ТОРЦЕВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к турбомашинам. Полезная модель может быть использована для уплотнения масляных полостей опор ротора турбомашины с шариковым подшипником газотурбинных двигателей и энергетических установок.
Наиболее близкое техническое решение торцевое контактное уплотнение опоры ротора турбомашины с шариковым подшипником, установленное на валу ротора турбомашины, содержащее втулку уплотняющую, направляющие штифты, втулку прижимную, к которой приклеено графитовое кольцо и кольца уплотнительные (Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 3. Газотурбинные двигатели, Авторы: Иноземцев А.А., Нихамкин М.А. и др., Издательство: Машиностроение, 2007, стр. 171, рис. 13.28 б).
В известном уплотнении усилие прижатия графитового кольца к торцу втулки прижимной задается осевыми пружинами по направляющим штифтам. На втулку прижимную дополнительно воздействует как на поршень давление наддува из предмасляной полости опоры, при этом, чем выше режим работы двигателя, тем больше давление в полости, а, следовательно, и сила, действующая на графитовое кольцо. Таким образом, в данной конструкции нельзя обеспечить оптимальное усилие на графитовом кольце во всем диапазоне режимов работы турбомашины. Большое значение силы на максимальных режимах работы турбомашины приводит к повышенному износу графитового кольца, а, следовательно, к снижению ресурса уплотнения.
Таким образом, данное уплотнение ограниченно по допустимому перепаду давлений, ресурсу и области применения в опорах турбомашин.
Для ограничения давления в предмасляной полости, а следовательно, и величины силы, действующей на графитовое кольцо на некоторых серийных авиационных двигателях в системе наддува устанавливают клапана. При повышении режима работы двигателя и достижении определенного значения давления наддува воздуха в предмасляной полости, срабатывает клапан и сбрасывается избыток давления.
Задачей заявленной полезной модели является создание торцевого контактного уплотнения вала ротора турбомашины, лишенного указанных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции, является снижение степени износа графитового кольца, за счет обеспечения значения постоянной величины силы действующей на графитовое кольцо на всех режимам работы двигателя и как следствие, уменьшение его износа, а следовательно, и повышение срока службы торцевого контактного уплотнения ротора турбомашины.
Указанный технический результат достигаются тем, что торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины, включающее вал ротора, шариковый подшипник, установленный на валу ротора турбомашины, содержащее втулку уплотняющую, втулку прижимную, графитовое кольцо, корпус уплотнений. На валу ротора установлен стакан с закрытой кольцевой полостью, в котором установлена втулка уплотняющая, а втулка прижимная выполнена как единое целое с корпусом уплотнений. Во втулке прижимной установлено графитовое кольцо, при этом один конец втулки уплотняющей контактирует с графитовым кольцом, а противоположный конец - с осевой пружиной, установленной в стакане с закрытой кольцевой полостью.
Такое конструктивное исполнение торцевого контактного уплотнения позволяет обеспечить постоянное усилие от втулки уплотняющей на графитовое кольцо во всем диапазоне рабочих режимов турбомашины.
Усилие прижатия втулки уплотняющей к графитовому кольцу задается только осевой пружиной на всех режимах работы турбомашины. При этом во всем диапазоне рабочих режимов давление воздуха в предмасляной полости не создает дополнительной силы на втулке прижимной.
Таким образом, во всем диапазоне рабочих режимов турбомашины на графитовое кольцо действует сила постоянной величины, и ресурс уплотнения не зависит от давления наддува предмасленной полости, что расширяет область применения данного контактного уплотнения ротора турбомашины.
Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображены:
- фиг. 1 - торцевое контактное уплотнение опоры ротора турбомашины с шариковым подшипником;
- фиг. 2 - увеличенный фрагмент торцевого контактного уплотнения.
Торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины содержит установленный на валу ротора турбомашины 1 стакан 2 с кольцевой закрытой полостью 3, в котором установлена втулка уплотняющая 4, на наружной поверхности которой выполнен паз, в который установлено уплотнительное кольцо 5. Втулка прижимная 6 выполнена как единое целое с корпусом уплотнений 7. Во втулке прижимной 6 установлено графитовое кольцо 8, контактирующее с втулкой уплотняющей 4. Один конец втулки уплотняющей 4 контактирует с графитовым кольцом 8, а противоположный конец контактирует с осевой пружиной 9. Между валом ротора двигателя 1 и корпусом уплотнений расположена предмасляная полость - 10, а на валу ротора 1 установлен шариковый подшипник 11.
Все перечисленные выше элементы вместе составляют - торцевое контактное уплотнение ротора турбомашины.
Устройство работает следующим образом. На всех режимах работы торцевого уплотнения усилие прижатия втулки уплотняющей 4 к графитовому кольцу 8 определяется только осевой пружиной 9. При этом давление воздуха в предмасляной полости 10 создает осевую силу, действующую на стакан 2 и на корпус уплотнений 7, а за счет того, что втулка уплотняющая 4 расположена в закрытой кольцевой полости 3 стакана 2 не создается дополнительное усилие на втулке уплотняющей 4.
Осевая сила от стакана 2 передается на внутреннее кольцо шарикоподшипника 11, а от корпуса уплотнений 7 на статор турбомашины.
Таким образом, ресурс уплотнения не зависит от давления наддува в предмасляной полости опоры, что позволяет увеличить ресурс уплотнения.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленной конструкции, является снижение степени износа графитового кольца за счет обеспечения постоянной величины силы, действующей на графитовое кольцо по режимам работы двигателя, и, как следствие, уменьшение его износа, а следовательно, и повышение срока службы торцевого контактного уплотнения ротора турбомашины.