Узел уплотнения покрывного диска рабочего колеса микротурбодетандера

СОЮЗ СОВЕТСКИХСООИАЛИСТИЧЕСКИРЕСГ 1 УБЛИК Г 16 1 15/44 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ МУ СВИДЕТЕЛЬ(57) Изобретение относится к лабиринтным . уплотнениям покрывных дисков турбомашин и обеспечивает снижение перетечек за счет более плотного размещения гребней на всей протяженности покрывного диска, а также простоту сборки за счет облегчения метрологического контроля, Узел уплотнения содержит компланарно расположенные гребни 2, которые дистэнционированы с помощью электропроводного материала 6. Гребни 2 защемлены в обечайке 7. Электропроводный материал 6 вдоль образующих конусов удален на фиксированную глубину. Уплотнение изготавливается по простой широко известной технологии, 1 ил.(5 ЯЕС КРЫВНОГО МИ КРОТУРГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Установки, машгенной техники. АИ.П.Усюкина, М.; Лмышленность, 19824) УЗЕЛ УПЛОТНДИСКА РАБОЧЕГОБОДЕТАНДЕРА 1574967 А 1Изобретение относится к лабиринт;пям уплотнениям и может быть использовало в лэбиринтных уплотнениях покрывных дисков микротурбодетандеров, в частносги в гелиевых турбодетандерах высокого давления,Цель изобретения - повышение эффективности уплотнения и упрощение процесса сборки и изготовления лабиринтного ,уплотнения покрывного диска раба гаго колеса радиально-осевого микротурбодетэн:дера.На чертеже изображено сечение турбо. ;детэндера с установленным в корпусе лабиринтным уг,лагнениемЛэбиринтное уплотнение покрывного диска рабочео колеса микротурбодетандера содержит установленные в корпусе 1 гребни 2, которые по внутреннему диаметру расположены с минимальным техноло:ическим зазором с сопрягаемым покрывным диском 3 рабочего колеса 4, Гребни 2 выполнены в виде компланэрно расположенных усеченных сопрягаемой поверхность о по всей длине покрывного диска 3 конусов 5, Гребни 2 дистанционированы электропроводным материалом б и защемлены в нарукной обечайке 7, На всем протяжении лабиринтного уплотнения вдоль конических образующих гребней 2 электропроводный материал б удален на фиксированную глубину 8,Б качестве дистэнционирующего электропроводного материала б можно испол ьзовать медь в виде конических шайб, полученнь 1 х осаживанием плоских шайб, вырубленных из тонкого листа или фольги медного проката). Гребни 2 можно выпал нить, например, из электроосакденного никеля. Обечайку 7 также можно выполнить изникеля,Изготовляют лэбиринтное уплогнение следующим образом.Вырубают из мсдного тонколис;ового проката шайбы с припуском по наружному и внутоеннему диаметрам, Осаживают и; в коническом штампе, Затем либо наносят электрогэльваническим способом, например никелевое покрьгтие требуемой 1 олщи" ны, либо напыляют на магнетронных установках покрытие, Причем покрытие можно наносить на одной стороне или по всем поверхностям каждой конической шайбьь Для колес турбодетандера диаметром 4-10 мм в зависимости от типа рабочего колеса протяженность покрывного диска колеблется от 2 до б мм, Толщина покрытия выбирается в зависимости ат перепада давления от 10 до 100 мкм,Конические шайбы с нэнесенным покрытием собирают стопкой, нэпрессовывают по внутреннему диаметру нэ оправку и фиксиру,от, затем протачивэют по нэружно,-;у диаметру до вскрытия материала шайб.При этом диаметр должен быть меньше посадочного диаметра расточки в корпусе 1 под лабиринтное уплотнение. Далее осуществляют избирательное травление электро проводного материала по внешнемудиаметру на глубину 0,2 - 0,5 мм. Г 1 ри этом на внешнем диаметре повляются конические кольцевые гребни высотой 0.2 - 0,5 мм, Это необходимо для надежной фиксации 5 гребней в обечайке, так как никелевое покры гие после прерывания процесса обладает очень слабой эдгезией к следующему сло,о, в противном случае, т,е. если не осуществлять защемление гребней, происхо дит расслэивэние стопки конических шэибпо наружному диаметру. Формирование наружной обечэйки,обеспечивающей защемление конических 25 гребней и их фиксацию, можно осуществить, напримео, методами гальванопластического формирования. Затем на оправке производится обработка посадочной и сопрягаемой с покрывающим дискам пове рхностей за одну установку, чемобеспечивается минимум погрешностей изготовления, что в дальнейшем упрощает процесс сборки. Метрологический контроль, например, по пятну контакта, после 35 операции совместной притирки сопрягэемых поверхностей лабиринтного упло 1 нения возмо.