РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК F16J15/00 

Описание патента на изобретение RU2578933C1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано пальчиковое уплотнение, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении (см. патент RU 2442051 С1).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

В уплотнении бесконтактный режим работы обеспечивается за счет балансировки пальчиков в потоке воздуха, за счет возникновения в зазоре под площадками газодинамических (вызванных вращением ротора) и газостатических (определяемых осевым перепадом давления) подъемных сил, которые уравновешивают силы реакции при деформировании пальчиков. При малых частотах вращения эффективность уплотнения низкая (низкие газодинамические силы площадок), что приводит к повышенным расходам воздуха через уплотнение. Постановка этого уплотнения в зону разделения масляной полости и воздушной полости может привести к повышенному расходу масла, также попадание масла в зазор между контактной втулкой и подъемными площадками пальчиков на малых частотах вращения ротора приведет к нерасчетному режиму работы уплотнения и к возможному повреждению последнего. Это ограничивает область применения уплотнения.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании настоящего изобретения, является снижение перетечек воздуха на всех режимах работы уплотнения, а также разделение масляной и воздушной полостей, что расширяет область применения заявленного устройства в конструкциях турбомашин.

Указанные технические результаты достигаются тем, что радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении, согласно настоящему изобретению, оно снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора, браслетной пружиной, установленной между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса, осевой пружиной, установленной между графитовым кольцом и кольцевым элементом, разжимным кольцом, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксированным в корпусе, кольцевой пластиной, установленной в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирующей с ними по торцам.

Такое выполнение устройства позволяет следующее. При малых частотах вращения ротора, когда низкие значения газодинамического давления в зазоре между подъемными площадками и контактным кольцом, уплотнение работает как обычное контактное графитовое уплотнение, достоинством которого являются низкие перетечки воздуха и хорошая защита масляных полостей от попадания масла в воздушную полость. С увеличением частоты вращения давление в вышеупомянутом зазоре возрастает, площадки всплывают, и уплотнение работает как бесконтактное пальчиковое, включающее все достоинства пальчикового уплотнения. При этом площадки оказывают радиальное воздействие на графитовое кольцо, исключая контакт этого кольца с валом и исключая износ графитового кольца. Кольцевые проточки в графитовом кольце снижают площадь контакта с торцом корпуса, также снижая при этом трение и износ. Графитовое кольцо держит кольцевую форму и осевое положение за счет браслетной и осевой пружин, последняя из которых прижимает пальчики к кольцевой пластине, исключая перетечки воздуха в зазорах между пальчиками. Таким образом повышается ресурс уплотнения, расширяется диапазон его работы и область применения в узлах турбомашин.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез заявленного радиально-торцевого уплотнения ротора турбомашины.

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный в корпусе 1 кольцевой элемент 2, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки 3, охватывающие вал 4 и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод 5, выполненный зацело с кольцевым элементом 2 и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса 1, причем пазы кольцевого элемента 2 заходят на часть его обода 5, а размер обода 5 в осевом направлении превышает размер выступающих площадок 3 в осевом направлении. При этом радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины снабжено графитовым кольцом 6, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе 1 и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки 7, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца 6 со стороны кольцевого элемента 2 выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки 3 с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца 6 осевого зазора, браслетной пружиной 8, установленной между наружной поверхностью графитового кольца 6 и внутренней поверхностью корпуса 1, осевой пружиной 9, установленной между графитовым кольцом 6 и кольцевым элементом 2, разжимным кольцом 10, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента 2 и зафиксированным в корпусе 1, кольцевой пластиной 11, установленной в корпусе 1 между кольцевым элементом 2 и разжимным кольцом 10 и контактирующей с ними по торцам.

Работа подшипника осуществляется следующим образом.

При малых частотах вращения газодинамические силы, действующие на выступающие площадки 3 кольцевого элемента 2, низкие, поэтому данная часть уплотнения не работает. Работает в качестве уплотнения графитовое кольцо 6, которое контактирует с валом 4 и торцом корпуса 1, давление контакта при этом обеспечивается браслетной пружиной 8 в радиальном направлении и осевой пружиной 9 по торцу корпуса 1. С увеличением частоты вращения давление в зазоре между выступающими площадками 3 и валом 4 возрастает, выступающие площадки 3 всплывают, и уплотнение работает как бесконтактное пальчиковое. При этом выступающие площадки 3 оказывают радиальное воздействие на графитовое кольцо 6, исключая контакт последнего с валом 4 и снижая износ графитового кольца 6 при повышенных частотах вращения. При этом кольцевая пластина 11 закрывает зазоры между пальчиками кольцевого элемента 2, исключая при этом перетечки воздуха. Таким образом повышается ресурс заявленного уплотнения, расширяется диапазон его работы и область применения в узлах турбомашин.

