ЩЕТОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2000 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к щеточному уплотнению, разделяющему два различающихся по давлению пространства между статором и ротором турбомашины и снабженному контактными элементами ("щетинками"), отогнутые контактные участки которых касаются своими концами уплотняемой поверхности ротора.

Щеточное уплотнение этого рода известно из патента US-A5474306, фиг. 8. В этом уплотнении на том своем участке, которым контактные элементы зафиксированы в держателе, они удерживаются таким образом, что упруго деформируются только их отогнутые участки. В этом отношении отогнутое исполнение контактных элементов не приводит к изменению изгибных свойств по сравнению со щеточными уплотнениями, в которых контактные элементы выполнены прямыми.

Из патента GB-A2140674 известно уплотнение с отогнутыми контактными элементами, в котором оба участка этого элемента свободно прогибаются. Благодаря этому достигается то преимущество, что жесткость контактных элементов можно варьировать в некоторых пределах, сохраняя вместе с тем возможность небольшого отклонения контактных элементов при соответствующем движении уплотняемой поверхности ротора.

Задача рассматриваемого изобретения заключается в том, чтобы создать щеточное уплотнение согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, в котором жесткость контактных элементов определяется настройкой свободной изгибной длины участка этого элемента в держателе уплотнения путем простого конструктивного изменения.

Эта задача решается изобретением таким образом, что предусмотрен держатель для контактных элементов, имеющий поперек направления контактных элементов по меньшей мере один упор, расположение которого в отношении расстояния (а) от отогнутых участков контактных элементов настраивается таким образом, чтобы получить нужное отпружинивание упругого контактного элемента. Расположение упора задается расстоянием (а) от отогнутого участка контактного элемента, поскольку этим изменяется расстояние до места касания концов контактных элементов в уплотняемую поверхность ротора.

Целесообразно делать отогнутые участки контактных элементов короче, чем зафиксированные в держателе хвостовики этих элементов.

Целесообразно выполнить держатель в виде листового кожуха, в котором упором является поперечно расположенный гофр.

В отличие от держателя контактных элементов в виде листового кожуха с гофром можно в качестве упора выбрать концевую кромку держателя, к которой непосредственно примыкают контактные элементы и которая тем самым определяет собой длину изгиба контактных элементов.

Если щеточные уплотнения требуется применить для контактирования с торцом ротора, преимущество патентуемого уплотнения становится особенно заметным, когда для контактирования с торцом ротора имеется мало места в осевом направлении. В этом случае щеточное уплотнение с перпендикулярно отогнутыми участками контактных элементов выполняется в виде тарельчатого уплотнения, в котором отогнутые концы контактных элементов касаются торца ротора, а хвостовики этих элементов направлены в основном радиально.

Примеры исполнения изобретения иллюстрируются на чертежах. В частности, показаны:
на фиг. 1 - часть турбомашины в зоне щеточного уплотнения в осевом разрезе,
на фиг. 1а - альтернативная форма исполнения щеточного уплотнения согласно фиг. 1,
на фиг. 1b - щеточное уплотнение согласно фиг. 1а при радиально отклонившемся пучке контактных элементов,
на фиг. 2 - монтажное положение щеточного уплотнения согласно фиг. 1-1b во взаимодействии с торцовой уплотняемой поверхностью ротора.

В изображенной на фиг. 1 части турбомашины номером 10 обозначен ротор, а номером 20 - статор. При помощи щеточного уплотнения разделены пространства между ротором 10 и статором 20, различающиеся между собой давлениями P1, P2. Свободные концы контактных элементов ("щетинок") 30 щеточного уплотнения касаются периферийной поверхности U ротора 10. Щеточное уплотнение зафиксировано в кольцевом держателе 36 и вместе с ним закреплено в статоре 20. Контактные элементы 30 щеточного уплотнения отогнуты примерно под прямым углом. Концы отогнутых участков 31 этих элементов касаются периферийной уплотняемой поверхности U ротора 10. Хвостовики 32 контактных элементов 30 зафиксированы в держателе, который в данном примере исполнения выполнен в виде листового кожуха 33. Хвостовики 32 контактных элементов 30 имеют длину больше, чем отогнутые участки 31. Поперек длины хвостовиков 32 в кожухе 33 предусмотрен упор 35, который выполняет роль изгибной кромки, когда контактные элементы, например, из-за эксцентриситета ротора 10 отклоняются в радиальном направлении. Упор 35 может быть выполнен в виде гофра 34 в кожухе 33, как это показано на фиг. 1а. Расположение упора 35 или гофра 34 в кожухе 33 выбрано таким образом, чтобы расстояние (а) (см. фиг. 1а) от отогнутого участка 32 контактного элемента щеточного уплотнения обеспечивало заданное отпружинивание упругого контактного элемента 30. Благодаря этому можно настроить жесткость контактных элементов и их давление прижима к уплотняемой поверхности ротора в нужных пределах, не занимая для этого слишком много места в радиальном направлении.

Радиальное отклонение контактных элементов 30 и их отгиб вокруг гофров 34 иллюстрируются на фиг. 1b. Упор 35 для контактных элементов 30 может быть выполнен в виде концевой кромки кожуха 33. В изображенном примере исполнения листовой кожух 33 выдвинут вперед в направлении отогнутого участка 31 контактного элемента, чтобы направлять переднюю часть контактного элемента и в случае надобности предохранять также от вредной окружающей среды (температуры).

Щеточное уплотнение, изображенное на фиг. 2, выполнено аналогично фиг. 1а с листовым кожухом 33 и контактными элементами 30. В отличие от уплотнения согласно фиг. 1 уплотняемая поверхность St является торцовой. Торца St касаются отогнутые участки 31 контактных элементов. Ось ротора 10 обозначена буквой A, как и на фиг. 1.3

Щеточное уплотнение, разделяющее два различающихся по давлению (Р1, Р2) пространства между статором и ротором турбомашины. Контактные элементы щеточного уплотнения имеют отогнутые участки, концы которых касаются уплотняемой поверхности ротора, благодаря этому можно одновременно обеспечить малую жесткость контактных элементов и занять мало места в радиальном направлении. Предусмотрен держатель для контактных элементов. Держатель содержит расположенный поперек направления контактных элементов упор на расстоянии (а) от отогнутых участков. Расстояние рассчитывается из условия получения необходимого отпружинивания упругих контактных элементов. Изобретение повышает надежность уплотнения. 4 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Щеточное уплотнение, разделяющее два различающихся по давлению (P1, P2) пространства между статором (20) и ротором (10) турбомашины и снабженное контактными элементами ("щетинками") (30), отогнутые контактные участки (31) которых касаются своими концами уплотняемой поверхности ротора (10), отличающееся тем, что предусмотрен держатель для контактных элементов (30), содержащий расположенный поперек направления контактных элементов по меньшей мере один упор (34, 35), расположение которого от отогнутых участков (31) контактных элементов определено расстоянием (a), рассчитанным из условия получения необходимого отпружинивания упругих контактных элементов (30). 2. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что отогнутые участки (31) контактных элементов выполнены короче, чем зафиксированные в держателе хвостовики (32) контактных элементов (30). 3. Щеточное уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что держатель выполнен в виде листового кожуха (33), в котором упором является поперечно расположенный гофр (34). 4. Щеточное уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что упор выполнен в виде концевой кромки (35) держателя. 5. Щеточное уплотнение по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что хвостовики (32) контактных элементов проходят параллельно оси ротора (10), а отогнутые участки (31) - в радиальном направлении.