющее кольцо (314), расположенное внутри насадки (304) штока или вала гидравлического клапана (302), имеющего обработанную поверхность, которая удерживает смазочный материал.

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.

Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к узлам уплотнения механизмов для герметизации кольцевого зазора между корпусом и длинноходным штоком.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является снижение степени износа графитовых колец, упрощение конструкции уплотнения, повышение его надежности при работе.

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.

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.

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. .

Группа изобретений касается предохранительного клапана, насосного устройства, в частности главного циркуляционного насоса для электростанций, и применения предохранительного клапана в насосном устройстве.

Группа изобретений относится к уплотнениям для турбомашин. Уплотнительное устройство для турбомашины содержит уплотнительное кольцо, расположенное с возможностью поворота между первым положением и вторым положением и имеющее каналы.

Изобретение относится к пассивному запирающему уплотняющему устройству (20) для блока главного циркуляционного насоса реактора, содержащему: разъемное уплотнительное кольцо (23), имеющее неактивированное положение, в котором разрешен поток утечки и активированное положение, в котором указанное кольцо останавливает указанный поток утечки; по меньшей мере один поршень (22), предназначенный для расположения указанного разъемного уплотнительного кольца (23) в его активированном положении; блокирующее/разблокирующее устройство (25), предназначенное для блокирования указанного по меньшей мере одного поршня (22) в его неактивированном положении, когда температура блокирующего/разблокирующего устройства находится ниже пороговой температуры, и для освобождения указанного по меньшей мере одного поршня (22), когда температура указанного блокирующего/разблокирующего устройства находится выше указанной пороговой температуры; эластичные устройства (24), предназначенные для перемещения указанного по меньшей мере одного поршня (22), когда указанный поршень высвобожден, с тем чтобы поместить указанное уплотнительное кольцо (23) в его активированное положение.

Центробежный компрессор, снабженный: корпусом; ротором, имеющим рабочее колесо; и лабиринтным уплотнением, закрепленным в корпусе и размещенным напротив ротора. Лабиринтное уплотнение установлено, по меньшей мере, в отсеке всасывания рабочего колеса или на уравновешивающем поршне, уравновешивающем силу тяги ротора.

Изобретение относится к щеточному уплотнению, предназначенному для использования между вращающимся компонентом и неподвижным компонентом в турбомашине. Щеточное уплотнение содержит щетинки, имеющие закрепленный конец и свободный конец, причем закрепленный конец прикреплен к вращающемуся компоненту, и указанные щетинки наклонены в осевом направлении относительно вращающегося компонента, причем закрепленный конец гибких щетинок прикреплен к передней стороне окружной канавки с помощью боковой пластины, а конусообразная удерживающая пластина прикреплена к передней или задней стороне окружной канавки.

Изобретение относится к скользящему кольцевому уплотнению для устройств, используемых для перекачивания текучих сред, таких как жидкость, газ или их смеси с твердыми частицами, в частности для вентиляторов и насосов, а также для аксиального уплотнения валов других устройств.

Изобретение относится к центробежному насосу для нагнетания горячих жидкостей. Насос имеет контактный уплотнитель вала, корпус (13) уплотнителя для уплотнителя (14) вала и возвратный канал (8) для парциального потока нагнетаемой жидкости.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов в конструкциях центробежных компрессоров, в частности, в системах уплотнений газоперекачивающих агрегатов.

Изобретение относится к компрессоросторению. Центробежный компрессор содержит ротор, имеющий вал и рабочие колеса, подшипники, расположенные на концах вала и выполненные с возможностью поддержки ротора, уплотнительное устройство, расположенное между ротором и подшипниками, и газовый подшипник, расположенный между указанными рабочими колесами для поддержки вала и получения рабочего газа из рабочего колеса, расположенного ниже по потоку от места расположения газового подшипника.

Изобретение относится к области компрессоростроения, преимущественно к центробежным компрессорам с высокочастотным электроприводом без смазки в опорах ротора, в частности безмасляным вакуумным циркуляционным компрессорам газодинамических лазеров.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Уплотнение ротора турбомашины содержит графитовое кольцо в виде сегментов, установленное в корпусе уплотнения и обжатое браслетной пружиной, осевую пружину, установленную в корпусе уплотнения, крышку, зафиксированную на корпусе уплотнения посредством разъемного соединения. Уплотнение содержит контактную втулку, установленную на валу и зафиксированную на последнем в осевом и окружном направлениях, на наружном диаметре которой установлено упомянутое графитовое кольцо в виде сегментов, цельное графитовое кольцо, установленное в корпусе уплотнения между графитовым кольцом в виде сегментов и крышкой, тонкостенные криволинейные в поперечном сечении упругие элементы. Осевая пружина установлена между близлежащими торцами корпуса уплотнения и графитового кольца в виде сегментов, кроме того, на наружном диаметре контактной втулки выполнена кольцевая проточка, поперек которой по окружности установлены упомянутые упругие элементы, каждый из которых выполнен с возможностью контактирования участка его наружной поверхности с внутренней поверхностью цельного графитового кольца и жестко зафиксирован на внутренней поверхности кольцевой проточки. Изобретение обеспечивает работоспособность на рабочих режимах работы газотурбинного двигателя при отсутствии перепада давлений воздуха на уплотнении при одновременном снижении перетечек воздуха на всех режимах работы уплотнения. 2 ил.
Наверх