Похожие патенты RU2578933C1

название год авторы номер документа
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Зенкова Лариса Фёдоровна
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2578939C1
Комбинированное уплотнение ротора турбомашины 2016
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2614910C1
Контактное радиально-торцевое графитовое уплотнение ротора турбомашины 2017
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2663368C1
КОНТАКТНОЕ ГРАФИТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2561809C1
Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины 2016
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2634510C1
ОПОРА КОМПРЕССОРА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ТУРБОМАШИНЫ 2015
  • Зенкова Лариса Фёдоровна
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2596899C1
ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2525378C1
Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины 2015
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2614904C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМЕРА ОСЕВОГО УСИЛИЯ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2015
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Зенкова Лариса Фёдоровна
  • Кикоть Николай Владимирович
RU2601513C1
МЕЖВАЛЬНОЕ РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2529278C1

Реферат патента 2016 года РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения кольцевых щелей между статором и ротором. Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал, а также обод, контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса. Уплотнение снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки. На участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора. Между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса установлена браслетная пружина, а между графитовым кольцом и кольцевым элементом установлена осевая пружина. При этом разжимное кольцо установлено с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксировано в корпусе, а кольцевая пластина установлена в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирует с ними по торцам. Изобретение снижает перетечки воздуха на всех режимах работы уплотнения, а также обеспечивает разделение масляной и воздушной полостей устройства. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 578 933 C1

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее установленный в корпусе кольцевой элемент, в котором выполнены пазы с образованием кольцевого массива пальчиков, имеющий выступающие площадки, охватывающие вал и выполненные на свободных концах пальчиков зацело с последними, а также обод, выполненный зацело с кольцевым элементом и контактирующий своей наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса, причем пазы кольцевого элемента заходят на часть его обода, а размер обода в осевом направлении превышает размер выступающих площадок в осевом направлении, отличающееся тем, что оно снабжено графитовым кольцом, выполненным разрезным или в виде сегментов, установленным в корпусе и контактирующим с ним по торцу, на котором выполнены кольцевые проточки, причем на участке внутреннего диаметра графитового кольца со стороны кольцевого элемента выполнена кольцевая проточка, в которую заведены выступающие площадки с образованием между их наружными поверхностями и внутренней поверхностью графитового кольца осевого зазора, браслетной пружиной, установленной между наружной поверхностью графитового кольца и внутренней поверхностью корпуса, осевой пружиной, установленной между графитовым кольцом и кольцевым элементом, разжимным кольцом, установленным с противоположенной стороны кольцевого элемента и зафиксированным в корпусе, кольцевой пластиной, установленной в корпусе между кольцевым элементом и разжимным кольцом и контактирующей с ними по торцам.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2578933C1

ПАЛЬЧИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 2010
  • Дрозденко Виктор Николаевич
  • Гейкин Валерий Александрович
  • Гимаев Насих Зиятдинович
  • Денисов Анатолий Яковлевич
  • Зайцев Александр Николаевич
  • Зубарев Геннадий Иванович
  • Ивах Александр Фёдорович
  • Маннапов Альберт Раисович
  • Павлинич Сергей Петрович
RU2442051C1
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ 1990
  • Ефименко А.В.
RU2037704C1
Радиально-торцовое контактное уплотнение 1987
  • Фалалеев Сергей Викторинович
  • Балякин Валерий Борисович
  • Кийкова Марина Вадимовна
SU1528984A1
Радиально-торцовое уплотнение 1980
  • Фадеев Сергей Иванович
SU877188A1
0
  • Н. Я. Булычев, Ю. П. Маточкин В. С. Васильев
SU320660A1
US 20140062031 A1, 06.03.2014.

RU 2 578 933 C1

Авторы

Заваруев Сергей Александрович

Зенкова Лариса Фёдоровна

Кикоть Николай Владимирович

Кикоть Наталья Юрьевна

Даты

2016-03-27Публикация

2015-02-13Подача