УСТРОЙСТВО УПЛОТНЕНИЯ С ПЛАСТИНОЙ Российский патент 2001 года по МПК F16J15/48 F01D11/00 

Изобретение относится к устройству уплотнения с пластиной, обеспечивающей герметичность между двумя зонами, в которых циркулирует жидкость или газ. В частности, оно может применяться в распределителях турбин для обеспечения непроницаемость между трубой для аэродинамического потока, куда подается горячий газ, и кожухом подачи воздуха для охлаждения распределителя.

Устройства уплотнения с пластинами часто применяются для обеспечения газонепроницаемости между двумя прилегающими друг к другу элементами турбины, где существует заметная разница давлений с одной и с другой стороны элементов конструкции турбины.

Когда эти элементы конструкции выполнены в виде кольца, как это обычно выполняется в турбинах, то используются многочисленные приспособления для обеспечения герметичности в виде пластин согнутой формы, находящихся в контакте одна с другой таким образом, чтобы образовать кольцевое, по существу непрерывное по форме устройство уплотнения, расположенное между элементами конструкции.

Известные устройства уплотнения пластинами включают тонкую и гибкую пластину, снабженную отверстием, через которое проходит штифт, закрепленный в одном из элементов конструкции.

Для обеспечения уплотнения пластины, как это описано, например, в патенте Франции 2649463 устройство для обеспечения герметичности может включать пружину, имеющую первую часть, размещенную на одном из элементов конструкции, и вторую часть, размещенную на штифте, удерживающем устройство уплотнения. В такой конструкции возникает проблема утечки на уровне отверстия, через которое проходит штифт, удерживающий устройство уплотнения.

Задачей изобретения является решение указанной выше проблемы и создание устройства уплотнения с эффективно работающей пластиной, которое не закрепляется жестко на элементах конструкции и включает систему крепления без штифта, легко демонтируемую, простую в изготовлении и обеспечивающую в рабочем положении надежность уплотнения.

С этой целью в изобретении рассматривается устройство уплотнения c по меньшей мере одной пластиной, когда такая пластина фиксируется в осевой позиции с помощью удерживающего уголка. В уголке имеется первый край, опирающийся на пластину, и второй край, согнутый в виде зажима и проходящий через прорезь, выполненную в элементе конструкции устройства.

Преимуществом такой конструкции устройства является то, что пластина для уплотнения фиксируется в радиальном положении с помощью удерживающего устройства за счет его лапок, согнутых таким образом, чтобы они заходили одна под другую.

Если устройство уплотнения включает по меньшей мере две примыкающие уплотняющие пластины, то оно также содержит дополнительный перекрывающий лист, установленный между пластинами и уголком таким образом, что этот лист перекрывает стык между двумя пластиками, расположенными рядом.

Согласно изобретению для обеспечения уплотнения и защиты от утечки газов или жидкостей между первым и вторым элементами конструкции используется устройство уплотнения с пластиной, отличающееся тем, что оно содержит:
- по меньшей мере, одну гибкую уплотняющую пластину, удерживаемую в рабочем уплотняющем положении в пространстве, разделяющем первый и второй элементы конструкции, и имеющую первую и вторую образующие для обеспечения контакта с первым и соответственно вторым элементами конструкции,
- удерживающий уголок для постоянной фиксации гибкой пластины в рабочем положении для обеспечения уплотнения за счет защемления пластины между уголком и первым и вторым элементами конструкции.

На фиг. 1 представлен разрез части турбины, иллюстрирующий в качестве примера конструкцию, в которой может быть использовано устройство уплотнения с пластиной согласно изобретению.

