Щёточное уплотнение ротора турбомашины Российский патент 2023 года по МПК F16J15/00 

Щеточное устройство относится к области машиностроения и предназначено для уплотнения ротора относительно статора в газотурбодвигателях и может быть использовано, как в машиностроении, авиадвигателестроении, так и в других областях техники.

Из уровня техники известно щеточное уплотнение зазора между статором и ротором в виде закрепленных в корпусе пучков проволоки из разных материалов (а.с. 1665136, кл. F16J 15/16, за 1991 г.). Такое уплотнение неэффективно из-за зазоров между элементами уплотнения, возникающих при радиальном и осевом перемещении пакета проволоки. Кроме того, концы проволоки в процессе работы двигателя истираются о вал ротора. Это снижает уплотнительные свойства узла двигателя.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является щеточное уплотнение ротора турбомашины, выполненное в виде пакета кольцевой проволочной щетки, размещенной между прижимной и опорной щеками и пропитанной дисперсией, закупоривающей промежутки между отдельными щетинками, снабженное кольцевым контактирующим элементом, взаимодействующим одновременно с проволочными торцами щетки и поверхностью вала ротора (RU 2208190, кл. F16J 15/16 за 2003 г.). Недостатком данного уплотнения является выполнение контактирующего элемента в виде кольца или его сегментов, поскольку подвижное размещение кольца на валу ротора предусматривает наличие зазора между кольцом и валом. Этот зазор увеличивается при истирании кольца в процессе эксплуатации двигателя, а также и при повышении температуры рабочей среды. Это приводит к потерям уплотнительных качеств устройства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение уплотнительной способности щеточного уплотнения. Поставленная задача выполняется тем, что в щеточном уплотнении ротора турбомашины, выполненном в виде пакета кольцевой проволочной щетки, размещенной между прижимной и опорной щеками и снабженным кольцевым контактирующим элементом, взаимодействующим одновременно с проволочными торцами щетки и с валом ротора, при этом кольцевой контактирующий элемент выполнен разъемным в виде полосы из гибкого материала, установленной с возможностью беззазорного охвата вала ротора.

Задача достигается и тем, что торцы кольцевого контактирующего элемента выполнены в виде гребенки с возможностью подвижного контакта между собой, а полоса выполнена перфорированной и со средством для прикрепления к корпусу или пакету щетки. Полоса выполнена из материала, обладающего антифрикционными свойствами. Кроме того, на одну из поверхностей контактирующей полосы нанесено износостойкое покрытие.

Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:

Фиг. 1 - общий вид устройства;

Фиг. 2 - гибкая контактирующая полоса, свернутая в кольцо;

Фиг. 3 - гибкая контактирующая полоса в плоском состоянии.

Щеточное уплотнение ротора турбомашины, выполнено в виде пакета 1 кольцевой проволочной щетки. Пакет 1 размещен между прижимной 2 и опорной 3 щеками корпуса и пропитан дисперсией, закупоривающей промежутки между отдельными щетинками. Щеточное уплотнение снабжено гибкой контактирующей полосой 4, которая в рабочем положении с одной стороны охватывает без зазора вал 5 ротора, а с другой - взаимодействует с проволочными торцами щетки 1. Торцы контактной полосы 5 выполнены в виде гребенок с выступами 6, 7 и соответствующим им пазами 8, 9. Полоса 5 своей гибкостью и окружным давлением на ее поверхность щетинами щетки не допускает возникновения зазора между нею и валом ротора даже при повышении рабочей температуры. В этом принимают участие и торцевые выступы гребенок 6, 7, размещенные в пазах 8, 9 контактной полосы 5. При повышении температуры рабочей среды контактная полоса 5 удлиняется и выступы ее торцевых гребенок 6, 7 вдвигаются глубже в соответствующие им пазы 8, 9, не создавая при этом зазора между нею и валом ротора. Контактирующую полосу 5 выполняют с перфорацией 10 для проникновения сквозь нее смазывающего состава, смеси фторопласта с графитовым порошком. Смазывающий элемент либо предварительно втирается в перфорационные отверстия, либо попадает из проволочной щетины. Помимо этого, контактирующая полоса 5 имеет износостойкое покрытие, а также выполнена из фторопласта, обладающего антифрикционными свойствами. Для прикрепления к щетке 1 или прижимной щеки 3 корпуса контактирующую полосу 5 выполняют с боковыми выступами 11, 12.

Таким образом, предлагаемое изобретение способствует достижению максимальной эффективности щеточного уплотнения.

Изобретение предназначено для уплотнения ротора относительно статора в газотурбодвигателях и может быть использовано как в машиностроении, авиадвигателестроении, так и в других областях техники. Щеточное уплотнение ротора турбомашины выполнено в виде пакета кольцевой проволочной щетки, размещенной между прижимной и опорной щеками корпуса. Оно снабжено кольцевым элементом, контактирующим одновременно с проволочными торцами щетки и поверхностью вала ротора. Кольцевой контактирующий элемент выполнен разъемным в виде полосы из гибкого материала, установленной с возможностью беззазорного охвата вала ротора. Торцы кольцевого контактирующего элемента выполнены в виде гребенки с возможностью подвижного контакта между собой. Контактирующая полоса выполнена перфорированной, со средством для прикрепления к корпусу или пакету щетки. Контактирующая полоса выполнена из материала, обладающего антифрикционными свойствами. На одну из поверхностей контактирующей полосы нанесено износостойкое покрытие. Изобретение способствует максимальному повышению уплотняющего эффекта щеточного уплотнения. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Щеточное уплотнение ротора турбомашины, выполненное в виде пакета кольцевой проволочной щетки, размещенной между прижимной и опорной щеками корпуса, снабженное кольцевым элементом, контактирующим одновременно с проволочными торцами щетки и поверхностью вала ротора, отличающееся тем, что кольцевой контактирующий элемент выполнен разъемным в виде полосы из гибкого материала, установленной с возможностью беззазорного охвата вала ротора, при этом торцы кольцевого контактирующего элемента выполнены в виде гребенки с возможностью подвижного контакта между собой.

2. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контактирующая полоса выполнена перфорированной.

3. Щеточное уплотнение по п.2, отличающееся тем, что контактирующая полоса выполнена со средством для прикрепления к корпусу или пакету щетки.

4. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контактирующая полоса выполнена из материала, обладающего антифрикционными свойствами.

5. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что на одну из поверхностей контактирующей полосы нанесено износостойкое покрытие.