Щеточное уплотнение

(19 3 15/ ОБРЕТЕ Сд ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение м.б. использовано в уплотнениях вращающихся валов авиационных газотурбинных двигателеи. Це ния - повышение надежности щ лотнения. В корпусе 1 по размещены пучки проволочек (П женных в перпендикулярной о вала 4 плоскости и под углом цилиндрической поверхности выполнены из разных материа териала с более высоким коз теплопроводности располож пучков. П из материала с бол значением модуля упругости - обеспечивает более высокую ж го пучка. 3 ил,ль изобретееточного уп. окружности ) 2, располоси вращения к наружной вала 4, П 2 лов. П из маффициентом ены внутри ее высоким снаружи, что есткость всеИзобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям вращающихся валов авиационных газотурбинных двигателей.Цель изобретения - повышение надежности уплотнения.На фиг,1 показано щеточное уплотнение; на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1. Уплотнение состоит из корпуса 1 из пучков проволочек 2, Корпус 1 закреплен в не- вращающемся корпусе 3, охватывающем вращающийся вал 4, Пучки проволочек размещены равномерно по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала и закреплены одним концом в корпусе 1, а другим концом касаются наружной цилиндрической поверхности вала 4. При этом проволочки наклонены к поверхности вала 4 в направлении вращения. Уплотнение набрано из пучков, центральные проволочки 5 которых выполнены из материала с более высоким коэффициентом теплопроводности, а наружные - из материала с более высоким модулем упругости, Уплотнение разделяет полость 7 с высоким и полость 8с низким давлениями рабочей среды.Уплотнение работает следующим образом.Щетка, состоящая из набранных по окружности пучков проволочек с последующим осевым поджатием и закреплением в корпусе уплотнения 1, перекрывает проходное сечение между корпусом 3 и валом 4, что приводит к уменьшению утечек из полости 7 в полость 8, Чем плотнее набрана щетка, тем меньше утечки, так как уменьшается проницаемость щетки и возрастает ее гидравлическое сопротивление. В то же время, при контакте проволочек 2, расположенных под углом к поверхности вала в сторону вращения, с радиальной поверхностью вала 4 возникает трение и выделяется тепло. В случае применения щеточного уплотнения в авиационном газотурбинном двигателе изза высокой температуры рабочей среды щетка должна быть изготовлена из жаропрочного, износостойкого материала, обладающего высоким модулем упругости. Это обусловлено как требованием высокого ресурса, так и демпфирующими характеристиками уплотнения, существенно улучшающими динамическое состояние ротора, что очень важно для авиационных двигателей, Последнее обстоятельство указывает на необходимость повышения плотности щетки.Однако это приводит к увеличению точек контакта щетки с валом и, как следствие, к увеличению выделяющегося тепла. Проволочки из материала, обладающего высоким модулем упругости при высокой температуре (характерной для авиационного двигателя), обладают низким коэффициен том теплопроводности и высоким коэффициентом трения при контакте с металлической поверхностью вала, Все это приводит к существенному нагреву проволочек в зоне контакта и снижает надежность уплотнения 10 (проволочки могут свариться между собой,расплавиться и, наконец, просто выгореть), Традиционный путь повышения надежности - уменьшение плотности щетки.Это, во-первых, уменьшает число точек 15 контакта и количество выделяющегосятепла. Во-вторых, уменьшается гидравлическое сопротивление щетки и возрастают утечки, которые "снимают" тепло с проволочек за счет конвективного тепло обмена. Недостатком является то, чтосъем тепла происходит только на небольшом расстоянии от поверхности вала, так как проволочки выполнены из материала с нзиким коэффициентом теплороводно сти и тепло не расптространяется по всейдлине проволочки. А самое главное, из-за увеличения утечек уплотнение хуже выполняет свои функции. Выполнение же щетки из пучков проволочек с разными свойствами 30 позволяет повысить надежность уплотнения без уменьшения герметичности, Наружный слой проволочек 6 в пучках выполнен из традиционно применяемых материалов, а внутренние проволочки 5 выполнены из ма териала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из материала с содержанием меди. Такие материалы обладают малыми коэффициентами трения при взаимодействии с металлической по верхностью вала, что приводит к уменьшению выделяющегося тепла при их контакте с валом, Благодаря же их теплопроводным свойствам, проволочки 5 отводят тепло от разогревшейся поверхности вала 4 и от ра зогревающихся частей проволочек 6 к массивным корпусам 1 и 3 (емкостное охлаждение) и к более холодным наружным частям проволочек, что,позволяет увеличить конвективный съем тепла с большей повер хности проволочек 5. Таким образом, обеспечивается приемлемая температура проволочек 5 в зоне контакта без увеличения утечек, Так как более "мягкие" проволочки 5 находятся внутри пучка из 55 проволочек 6, материал которых обладаетвысоким модулем упругости, то этим обес печивается высокая жесткость всего пучкаи, следовательно, всей щетки; То есть такое исполнение не скажется сильно на упругих и демпфирующих свойствах щетки, не сниЗаказ 2381 Тираж 450 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 зит функциональной способности уплотнения.Применение предлагаемого устройства в качестве уплотнения вращающегося вала авиационного газотурбинного двигателя позволит обеспечить высокую надежность уплотнения при низких утечках рабочего тела.Формула иэоб ретен и я Щеточное уплотнение, содержащее размещенные по окружности в корпусе пучки проволочек, расположенных в перпенди-.- кулярной оси вращения вала плоскости и.под углом к наружной цилиндрической поверхности вала, отл и ч а ю щ ее с я тем.5 что, с целью повышения надежности уплотнения, проволочки выполнены из разных материалов, причем проволочки из материала с более высоким коэффициентом теплопроводности расположены внутри пучков, а 10 проволочки из материала с более высокимзначением модуля упругости - снаружи,