УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 1995 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах и турбоагрегатах.

Известно уплотнение, уплотняющая поверхность которого выполнена в виде уплотняющих гребней, образованных рядами расположенных вдоль окружности лунок, имеющих серповидную форму в поперечном сечении уплотнения и разделенных перемычками, так называемое лунковое уплотнение [1].

Недостатком лункового уплотнения является высокое значение прочности и жесткости уплотняющих гребней в осевом и радиальном направлениях, что приводит к необходимости выбирать достаточно большую величину зазора для исключения заклинивания ротора. Увеличение зазора по уплотнению ведет к потере экономичности.

Наиболее близким к предлагаемому является сотовое уплотнение, содержащее установленную в корпусе обойму с кольцевыми рядами ячеек [2].

Сотовая конструкция уплотнения позволяет иметь малые зазоры между ротором и статором за счет допустимости касания ротора по уплотнению, а также возможности приработки и обеспечивают высокую экономичность.

Такие уплотнения применяют в насосах, компрессорах и турбинах при относительно невысоких перепадах давления на уплотнении, порядка 8-10 кгс/см².

При значительных перепадах давления, до 40-70 кгс/см² ,и при воздействии высоких температур такая конструкция уплотнения недостаточно надежна вследствие потери прочности сот под действием газового высокого давления.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое уплотнение имеет кольцевые ряды ячеек, разделенные ребрами, полости которых образованы плоскими гранями, пересекающимися в вершине полости ячейки, причем со стороны ротора ребра, разделяющие ячейки, выполнены переменной толщины.

Указанная совокупность признаков в предложенном уплотнении проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что толщина ребер, образующих полость ячейки, увеличивается от вершины к основанию. Благодаря этому увеличивается прочность ребер и повышается надежность работы уплотнения при повышенных перепадах давления.

Указанные свойства позволяют повысить надежность и расширяют функциональные возможности уплотнения.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено уплотнение турбомашины, общий вид; на фиг. 2 - вид со стороны ротора и разрез А-А, где 1 - корпус, 2 - втулка, 3 - ячейка, 4 - ротор, 5 - грань ячейки, 6 - вершина впадины ячейки, 7 - ребро ячейки, δ - радиальный зазор.

В корпусе 1 установлена втулка 2, в которой выполнены кольцевые ряды ячеек 3 концентрично уплотняемому ротору 4. Радиальный зазор δ может быть выбран достаточно малым и определяется только условием сборки. Полость ячеек образована плоскими гранями 5, линии пересечения которых сходятся в вершине впадины ячейки 6, а со стороны оси ротора образуют ребра 7 переменной толщины.

При вращении ротора конструкция такого уплотнения допускает касание, а также врезание лабиринтов ротора в материал уплотнения турбомашины.

Таким образом, предложенное уплотнение позволяет повысить надежность и расширяет функциональные возможности при сохранении высокой экономичности турбомашины путем использования ячейковой структуры с полостями ячеек в виде пирамиды.

Материалом уплотнения может служить, например, пластичная, но достаточно прочная бронза. Угол между противолежащими плоскими гранями при вершине впадины ячейки может составлять 60-120^о, глубина ячейки 1-5 мм.

Размеры ячеек, материал, из которого они изготовлены, зависят от конкретных условий работы турбомашины, а именно температуры, перепада давления, свойств уплотняемой среды, величин осевых и радиальных перемещений ротора и т.д.

Изготовление предлагаемого уплотнения с ячейковой структурой поверхности производится методом накатки специальным инструментом, который в отличие от стандартного инструмента для изготовления рифленых поверхностей имеет цилиндрическую головку с выступами в виде пирамиды.

Сущность изобретения: в корпусе установлена втулка с кольцевыми рядами ячеек, разделенных ребрами. Втулка образует с лабиринтами ротора уплотнительный зазор. Каждая полость ячеек образована плоскими гранями, пересекающимися в вершине полости ячейки. Со стороны ротора ребра выполнены переменной толщины. 2 ил.

УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ, содержащее втулку с кольцевыми рядами ячеек, разделенными ребрами, установленную в корпусе и образующую с лабиринтами ротора уплотнительный зазор, отличающееся тем, что каждая из ячеек образована плоскими гранями, пересекающимися в вершине ячейки, причем со стороны ротора ребра, разделяющие ячейки, выполнены переменной толщины.