Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины



Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины
Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины

 


Владельцы патента RU 2634510:

Публичное акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "УМПО") (RU)

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям турбомашин компрессоров авиационных газотурбинных двигателей, и предназначено для разделения масляной и воздушной сред. Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины содержит втулку, установленную на валу и зафиксированную относительно последнего в осевом направлении, дополнительную втулку, жестко соединенную с статором, графитовое кольцо, установленное в дополнительной втулке и контактирующее одним из своих торцов с радиальной стенкой последней и осевую пружину. Также торцевое уплотнение содержит дополнительное графитовое кольцо, установленное на бурте, выполненном на наружной поверхности втулки и контактирующее с графитовым кольцом по торцу, дополнительный бурт, выполненный на наружной поверхности втулки, кольцевой элемент, выполненный зацело с дополнительным буртом и контактирующий участком своей внутренней поверхности с участком наружной поверхности дополнительного графитового кольца. Между дополнительным графитовым кольцом и дополнительным буртом образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина, при этом графитовое кольцо зафиксировано от проворота относительно дополнительной втулки, а внутренние диаметры графитового кольца, дополнительного графитового кольца, а также упомянутой радиальной стенки расположены на одном уровне, кроме того, во втулке выполнены маслоподводящие каналы, а в дополнительном графитовом кольце - отверстия, сообщающие масляную полость с кольцевой полостью и нагнетающей маслоподводящей магистралью соответственно. Изобретение обеспечивает снижение степени износа графитового кольца и повышение допустимого перепада давлений на уплотнении. 1 ил.

 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям турбомашин компрессоров авиационных газотурбинных двигателей, и предназначено для разделения масляной и воздушной сред.

Известно торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее втулку, установленную на валу и зафиксированную относительно последнего в осевом направлении, дополнительную втулку, соединенную с статором, графитовое кольцо, установленное в дополнительной втулке и контактирующее одним из своих торцов с радиальной стенкой последнего, осевую пружину (см. рис. 18.5_2б, стр. 1202, глава 18-Уплотнения ГТД, авторы: А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, «Газотурбинные двигатели», ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2007 г.).

Данное уплотнение выбрано в качестве прототипа.

В известном уплотнении усилие прижатия графитового кольца к торцу втулки вала задается осевыми пружинами по направляющим штифтам через дополнительную втулку. Данное усилие постоянно на всех режимах работы и настроено на максимальный режим, поэтому на малых режимах работы происходит повышенный износ графитового кольца. Это снижает ресурс уплотнения.

Кроме того, известное уплотнение ограничено к допустимому перепаду давлений, т.к. к усилию прижатия графитового кольца к торцу втулки от пружин добавляется еще усилие давления воздушной полости, воздействующее на торец дополнительной втулки как поршень. Это ограничивает допустимый перепад давлений на уплотнении и область его применения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение степени износа графитового кольца, повышение ресурса уплотнения, а также расширения области его применения, за счет повышения допустимого перепада давлений на уплотнении.

Указанный технический результат достигается тем, что известное торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее втулку, установленную на валу и зафиксированную относительно последнего в осевом направлении, дополнительную втулку, жестко соединенную с статором, графитовое кольцо, установленное в дополнительной втулке и контактирующее одним из своих торцов с радиальной стенкой последней, осевую пружину, согласно настоящему изобретению, содержит дополнительное графитовое кольцо, установленное на бурте, выполненном на наружной поверхности втулки и контактирующее с графитовым кольцом по торцу, дополнительный бурт выполненный на наружной поверхности втулки, кольцевой элемент, выполненный зацело с дополнительным буртом и контактирующий участком своей внутренней поверхности с участком наружной поверхности дополнительного графитового кольца, причем между дополнительным графитовым кольцом и дополнительным буртом образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина, при этом графитовое кольцо зафиксировано от проворота относительно дополнительной втулки, а внутренние диаметры графитового кольца, дополнительного графитового кольца, а также упомянутой радиальной стенки расположены на одном уровне, кроме того, во втулке выполнены маслоподводящие каналы, а в дополнительном графитовом кольце - отверстия, сообщающие масляную полость с кольцевой полостью и нагнетающей маслоподводящей магистралью соответственно.

