Опорно-уплотнительный узел турбомашины Советский патент 1991 года по МПК F04D29/06 

Изобретение относится к турбостроению, в частности к опорно-уплотнительным узлам турбомашин.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности путем улучшения охлаждения узла.

На фиг.1 показан опорно-уплотнитель- ный узел, продольный разрез; на фиг.2 - поперечное сечение узла; на фиг.З - поперечное сечение узла с переменным диаметром перепускных каналов; на фиг.4 - поперечное сечение узла с переменным шагом размещения перепускных каналов.

Опорно-уплотнительный узел турбома- шины содержит корпус 1 с полостью 2 подвода жидкости, расположенные в нем с зазором 3 относительно вала 4 опорное кольцо 5 с несущими карманами 6, сообщенными дросселирующими отверстиями 7, подводящими каналами 8 с полостью 2 подвода, плавающее кольцо 9, образующее с корпусом 1 и опорным кольцом 5 промежуточную камеру 10. В корпусе выполнена полость 11 отвода жидкости, а в опорном кольце 5 - перепускные каналы 12, размещенные группами между подводящими каналами 7 и сообщающие полость 11 отвода жидкости с промежуточной камерой 10 и полостью 2 подвода. Диаметры перепускных каналов 12 каждой группы могут быть выполнены увеличивающимися по направлению вращения вала 4. Шаг между перепускными каналами 12 каждой группы может быть оыполнен уменьшающимся по направлению вращения вала 4.

Узел может содержать расположенную в промежуточной камере 10 втулку 13 с радиальными отверстиями 14, контактирующую с корпусом 1 и опорным кольцом 5, причем кольцо 5 жестко закреплено в корпусе 1.

Узел содержит также резиновые уплотняющие кольца 15, пружины 1G, уплотняемую полость 17 и полость 18с атмосферным давлением.

on

с

о

s|

ю

00

ел

Опорно-уплотнительный узел турбомашины работает следующим образом.

Рабочая жидкость поступает в полость 2, из которой часть ее по радиальным отверстиям 14 во втулке 13 поступает в промежуточную камеру 10. Другая часть рабочей жидкости из полости 2 течет по каналам 8 к дросселирующим отверстиям 7 и в полость 11 отвода жидкости. В дросселирующих отверстиях 7 давление жидкости падает от давления подачи до давления в несущих карманах 6. Из карманов б жидкость движется по зазору 3 в сторону полости 18 с атмосферным давлением. В промежуточной камере 10 также происходит разделение потока рабочей жидкости. Одна ее часть течет по зазору 3 между опорным кольцом 5 и палом 4 п сторону полости 18с атмосферным давлением, другая часть по зазору 3 между плавающим кольцом 9 и валом 4 течет в сторону уплотняемой полости 17.

Другая, основная, часть рабочей жидкости из промежуточной камеры 10 течет по перепускным каналам 12 и поступает в полость 11 отвода жидкости, а из нее по отво- дящим трубопроводам - к регулятору перепада давления (не показан), который обеспечивает требуемое превышение давления рабочей жидкости над давлением уплотняемого газа. Таким образом, давление рабочей жидкости в промежуточной камере 10 и в полости 11 отвода жидкости всегда выше, чем в полости 17, благодаря чему обеспечивается надежная герметизация проточной полости турбомашины, Благодаря наличию несущих карманов 6 и подачи в них жидкости под давлением возникает гидростатический эффект и исключается трение вала 4 о поверхность опорного кольца 5 как при пуске, так и в процессе работы турбомашины.

Дополнительное охлаждение опорно- уплотнительыогоузла приводит к снижению температуры рабочей жидкости в зазоре между опорным кольцом 5 и валом 4, а также между плавающим кольцом 9 и валом 4, Снижение температуры обуславливает повышение вязкости рабочей жчдкости, благодаря чему уменьшается расход и повышается несущая способность опорного кольца и уплотнительная способность плавающего кольца 9. При зтом, благодаря установке регулятора перепада давления на линии отвода жидкости, обеспечивается прокачка через опорно-уплогни- тельный узел всей рабочей жидкости, подаваемой насосом высокого давления независимо от режима работы турбомашины. Кроме того, интенсивное охлаждение узла позволит умэньшить величину зазора 3

между валом 4 и опорным и плавающим кольцами 5, 9, чем обеспечивается повышение экономичности узла в целом.

Равномерное расположение перепускных каналов 12 между несущими карманами 6 позволяет практически одинаково отводить тепло от соответствующих участков опорного кольца 5. Однако, рабочая жидкость, а, следовательно, и рабочая поверхность опорного кольца 5, нагреваются тем больше, чем дальше по направлению вращения они находятся от несущего кармана. Для интенсивного охлаждения более нагретых участков опорного кольца 5 диаметры R

каналов 12 выполнены увеличивающимися по направлению вращения вала 4 т.е. di .., а угол а между центрами каналов 12 постоянен. Этого же эффекта можно достичь выполняя перепускные каналы

12 одного диаметра d, а угол между их центрами изменять в следующем соотношении , Таким образом, группирование перепускных каналов 12 с различным диаметром или с различным шагом позволяет обеспечить снижение температурного градиента по протяженности рабочей поверхности опорного кольца 5 между несущими карманами 6. Это позволит значительно увеличить центрирующую и несущую способность опорно-уплотнительно- го узла.

Формула изобретения

1.Опорно-уплотнительный узел турбомашины, содержащий корпус с полостью подвода жидкости, расположенные в нем с зазором относительно вала опорное кольцо с несущими карманами, сообщенными дросселирующими отверстиями и подводящими каналами с полостью подвода, и плавающее кольцо, образующее с корпусом и опорным кольцом промежуточную камеру, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности

путем улучшения охлаждения узла, в корпусе выполнена полость отвода жидкости, а в опорном кольце - перепускные каналы, размещенные группами между подводящими каналами и сообщающие полость отвода жидкости с промежуточной камерой и полостью подвода.

2.Узел по п.1, отличающийся тем, что диаметры перепускных каналов каждой группы выполнены увеличивающимися по

направлению вращения вала.

З.Узел по пп.1 и2, отличающий- с я тем, что шаг между перепускными каналами каждой группы выполнен уменьшающимся по направлению вращения вала.

К регулятору перепада дайленцй l 88

h

Фиг Л

L- I Подача жидкости Т

(9

8

/2

72

Изобретение позволяет повысить надежность и экономичность узла за счет улучшения его охлаждения. Основная часть жидкости из промежуточной камеры 10 течет по перепускным каналам (К) 12 и поступает в полость 11 отвода жидкости. Для интенсивного охлаждения более нагретых участков опорного кольца диаметры К 12 выполнены увеличивающимися по направлению вращения вала 4. С этой же целью шаг между К 12 может быть выполнен переменным. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

ФигЗ

Фиг.и