РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК F01D11/00 

Описание патента на изобретение RU2578939C1

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок.

В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрано межвальное радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющих кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки (см. патент US 5755445).

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

В известном 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 этом возникают дополнительные изгибные деформации, связанные с асимметричностью радиального зазора из-за прецессии ротора. Следствием является снижение срока службы уплотнения в целом. Кроме того, данное уплотнение невозможно использовать между роторами, что сужает его область применения.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения.

Указанные технические результаты достигаются тем, что радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющих кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, при этом согласно настоящему изобретению оно снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина.

Такое выполнение устройства позволяет расположить кольцевые элементы на вращающемся валу выступающими площадками вверх. Поэтому давление в канале площадки зависит не только от частоты вращения, но и от центробежных сил площадок за счет изгиба пальчиков. Это позволяет уже на малых частотах вращения иметь необходимое давление в уплотнительном канале и снижать перетечки воздуха на уплотнении. Данное уплотнение может располагаться как между валами, так и между валом и неподвижной наружной контактной втулкой статора. Это расширяет область его применения. Кольцевые элементы имеют возможность радиального смещения при прецессии роторов. При этом они скользят по торцевым поверхностям графитовых колец, а трение снижается за счет наличия паров масла, т.к. уплотнение отделяет масляную полость от воздушной. Это исключает дополнительные деформации пальчиков, присущие в прототипе, увеличивая тем самым ресурс уплотнения.

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

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины содержит два примыкающих друг к другу кольцевых элемента 1 и 2, имеющие кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу 3 с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, при этом оно снабжено двумя графитовыми кольцами 4 и 5, установленными на валу 3 по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов 1 и 2, двумя контактными втулками 6 и 7, установленными на валу 3 по обе стороны от графитовых колец 4 и 5, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца 8, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец 4, 5 с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора 9, причем контактные втулки 6 и 7, графитовые кольца 4 и 5 и кольцевые элементы 1 и 2 зафиксированы на валу 3 в осевом направлении, а между одной из контактных втулок 1 или 2 и близлежащим графитовым кольцом 4 или 5 установлена осевая пружина 10.

В процессе работы уплотнения с увеличением частоты вращения вала 3 в зазоре, образованном выступающими площадками, образующими кольцо 8, и цилиндрическим участком наружного вала или статора 9, возникает избыточное давление воздуха, которое является уплотнительной средой. При этом изгибы кольцевых массивов пальчиков кольцевых элементов 1 и 2 способствуют повышению этого давления за счет центробежных сил. Кольцевые элементы 1, 2 обжаты дополнительно графитовыми кольцами 4 и 5 и контактными втулками 6 и 7 с целью исключения перетечек через зазоры в пальчиках и снижения трения об торцевые взаимно контактирующие поверхности, т.к. уплотнение допускает взаимное смещение вала 3 относительно наружного вала или статора 9, что значительно расширяет область его применения. При этом величина обжатия вышеперечисленных элементов настраивается осевой пружиной 10. Так как уплотнение расположено в масляно-воздушной полости, то трение между кольцевыми элементами 1, 2 и графитовыми кольцами 4, 5 значительно снижается за счет паров масла. Это повышает надежность и долговечность уплотнения в целом.

Похожие патенты RU2578939C1

название год авторы номер документа
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2015
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Зенкова Лариса Фёдоровна
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2578933C1
Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины 2016
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2634510C1
Радиально-торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины 2015
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2614904C1
МЕЖВАЛЬНОЕ РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2529278C1
КОНТАКТНОЕ ГРАФИТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2561809C1
ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2525378C1
Контактное радиально-торцевое графитовое уплотнение ротора турбомашины 2017
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2663368C1
Комбинированное уплотнение ротора турбомашины 2016
  • Донцов Сергей Николаевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Узбеков Андрей Валерьевич
RU2614910C1
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ОПОРЫ ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2525370C1
ОПОРА РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ 2014
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2563954C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 578 939 C1

Реферат патента 2016 года РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения. Радиально-торцевое уплотнение снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 578 939 C1

Радиально-торцевое уплотнение ротора турбомашины, содержащее два примыкающих друг к другу кольцевых элемента, имеющие кольцевые массивы пальчиков, образованные путем выполнения пазов в каждом из них, установленные на валу с угловым смещением относительно друг друга с возможностью перекрывания пазов одного кольцевого элемента пальчиками примыкающего к нему другого кольцевого элемента, а на свободных концах пальчиков выполнены выступающие площадки, отличающееся тем, что оно снабжено двумя графитовыми кольцами, установленными на валу по обе стороны от примыкающих друг к другу кольцевых элементов, двумя контактными втулками, установленными на валу по обе стороны от графитовых колец, при этом выступающие площадки выполнены с образованием кольца, расположенного с зазором относительно наружных поверхностей графитовых колец с возможностью контактирования его наружной поверхности с внутренней поверхностью цилиндрического участка наружного вала или статора, причем контактные втулки, графитовые кольца и кольцевые элементы зафиксированы на валу в осевом направлении, а между одной из контактных втулок и близлежащим графитовым кольцом установлена осевая пружина.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2578939C1

US 5755445 A1, 26.05.1998
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ОПОРЫ ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Шмотин Юрий Николаевич
RU2516729C1
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ОПОРЫ ТУРБОМАШИНЫ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2525370C1
РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ОПОРЫ ТУРБОМАШИНЫ 2010
  • Уваров Игорь Емельянович
RU2425270C1
МЕЖВАЛЬНОЕ РАДИАЛЬНО-ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ 2013
  • Еричев Дмитрий Юрьевич
  • Заваруев Сергей Александрович
  • Кикоть Николай Владимирович
  • Кикоть Наталья Юрьевна
RU2529278C1
Колосоуборка 1923
  • Беляков И.Д.
SU2009A1

RU 2 578 939 C1

Авторы

Заваруев Сергей Александрович

Зенкова Лариса Фёдоровна

Кикоть Николай Владимирович

Кикоть Наталья Юрьевна

Даты

2016-03-27Публикация

2014-12-25Подача