кен, так как сопрягэемая поверхность лабиринтного уплотнения гладкая, что существенно упрощает процесс 40 доводки. Заключительной операцией является избирательное травление электропроводного материала дистанционирующих шайб, При этом гребни освобождаются от подложки из электропроводного материала 15 с острыми входными и выходными кромками без заусенцев и задиров. Травление или вводное растворение на фиксированную глубину вдаль конических образующих гребней осуществляют по времени нэ зэ данну,о глубину одновременно для всегоуплотнения, чем обеспечивается фиксированная глубина удаления электропроводного материала на всей протяженности п акры вного диска. Оптимал ьн ая глубина 55 удаления или время процесса растворенияэлектропроводного материала определяе- ся расчетным или экспериментальным путем. Электролит, в котором можно осуществить формообразование гребней, сбычный.Составитель Ю.КубиткинТехред М.Моргентал Корректор Н.Ренская Редактор И.Касардд Заказ 1774 Тираж 570 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Лабиринтное уплотнение работает следующим образом,Газ высокого давления устремляется в зазор между первым греб ем 2 и поверхностью покрывающего диска 3. Затем прсисходят внезапное расширение сечения и завихрение потока, что сопровождается потерей энергии, В дальнейшем процесс по.вторяется при прохождении следующего гребня.В конструкции лабиринтного уплотнения может применяться не только пара медь и никель. Так можно использовать титан в качестве дистанцианирующего материала и подложки для гребней из алмазной пленки, полученной осаждением из газовой фазы, с последующим частичным растворением титана в 50-ной Н 250 при =95 С. В качестве подложки может использоваться сталь, на которую осаждают нитрид титана или двуокись циркония, с последующим формированием обечэйки из материала гребней, В обоих этих случаях подложку можно удалить на фиксированную глубину в смеси азотной и соляных кислот.В конструкции лабиринтного уплотнения общим является то, что материал дистанционирующих элементов используется как подложка для формирования гребней, фиксирующая обечайка выполняется из материала гребней, а формообразование собственно гребней осуществляется удалением части дистанцианирующего элемента подложки),Устройство лабиринтного уплотнения покрывного диска рабочего колеса турбодетандера обладает достаточно простой технологией изготовления, что обеспечивает возможность размещения по длине профиля покрывного диска до 50 - 100 гребней на 1 мм, а следовательно, гидравлическое сопротивление уплотнения при прочих равных условиях существенно выше, чтоособенно важно при работе на гелии5 в турбодетандерах высокого давления,так как для гелиевых турбодетандеровТрао=4,5 - 20 к) высокого давления даженезначительные потери холодопроизводительности приводят к резкому возрастанию10 потребляемой мощности,Выполнение гребней в виде усеченныхконусов, напоимер, с углом при вершине.равным сумме улов установки входной ивыходной кромок покрывного диска, позво 15 ляет поддерживать отношение длины уплотняемого участка к шагу гребней практическинеизменным, что наряду с высокой достижимой плотностью установки гребней обеспечивает снижение утечек и повышение КПД20 детандера. Простота сборки обеспечивается легкостью метрологического контроля попятну контакта. Формула изобретения 25 Узел уплотнения покрывного диска рабочего колеса микротурбодетандерэ, содержащий установленные в корпусе гребни по внутреннему диаметру, которые расположены с минимальным технологическим зазо ром с поверхностью покрывного диска, о тлича ющийся тем, что,сцельюповышения эффективности уплотнения и упрощенля процесса сборки, в корпусе установлена обечайка, гребни выполнены в виде компла нарно расположенных усеченных поверхностью по всей длине профиля длска конусов, между которыми установлены злементы из электропроводного материала и защемлены в обечайке, причем на всем протяжении уп лотнения вдоль образующих коническихгребней электропроводный материал удален на одинаковую глубину.