радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины

Классы МПК:F16J15/30 с уплотняющими графитовыми кольцами 
F01D11/00 Предотвращение или сведение к минимуму внутренних утечек рабочего тела, например между ступенями
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2013-06-06
публикация патента:

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является снижение трения и износа элементов уплотнения за счет снижения нагрузки на графитовые кольца на пониженных режимах работы турбомашины. Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины содержит два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упругих графитовых колец, распорную втулку, установленную на роторе турбомашины между контактными кольцами, и втулку. Уплотнение дополнительно содержит упругое кольцо с поперечным разрезом, установленное на роторе турбомашины между упругими графитовыми кольцами, причем наружная поверхность упругого кольца выполнена контактирующей с внутренними поверхностями упругих графитовых колец, при этом контактирующие поверхности упругого кольца и упругих графитовых колец выполнены коническими. 1 ил. радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, патент № 2525370

радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, патент № 2525370

Формула изобретения

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упругих графитовых колец, распорную втулку, установленную на роторе турбомашины между контактными кольцами, и втулку, отличающееся тем, что дополнительно содержит упругое кольцо с поперечным разрезом, установленное на роторе турбомашины между упругими графитовыми кольцами, причем наружная поверхность упругого кольца выполнена контактирующей с внутренними поверхностями упругих графитовых колец, при этом контактирующие поверхности упругого кольца и упругих графитовых колец выполнены коническими.

Описание изобретения к патенту

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

Известно радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упругих графитовых колец, распорную втулку, установленную на роторе турбомашины между контактными кольцами, и втулку (RU 2425270 С1, опубл. 27.07.2011).

В известном уплотнении усилие прижатия упругих графитовых колец к контактным кольцам по торцевым поверхностям задается S-образной осевой пружиной, установленной между упругими графитовыми кольцами. Оно постоянно на всех режимах работы уплотнения и должно удерживать максимальный перепад давлений на максимальных рабочих режимах. Однако на пониженных режимах усилие упомянутой пружины приводит к дополнительному трению, повышенному износу, снижению герметичности, уменьшая тем самым ресурс и работоспособность уплотнения.

Задачей изобретения является создание радиально-торцевого контактного уплотнения опоры турбомашины, лишенного вышеприведенных недостатков.

Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является снижение трения и износа элементов уплотнения за счет снижения нагрузки на графитовые кольца на пониженных режимах работы турбомашины и, как следствие, увеличение срока службы заявленного радиально-торцевого контактного уплотнения опоры турбомашины.

Указанный технический результат достигается тем, что радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины, содержащее два упругих графитовых кольца с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упругих графитовых колец, распорную втулку, установленную на роторе турбомашины между контактными кольцами, и втулку, согласно настоящему изобретению дополнительно содержит упругое кольцо с поперечным разрезом, установленное на роторе турбомашины между упругими графитовыми кольцами, причем наружная поверхность упругого кольца выполнена контактирующей с внутренними поверхностями упругих графитовых колец, при этом контактирующие поверхности упругого кольца и упругих графитовых колец выполнены коническими.

Такое конструктивное исполнение графитового уплотнения позволяет следующее.

При увеличении частоты вращения ротора под действием центробежных сил увеличивается нагрузка на графитовые кольца упругим кольцом с поперечным разрезом по контактирующим коническим поверхностям. При этом радиальная нагрузка упругого кольца с поперечным разрезом будет равномерно оказывать усилие прижатия графитовых колец по цилиндрической поверхности с втулкой и торцовым поверхностям контактных колец.

А на пониженных режимах работы турбомашины снижается нагрузка на графитовые кольца упругим кольцом с поперечным разрезом по контактирующим коническим поверхностям, что снижает трение упомянутых элементов уплотнения друг о друга, а следовательно, повышается срок их службы, что повышает ресурс заявленного уплотнения в целом и расширяет его область применения по скоростным показателям.

Распорная втулка позволяет подбирать необходимые минимальные зазоры в графитовых кольцах в зоне поперечных разрезов, а также усилие предварительного обжатия разрезного кольца.

Также, при проектировании уплотнения выбор углов конических поверхностей относительно продольной оси ротора турбомашины позволяет перераспределять усилия прижатия упругого кольца с поперечным разрезом через упругие графитовые кольца на контактные кольца и втулку в зависимости от размерности уплотнения, рабочих оборотов и перепада давления на нем.

На фигуре чертежа показан продольный разрез радиально-торцевого контактного уплотнения масляной полости турбомашины.

Радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины содержит два упругих графитовых кольца 1 с поперечными разрезами, установленных на роторе турбомашины, контактные кольца 2, торцевые поверхности которых выполнены контактирующими с торцевыми поверхностями упругих графитовых колец 1, распорную втулку 3, установленную на роторе турбомашины между контактными кольцами 2, и втулку 4, ограничивающую область уплотнения, кроме того, дополнительно содержит упругое кольцо 5 с поперечным разрезом, установленное на роторе турбомашины между упругими графитовыми кольцами 1, причем наружная поверхность упругого кольца 5 с поперечным разрезом выполнена контактирующей с внутренними поверхностями упругих графитовых колец 1, при этом контактирующие поверхности упругого кольца 5 и упругих графитовых колец 1 выполнены коническими.

При работе турбомашины усилие прижатия упругих графитовых колец 1 по контактным поверхностям контактных колец 2 и втулки 4 определяется предварительным усилием обжатия упругого кольца 5 с поперечным разрезом, которое задается распорной втулкой 3. При увеличении частоты вращения ротора за счет массовых характеристик упругого кольца 5 с поперечным разрезом происходит увеличение усилий прижатия графитовых колец 1 к контактным кольцам 2 и втулки 4 за счет центробежных сил, компенсируя тем самым увеличение перепада давлений на графитовом уплотнении.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2525370

patent-2525370.pdf

Класс F16J15/30 с уплотняющими графитовыми кольцами 

межвальное радиально-торцевое контактное уплотнение -  патент 2529278 (27.09.2014)
радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины -  патент 2516729 (20.05.2014)
клапан для регулирования расхода горячего газа -  патент 2493461 (20.09.2013)
уплотнительная прокладка для герметизации фланцевого соединения -  патент 2456493 (20.07.2012)
радиально-торцевое контактное уплотнение опоры турбомашины -  патент 2425270 (27.07.2011)
уплотнительная лента -  патент 2351827 (10.04.2009)
уплотнительное кольцо трубопроводной арматуры -  патент 2349817 (20.03.2009)
уплотнительная лента и способ изготовления уплотнительной ленты -  патент 2262021 (10.10.2005)
уплотнительная лента -  патент 2224937 (27.02.2004)
устройство для нанесения клея на тиснёную ленту из расширенного графита и комбинированная уплотнительная лента из расширенного графита -  патент 2218997 (20.12.2003)

Класс F01D11/00 Предотвращение или сведение к минимуму внутренних утечек рабочего тела, например между ступенями

Наверх