Установка имеет камеру сгорания 10 и одно- или многоступенчатую турбину высокого давления 11. В каждой ступени турбины имеется набор направляющий лопаток 12 турбины и набор подвижных лопаток 13 турбины, расположенных поочередно известным способом. В качестве наружной по радиусу несущей конструкции в турбине высокого давления используется внешний кожух 14 камеры сгорания, причем внешнее кольцо 15 турбины и кожух турбины 16 соединены с помощью болтов. Во внутренней по радиусу части турбины расположен внутренний кожух 17 камеры сгорания, соединенный с внутренним кольцом 18 турбины. Как это обычно осуществляется на практике, охлаждающий воздух под высоким давлением циркулирует вокруг камеры сгорания кольцевой формы внутри кольцевой оболочки, расположенной между кожухом и рубашкой камеры сгорания. Кроме того, воздух для охлаждения выходит после турбины через отверстия 19, 20 для охлаждения направляющих турбины. Для обеспечения необходимой подачи воздуха для охлаждения на элементы турбины требуется исключить потери воздуха между элементами конструкции турбины, расположенными между камерой сгорания 10 и ступенью направляющих лопаток 12. С этой целью в пространстве между элементами конструкции турбины, расположенными между камерой сгорания 10 и ступенью с направляющими лопатками 12, размещено устройство уплотнения согласно изобретению. В состав устройства уплотнения входит пластина 31 с внутренней стороной, находящейся в контакте с передней стенкой внешнего кожуха 33 направляющей лопатки 12, и с внешней стороной, находящейся в контакте в задней стенкой 34 камеры сгорания. Пластина удерживается в рабочем положении уплотнения с помощью специальных устройств согласно изобретению, описанных ниже со ссылкой на фиг. 2 - 5.

На фиг. 2 в разрезе показан пример реализации устройства уплотнения с пластиной согласно изобретению.

Устройство уплотнения включает гибкую пластину 31, обеспечивающую герметичность в зоне между двумя элементами 40, 41, и удерживающий уголок 42, предназначенный для фиксации в осевом и радиальном направлениях гибкой пластины в рабочем положении уплотнения. Гибкая пластина находится в пространстве, разделяющем первый и второй элементы 40, 41 в положении уплотнения, и имеет первую 35 и вторую 36 образующие, находящиеся в контакте соответственно с первым и вторым элементами 40, 41. Удерживающий уголок 42 включает первый край 43, упирающийся в уплотняющую пластину 31, и второй край 44, изогнутый в виде зажима и размещенный в пазу 46, выполненном во втором элементе 41. Второй край 44 уголка 42 за счет фиксации удерживает уплотняющую пластину 31 в рабочем положении. Необходимо, чтобы первый край 43 уголка 42 был изогнут в направлении, противоположном по отношению к пластине с тем, чтобы увеличить прижимное усилие, воздействующее на пластину. Также необходимо, чтобы удерживающий уголок 42 монтировался в предварительно напряженном состоянии для обеспечения упругого эффекта.

Удерживающий уголок 42 фиксирует уплотняющую пластину 31 в радиальном направлении, например, за счет использования совокупности лапок, заходящих одна под другую.

На фиг. 2 показана уплотняющая пластина 31, которая снабжена лапками 37, размещенными на ее внутреннем конце, изогнутыми под прямым углом и проходящими под боковыми лапками 45 удерживающего уголка 42.

На фиг. 3 показан в разрезе пример реализации устройства уплотнения с пластиной в варианте его использования в элементах конструкции кольцевой формы.

Когда элементы конструкции имеют кольцевую форму, то в конструкции используется целый ряд устройств уплотнения с применением пластины изогнутой формы. Пластины расположены примыкающими друг к другу так, чтобы образовать по существу непрерывное устройство уплотнения кольцевой формы между элементами конструкции.

Для того, чтобы в устройстве уплотнения согласно изобретению между примыкающими пластинами не происходило утечек, в пространстве между уплотняющими пластинами и удерживающим уголком также размещен гибкий перекрывающий лист 50, который перекрывает стыки между соседними уплотняющими пластинами. В осевом направлении две примыкающие пластины уплотнения и перекрывающий лист фиксируются с помощью удерживающего уголка.

В радиальном направлении удерживающий уголок 42, перекрывающий лист 50, и пластины 31 уплотнения взаимно удерживаются, например, с помощью лапок, проходящих одни под другими.