Такое выполнение устройства позволяет снизить степень износа графитового кольца и повысить его ресурс за счет того, что усилие затяжки осевой пружины изначально настроено на малые режимы работы. С повышением режима работы до рабочих усилие контакта в торце дополнительного графитового кольца возрастает за счет масла, поступающего в полость осевой пружины, и под действием центробежных сил масло дополнительно давит на дополнительное графитовое кольцо. Тем самым создается нужное осевое поджатие дополнительного графитового кольца, обеспечивающее работу уплотнения. Отверстия в дополнительном графитовом кольце предназначены для сбрасывания излишек масла, его обновления в полости с осевой пружиной, и дополнительного охлаждения дополнительного графитового кольца. Данное уплотнение не зависит от перепада давлений, за счет того, что давление воздуха в осевом направлении воздействует только на дополнительную втулку статора и на бурт втулки вала. Из-за того, что внутренние диаметры дополнительной втулки статора, графитового кольца и дополнительного графитового кольца расположены на одном уровне - на них воздействует давление воздуха только в радиальном направлении, которое не оказывает влияния на работоспособность уплотнения. Таким образом, расширяется область применения данного уплотнения.

На фигуре чертежа представлен продольный разрез торцевого контактного уплотнения ротора турбомашины.

Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее втулку 1, установленную на валу 2 и зафиксированную относительно последнего в осевом направлении, дополнительную втулку 3, жестко соединенную с статором 4 (посредством шлицевого соединения), графитовое кольцо 5, установленное в дополнительной втулке 3 и контактирующее одним из своих торцов с ее радиальной стенкой, осевую пружину 6. Причем на участке наружной поверхности графитового кольца 5, контактирующей с внутренней поверхностью дополнительной втулки 3, выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо 7.

Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины также содержит дополнительное графитовое кольцо 8, установленное на бурте 9, выполненном на наружной поверхности втулки 1, и контактирующее с графитовым кольцом 5 по их близлежащим торцам торцам, причем на участке наружной поверхности бурта 9 выполнена кольцевая канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо 10.

Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины дополнительно содержит дополнительный бурт 11, выполненный на наружной поверхности втулки 1, кольцевой элемент 12, выполненный зацело с дополнительным буртом 12 и контактирующий участком своей внутренней поверхности с участком наружной поверхности дополнительного графитового кольца 8. Дополнительный бурт 11 и кольцевой элемент 12 размещены со стороны масляной полости 13 (фактически в ней).

Между дополнительным графитовым кольцом 8 и дополнительным буртом 11 образована кольцевая полость 14, в которой установлена упомянутая осевая (например, тарельчатая или S-образная) пружина 6. При этом графитовое кольцо 5 зафиксировано от проворота относительно дополнительной втулки 3 посредством штифтов 15, а внутренние диаметры графитового кольца 5, дополнительного графитового кольца 8, а также упомянутой радиальной стенки дополнительной втулки 3 расположены на одном уровне, с образованием осевого кольцевого зазора 16, с одной стороны сообщенного с воздушной полостью 17, а с другой - ограниченного торцом бурта 9.

Кроме того, во втулке 1 выполнены маслоподводящие каналы 18, а в дополнительном графитовом кольце 8 - отверстия 19, сообщающие масляную полость 13 с кольцевой полостью 14 и нагнетающей маслоподводящей магистралью соответственно.

