ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ МЕЖДУ СТАТОРОМ И РОТОРОМ ЛОПАТОЧНОЙ МАШИНЫ С ЗИГЗАГООБРАЗНЫМИ ГРЕБЕШКАМИ

Полезная модель относится к области машиностроения, преимущественно к авиационным газотурбинным двигателям, и может быть использована в паровых и газовых турбинах и нагнетателях для перекачки газа и т.п.
Лабиринтное уплотнение между статором и ротором турбомашины предназначено для предотвращения утечек рабочего тела - трактового воздуха (газа) из проточной части во внутренние полости лопаточной машины и перетекании рабочего тела под внутренним корпусом лопаток статора.
Лабиринтные уплотнения известны давно и широко применяются в конструкции лопаточных машин. Принцип действия лабиринтного уплотнения основан на резком уменьшении проходного сечения для движения рабочего тела (воздуха, газа), за счет чего резко снижается его расход и на организации внезапного препятствия для текущего рабочего тела - возле внешней стенки гребешка образуется замкнутая вихревая зона, дополнительно снижающая расход за счет появления дополнительных потерь.
Известно лабиринтное уплотнение между статором и ротором турбомашины включает лабиринтные гребешки и ответную им цилиндрическую поверхность (Патент РФ №2168089, дата публикации 27.05.2001). Лабиринтные гребешки выполнены на фланце статора, а на цилиндрическую поверхность лабиринта ротора нанесено антифрикционное серебряное покрытие.
Прототипом предполагаемой полезной модели может служить известное лабиринтное воздушное уплотнение между степенями компрессора для уменьшения утечек воздуха через зазор между гребешками уплотнения и неподвижной деталью (Скубачевский Г.С. Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, -М.: Машиностроение, 1974, с.80, рис.3.41).
Недостатком вышеупомянутых лабиринтных уплотнений является недостаточный объем замкнутых вихревых зон, к тому же кольцеобразный гребешок не позволяет получить вихревые зоны по всему периметру гребешка.
Как следствие - недостаточное падение полного напора и пропускной способности уплотнения, что негативно сказывается на запирающей способности лабиринта.
Для устранения вышеописанного недостатка предлагается устанавливать не кольцеобразный гребешок (гребешки) лабиринта, а зигзагообразные, что позволит по-другому получить замкнутые вихревые зоны - разбиванием потока клинообразными выступами на две ветви, каждая из которых будет не только образовывать вихревую зону, но и, взаимодействуя с аналогичной ветвью, порождать дополнительные потери на смешение при взаимодействии образовавшихся зон. Как следствие - снижение пропускной способности и повышение запирающей способности лабиринта. Повышение запирающей способности одного гребешка лабиринта позволит снизить количество гребешков лабиринта, что снизит трудозатраты на изготовление лабиринта.
Таким образом, преимущество предполагаемой полезной модели заключается в достижении большего снижения пропускной способности лабиринта и более высокой его запирающей способности при снижении количества гребешков.
Технический результат при этом выражается в увеличении запирающей способности лабиринтного уплотнения между статором и ротором лопаточной машины с зигзагообразными гребешками.
Технический результат достигается тем, что лабиринтное уплотнение между статором и ротором лопаточной машины включающее лабиринтные гребешки и ответную им цилиндрическую поверхность, согласно полезной модели лабиринтные гребешки имеют зигзагообразную форму.
Принцип действия лабиринтного уплотнения базируется на теории динамики вихрей. Зигзагообразные гребешки лабиринта (1) клинообразными выступами (2) разбивают поток рабочего тела на две ветви, каждая из которых будет не только образовывать вихревую зону (3), но и, взаимодействуя с аналогичной ветвью, порождать дополнительные потери на смешение при взаимодействии образовавшихся зон. Причем, разноразмерные вихри будут образовываться по всей площади внешней поверхности гребешка. Такое создание вихревых зон позволит резко снизить пропускную способность лабиринта. Повышение запирающей способности одного гребешка лабиринта позволит снизить количество гребешков лабиринта, что снизит трудозатраты на изготовление лабиринта.