На фиг. 3, 4, 5 примыкающие друг к другу пластины уплотнения снабжены лапками, изогнутыми под прямым углом, и которые проходят под боковыми лапками удерживающего уголка; перекрывающий лист 50 имеет две боковые лапки 51, дважды изогнутые под углом и проходящие под лапками двух соседних пластин уплотнения.

Сборка удерживается в рабочей позиции уплотнения за счет монтажа удерживающего уголка 42 в прорези 46, выполненной в двух элементах 41.

Преимуществом изобретения является то, что в нем используются простые в изготовлении элементы, выполненные из ленты холодной обработки. Полученное устройство уплотнения является легким, компактным и невысокой себестоимости.

Изобретение не ограничивается приведенными примерами реализации. В частности, удерживающий уголок, изображенный на чертежах, расположен наклонно по отношению к пластине для уплотнения, однако он может быть расположен параллельно этой пластине. Кроме того, монтаж удерживающего уголка может выполняться, когда уголок предварительно приведен в напряженное состояние или когда он не испытывает напряжений. Система удерживания в радиальном направлении может быть выполнена не только с использованием лапок, проходящих одни под другими. Использование лапок является лишь особенно простым примером реализации, не требующим применения дополнительных деталей.

Устройство предназначено для обеспечения герметичности между двумя зонами. Устройство содержит, по меньшей мере, одну гибкую пластину уплотнения, размещенную в рабочем положении уплотнения в пространстве, разделяющем первый и второй элементы конструкции, и имеющую первую и вторую образующие для обеспечения контакта соответственно с первым и вторым элементами, удерживающий уголок, имеющий первый край, опирающийся на уплотняющую пластину, и второй край, изогнутый в виде зажима и проходящий через прорезь, выполненную во втором элементе для обеспечения осевого положения пластины уплотнения и для постоянного удерживания пластины в рабочем положении уплотнения за счет эффекта защемления пластины между уголком и первым и вторым элементами конструкции. Технический результат - повышение надежности уплотнения. 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Устройство уплотнения с пластиной для предотвращения утечки газов или жидкостей между первым и вторым элементами его конструкции, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, одну гибкую пластину уплотнения, размещенную в рабочем положении уплотнения в пространстве, разделяющем первый и второй элементы конструкции, и имеющую первую и вторую образующие для обеспечения контакта соответственно с первым и вторым элементами, удерживающий уголок, имеющий первый край, опирающийся на уплотняющую пластину, и второй край, изогнутый в виде зажима и проходящий через прорезь, выполненную во втором элементе для обеспечения осевого положения пластины уплотнения и для постоянного удерживания пластины в рабочем положении уплотнения за счет эффекта защемления пластины между уголком и первым и вторым элементами конструкции. 2. Устройство уплотнения по п.1, отличающееся тем, что пластина уплотнения на ее нижнем конце снабжена лапками, изогнутыми под прямым углом, причем лапки проходят под боковыми лапками удерживающего уголка для фиксации пластины уплотнения в радиальном направлении. 3. Устройство уплотнения по п.1, отличающееся тем, что удерживающий уголок монтируется в предварительно напряженном состоянии. 4. Устройство уплотнения по п.1, отличающееся тем, что содержит, по меньшей мере, две примыкающие друг к другу пластины уплотнения и перекрывающий лист, размещенный между пластинами уплотнения и удерживающим уголком так, чтобы перекрыть стык между двумя примыкающими пластинами уплотнения. 5. Устройство уплотнения по п.4, отличающееся тем, что примыкающие друг к другу пластины уплотнения снабжены лапками, изогнутыми под прямым углом, причем лапки проходят под боковыми лапками удерживающего уголка, а перекрывающий лист имеет две боковые лапки, дважды изогнутые под прямым углом, причем лапки проходят под лапками двух соседних пластин уплотнения для обеспечения фиксации пластин уплотнения и перекрывающего листа в радиальном направлении.