При работе турбомашины на малых режимах усилие прижатия дополнительного графитового кольца 8 к графитовому кольцу 5 определяется осевой пружиной 6. При увеличении частоты вращения ротора за счет увеличения давления масла в кольцевой полости 14 за счет центробежных сил создается дополнительное осевое воздействие, которое давит на дополнительное графитовое кольцо 8. Тем самым создается нужное осевое поджатие дополнительного графитового кольца 8, обеспечивающее работу уплотнения. Отверстия 19 в дополнительном графитовом кольце 8 предназначены для сбрасывания излишек масла и обновления его в кольцевой полости 14 с осевой пружины 6, а также для дополнительного охлаждения дополнительного графитового кольца 8.

Данное уплотнение не зависит от перепада давлений, за счет того, что давление воздуха в осевом направлении воздействует только на дополнительную втулку 3 статора 4 и на бурт 9 втулки 1 вала 2.

Вследствие того, что внутренние диаметры дополнительной втулки 3, графитового кольца 5 и дополнительного графитового кольца 8 выполнены на одном уровне - на них воздействует давление воздуха только в радиальном направлении, которое не оказывает влияния на работоспособность уплотнения. Таким образом, повышается ресурс уплотнения и расширяется его область применения.

Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, содержащее втулку, установленную на валу и зафиксированную относительно последнего в осевом направлении, дополнительную втулку, жестко соединенную с статором, графитовое кольцо, установленное в дополнительной втулке и контактирующее одним из своих торцов с радиальной стенкой последней, осевую пружину, отличающееся тем, что содержит дополнительное графитовое кольцо, установленное на бурте, выполненном на наружной поверхности втулки и контактирующее с графитовым кольцом по торцу, дополнительный бурт, выполненный на наружной поверхности втулки, кольцевой элемент, выполненный зацело с дополнительным буртом и контактирующий участком своей внутренней поверхности с участком наружной поверхности дополнительного графитового кольца, причем между дополнительным графитовым кольцом и дополнительным буртом образована кольцевая полость, в которой установлена осевая пружина, при этом графитовое кольцо зафиксировано от проворота относительно дополнительной втулки, а внутренние диаметры графитового кольца, дополнительного графитового кольца, а также упомянутой радиальной стенки расположены на одном уровне, кроме того, во втулке выполнены маслоподводяшие каналы, а в дополнительном графитовом кольце - отверстия, сообщающие масляную полость с кольцевой полостью и нагнетающей маслоподводящей магистралью соответственно.



 

Похожие патенты:

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.

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 области двигателестроения, в частности к спрямляющим аппаратам компрессора газотурбинного двигателя. Спрямляющий аппарат компрессора газотурбинного двигателя, содержащий лопатки, установленные в корпусе компрессора, внутреннее кольцо, выполненное разборным, в котором по окружности выполнены прорези, в которых установлены хвостовики лопаток, основания каждого из которых выполнены под углом к продольной оси компрессора, уплотнительное кольцо, выполненное разборным, согласно изобретению содержит упругую проставку, выполненную разборной, установленную между уплотнительным кольцом и основаниями хвостовиков лопаток, причем поверхность упругой проставки, контактирующая с основаниями хвостовиков лопаток выполнена конической относительно продольной оси компрессора, при этом уплотнительное кольцо и внутреннее кольцо соединены друг с другом посредством заплечиков для возможности их взаимной фиксации в радиальном и осевом направлениях, причем в заплечике уплотнительного кольца, расположенном со стороны большего диаметра оснований хвостовиков лопаток, установлены винты, торец стержня каждого из которых контактирует с боковой поверхностью упругой проставки, кроме того, в хвостовике каждой из лопаток выполнена, по меньшей мере, одна проушина, в которой установлен фиксирующий элемент, контактирующий с участком внутренней поверхности внутреннего кольца.

Турбина содержит пару соседних вращающихся дисков, образующих кольцевой зазор между ними и имеющих соответствующие противоположные пазы для приема уплотнительной ленты, выровненные относительно кольцевого зазора, а также уплотнительную ленту, расположенную в противоположных пазах для уплотнения кольцевого зазора.

