Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя Российский патент 2024 года по МПК F16J15/30 F04D29/08 

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

Известно радиальное секционное уплотнение, содержащее корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента (см. рис. 18.5_2а, стр. 1202, глава 18 Уплотнения ГТД, авторы: А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, «Газотурбинные двигатели», ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2007 г.).

Данное уплотнение выбрано в качестве прототипа.

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:

- существует необходимость развальцовки стопорного элемента и повторное проведение притирки торца корпуса уплотнения;

- усложненный процесс притирки поверхности корпуса уплотнения в связи с наличием установленного жестко в корпусе стопорного элемента;

- низкая герметичность уплотнения в связи с наличием сквозного отверстия под стопорный элемент.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в отсутствии необходимости развальцовки стопорного элемента и повторного проведения притирки поверхности корпуса уплотнения; в упрощенном процессе притирки поверхности корпуса уплотнения в связи с отсутствием жестко закрепленного в корпусе стопорного элемента; в повышении герметичности уплотнения за счет отсутствия сквозных отверстий в его корпусе.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном контактном радиально-торцевом уплотнении опоры компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента, согласно настоящему изобретению, с внутренней стороны торцевой стенки корпуса выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие, при этом стопорный элемент установлен в уплотнительном кольце в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент контактирует с браслетной пружиной, причем концевой участок стопорного элемента установлен в упомянутом глухом отверстии с радиальным зазором.

За счет применения глухого отверстия повышается герметичность уплотнения. За счет того, что стопорный элемент установлен в корпусе концевым участком и контактирует участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью контактирует с браслетной пружиной, достигается отсутствие необходимости развальцовки стопорного элемента и повторного проведения притирки поверхности корпуса уплотнения, а также достигается упрощенный процесс притирки поверхности корпуса уплотнения.

Предпочтительно в поперечном сечении глухое отверстие выполнено эллиптической формы, а установленный в нем концевой участок стопорного элемента выполнен цилиндрическим.

Эллиптическая форма выбрана в связи с тем, что стопорный элемент должен быть зафиксирован в окружном направлении, а в радиальном направлении должен иметь степень свободы, при этом цилиндрическая форма выбрана из-за технологической простоты исполнения.

Предпочтительно длина большой оси эллипса равна (3,9…4,1)×z+d, где z - величина зазора между близлежащими поверхностями корпуса и ротора газотурбинного двигателя; d - диаметр цилиндрического концевого участка стопорного элемента.

Диапазон выбран исходя из величины допустимых перемещений графитовых сегментов с ротором с дополнительным запасом исходя из допусков на изготавливаемые детали. Уменьшение размеров приведет к излишнему износу графитовых секций, а увеличение размеров не имеет целесообразности и несет дополнительные потери по массовым характеристикам газотурбинного двигателя.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами 1, 2.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного контактного радиально-торцевого уплотнения опоры компрессора газотурбинного двигателя.

На фиг. 2 представлен разрез А-А.

Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя содержит корпус 1 с боковой крышкой в виде шайбы 2, зафиксированной в корпусе 1 посредством разжимного кольца 3. В корпусе 1 установлено уплотнительное кольцо 4 в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор, в частности, контактную втулку 5, установленную на валу 6 газотурбинного двигателя, посредством браслетной пружины 7 и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента 8. Количество стопорных элементов 8 зависит от трудоемкости изготовления и необходимой степени герметичности уплотнения и устанавливается экспериментальным путем.

С внутренней стороны торцевой стенки корпуса 1 выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие 9. Количество глухих отверстий 9 равно количеству стопорных элементов 8.

Стопорный элемент 8 установлен в уплотнительном кольце 4 в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент 8 контактирует с браслетной пружиной 7, причем концевой участок стопорного элемента 8 установлен в упомянутом глухом отверстии 9 с радиальным зазором.

Уплотнительное кольцо 4 в виде графитовых сегментов поджато к торцевой стенке корпуса 1 посредством осевой пружины (на фигурах не показана).

В поперечном сечении глухое отверстие в торцевой стенке корпуса 1 выполнено эллиптической формы, а установленный в нем концевой участок стопорного элемента 8 выполнен цилиндрическим, причем длина большой оси эллипса равна (3,9…4,1)×z+d, где z - величина зазора между близлежащими поверхностями корпуса 1 и ротора газотурбинного двигателя; d - диаметр цилиндрического концевого участка стопорного элемента 8.

В процессе работы вал 6 вращается вокруг своей оси и совершает движение в осевом направлении, уплотнительное кольцо 4 фиксируется от действия центробежных сил браслетной пружиной 7. От движения в осевом направлении уплотнительное кольцо 4 фиксируется корпусом 1 и шайбой 2 с осевой пружиной. От вращения уплотнительное кольцо 4 фиксируется стопорным элементом 8.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Технический результат заключается в отсутствии необходимости развальцовки стопорного элемента и повторного проведения притирки поверхности корпуса уплотнения, в упрощенном процессе притирки поверхности корпуса уплотнения в связи с отсутствием жестко закрепленного в корпусе стопорного элемента, в повышении герметичности уплотнения за счет отсутствия сквозных отверстий в его корпусе. В контактном радиально-торцевом уплотнении опоры компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента. С внутренней стороны торцевой стенки корпуса выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие, при этом стопорный элемент установлен в уплотнительном кольце в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент контактирует с браслетной пружиной, причем концевой участок стопорного элемента установлен в упомянутом глухом отверстии с радиальным зазором. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя, содержащее корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента, отличающееся тем, что с внутренней стороны торцевой стенки корпуса выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие, при этом стопорный элемент установлен в уплотнительном кольце в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент контактирует с браслетной пружиной, причем концевой участок стопорного элемента установлен в упомянутом глухом отверстии с радиальными зазорами.

2. Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя по п. 1, отличающееся тем, что в поперечном сечении глухое отверстие выполнено эллиптической формы, а установленный в нем концевой участок стопорного элемента выполнен цилиндрическим.

3. Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя по п. 2, отличающееся тем, что длина большой оси эллипса равна (3,9…4,1)×z+d, где z - величина зазора между близлежащими поверхностями корпуса и ротора газотурбинного двигателя; d - диаметр цилиндрического концевого участка.