Уплотнительная лента содержит множество уплотнительных полос, расположенных смежно друг с другом, а также перекрывающийся участок и установлена в противоположные пазы, имеющиеся в кольцевом зазоре между дисками турбомашины, выполненными с возможностью вращения.

Турбина содержит множество ступеней, каждая из которых включает диск и расположенные на нем лопасти. Пара смежных дисков образует кольцевой зазор между ними и имеет противоположные пазы для приема уплотнительной ленты, обеспечивающей уплотнение кольцевого зазора.

Изобретение относится к газотурбинному двигателю. Газотурбинный двигатель включает в себя множество лопаток, собранных в кольцеобразный ряд лопаток и частично образующих путь горячего газа и путь охлаждающей текучей среды, узел с ответвлениями, расположенный на стороне основания ряда лопаток, и нагнетающие элементы (130), распределенные вокруг узла с ответвлениями, выполненного с возможностью придавать в наиболее узком зазоре пути охлаждающей текучей среды движение потоку охлаждающей текучей среды, текущей через него.

Устройство для вакуумного уплотнения установлено между противоположными и копланарными частями выпускного патрубка (2) паровой турбины низкого давления и круглой перегородкой (16), которая образует часть узла (10В) выпускного канала модуля (1) паровой турбины.

Изобретение относится к системе щеточных уплотнений для уплотнения зазора (1) между ротором (2) и статором (3). Щеточное уплотнение (9) включает корпус (4) щетки и множество закрепленных в корпусе (4) щетки щетинок (5).

Изобретение относится к уплотнению (1) между неподвижными деталями (2, 3) турбины, причем указанное уплотнение состоит из по меньшей мере одного промежуточного элемента (6), который содержит в своих противоположных концах концевые элементы (7, 8), причем указанные концевые элементы (7, 8) расположены в соответствующих пазах (4, 5) неподвижных деталей (2, 3) и примыкают к внутренним поверхностям пазов (4, 5), причем указанный промежуточный элемент (6) состоит из по меньшей мере двух частей (6', 6ʺ) и указанные части (6', 6ʺ) промежуточного элемента соединены с возможностью вращения друг с другом посредством шарнира (9).

Турбомашина содержит статор, имеющий кожух, ротор, а также щеточное и лабиринтное уплотнения. Ротор включает рабочее колесо, расположенное внутри кожуха, а щеточное уплотнение расположено между рабочим колесом и кожухом.

Группа изобретений относится к паровым турбинам, а именно к автономной уплотнительной системе для её вала. Предложены система и способ уплотнения вала для турбоустановки, содержащей секцию 110 турбины и расположенную ниже по потоку секцию.

Объектом изобретения является турбомашина, такая как авиационный турбореактивный двигатель или турбовинтовой двигатель, содержащая кольцевую камеру (1) сгорания, ограниченную внутренней обечайкой (3) и наружной обечайкой (4), направляющий аппарат (2) турбины, расположенный ниже по потоку от кольцевой камеры (1) сгорания, при этом выходной конец наружной обечайки (4) и/или внутренней обечайки (3) камеры сгорания содержит первый радиальный бортик (7), расположенный напротив второго радиального бортика (14) входного конца направляющего аппарата (2), и уплотнительные средства (16), содержащие по меньшей мере одну уплотнительную пластинку (17) между упомянутыми бортиками (7, 14) для обеспечения герметичности между камерой (1) сгорания и направляющим аппаратом (2). Уплотнительная пластинка (17) проходит по оси и по окружности между упомянутыми бортиками (7, 14) и упирается в радиальном направлении в свободные концы упомянутых бортиков (7, 14). Таким образом, радиальный размер бортика камеры сгорания можно уменьшить, что позволяет снизить общую массу узла и уменьшить поверхности теплообмена с обтекающим воздухом. За счет этого повышается температура выходного конца соответствующей обечайки камеры сгорания, за счет чего существенно снижаются температурные перепады внутри этой обечайки и связанные с ними изгибающие напряжения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх