Щелевое уплотнение вала высокотемпературной полости машины

(21) 4315554/ (22) 14.10.87 (46) 30.05.89. (71) Государс ский институт(53) 62-762(08 (56) Патент Вюл.20 венный научно-исследгражданской авиациитонов8.8) ате кл. 277 - 53, НИЕ ВАЛА ПОЛОСТИ Фиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМЪ/ СВИ США3603599,1971.(57) Изобретение относится к щелевым уплотнениям, в частности к уплотнениям валов высокотемпературных полостей машин. Целью изобретения является повышение надежности и снижение утечек путем поддержания радиального зазора рабочей щели на заданной величине. Шелевое уплотнение вала 1 содержит уплотнительный элемент 2 ЯО 1483133 в корпусе 3, при этом вал 1 и элемент 2 образуют между собой рабочую щель 4. Уплотнительный элемент 2 снабжен теплоизоляционнь 1 м покрытием 5, в элементе 2 выполнены тепловые трубы 6, сообщенные с полостью 7 высокой температуры, а также охлаждающие каналы, сообщенные с коробом 9 и патрубком 10 подвода охлаждающего воздуха. Каналы через радиальные отверстия и жиклеры сообщены с рабочей щелью 4. При изменениях температуры деталей уплотнения происходит изменение радиального зазора щели 4. Уменьшение зазора будет вызывать уменьшение расхода охлаждающего воздуха через уплотнительный элемент 2 и, как следствие этого, увеличение его температуры и радиальных размеров. Увеличение радиального зазора д будет приводить к противоположным результатам. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.Изобрегене относится к шелевым уплот 11 сниям, в частности к уплотнениям валов высокотемпературных полостей машин, и может быть использовано В машиностроении, энергетике, турбострос:1 ии. 5Цель изобретения - повышение надекности я снижение утечек путем поддер; жзния 1 здзльного зазора рзбочеЙ пыли нз заданной величине.11 З фяг. 1 показано уплотнение, общий Впд (разрез А А на фг. 3); на фиг, 2 - разрез Б - с на фиг. 3; на фиг, 3 - разрез Г Б на фиг. 2; на фиг. 4 -- уплотнение, п(имер ис 11,не 15Щслевос уплотнение вала 1 содержит уилотнительный элемент 2 в корпусе 3, при 5 этом Вал 1 и элемент 2 образуют между собой сил.ар я: ескую рабоцуо цель 4. Улотигольный элемет 2 снабжен теплозолясо 1 Иым пок,ытяем 5, например. Ксраыичсского 1 яп 1, 1 реп 51 тств 110 нИх Случ 1 йному подводу 1 Отводу тсплз От элсмс.н. та 2. В элемстс 2 выполнены тспловь 1 с трубы 6, сооб 1 це 1 ныс с полостью 7 высокой тсм пер 1 гуры, Откссз тсплОВОЙ пОтОк с мсныпим со 11 ротивленисм, чем через изоляцю 5, проникает внутрь тела уплотнитель 1 гого элемента 2 и нагревает его, Элемент 2 снабжен также охлаждающими кзнзлзмя 8, сообшснными с коробом 9 и пзтруоком 10 подвода охлакдаюшего Воздуха. Каналы 8 через радиальные отверстияи жиклеры 12 сообщены с рабочей 30 целью 4 улотсия. Радиальный зазор а целя 4 уп,о 1 нсни 51 Выбирают таким, чтооы ОН СООТВСТСТВОВЗ,1 ЧЕТВЕРТИ ДИЗМЕТРЗ 1 жиклсрз 12. В этом слуцае плошадь Е- проходного сечения жиклера 12 равна плошади Г проходного сечения боковой по. 35 верхности цилиндра диаметром О в щели 4 Высотой а. Если з:1 зор измепяется па некоторую вс личину, т и площадь Е: меняется по сравнению с плопсзлью Е жиклера. Уменьшение зазора вызывает уменыпение расхода охлаждающего воздуха через уплотнительный элемент 2 и, как следствие, увеличение его температуры и радиальных размеров, Увеличение радиального зазора приводит к противоположным результатам. Тепловые трубы 6 преимущественно чередуются с охлакдаюшими каналами 8, равномерно распоеделяясь в теле элемента 2.1-1 З внутренней поверхности элемента 2, обращенной к валу, нанесен легкоистирз емый при касании слой 13 вещества с антифрикционными свойствами.При исполнении уплотнения согласно фиг. 4 в корпусе 3 уплотнительный элемент 14 Выполнен в виде отдельной кольцевой детали, центрированной относительно 55 1(орпуса 3 и крышки 15 при помоши радиально цснтрируюших элементов 16, входяших в радиальные пазы 17. При таком креплении элемент 14 свободно расширяется в радиальном направлении под действием перепада температур, сохраняя центровку относительно оси машины и концентричность радиального зазора а щели 4 уплотнения и 1 ри низких, и при высоких температурах.Каналы охлаждения элемента 14 целесообразно выполнять на наружной части элемента 14 в виде многозаходной спиральной нарезки 18, з тепловые трубы 6 частично могут быть выполнены в виде радиальных плоских щелей 19, рззрезаюших внутреннюю часть элемента 1 на ряд сегментов.Устройство работает следуюшим образом.При изменениях температуры деталей уплотнения, напримср, на нестацяонарных ре,жимах пр разных скоростях прогрева ротора я стзтора происходит изменение радиального зазора а шели 4.Г 1 ри уменьшении зазОГз а расход охлзждз:Ошего уплот 11 сяе Воздуха через жиклеры 12 начинает уменьшаться, степень охлакдения уплогнительного элемента 2 (14) также уменьшается и уплотнительный элемент 2 илн 14 разогревает и увеличивает свои радиальные размеры. Разогрев осушествляется при проникании тепла из полости 7 по тепловым трубам 6 и шелям 19 в сегменты я далее в тело уплотнительного элементы 2 (14) при ухудшении теплоотвода от элемента 2 (4) В каналы 8 (18) охлакдения. Ухудшение Охлаждения в этих кана. лах происходит из-за падения скорости потока охлаждающего воздуха и сникения коэффициентов теплоотдаци. Повышение температуры уплотнительного элемента пр- водит к увеличению зазора а.Увеличение зазора а обусловливает увеличение расхода охлакдаюшего воздуха в каналах 8 (18) и, как следствие, охслак.дсние элемента 2 (14), его тепловое сжзтис и уменьшение зазора сс до величины, близкой к заданной соотношением диаметра О жиклера и величины зазора а.Форлула изобретения 1. Щелевое уплотнение вала высокотемпературной полости машины, содержащее корпус, уплотнительный элемент, отделяюший высокотемпературную полость от других полостей, каналы воздушного охлаждения, выходящие в рабоцую шель уплотнения, отлича 1 ощееся тем, что, с целью повышения надежности я снижения утечек путем поддержания радиального зазора в шели на заданном уровне, в уплотнительном элементе выполнены тепловые каналы, сообшенные с уплотняемой полостью и расположенные в теле уплотнительного элемента, на наружных поверхностях которого нанесены тепло- изолирующие покрытия, а в каналах воздушного охлаждения на выходе в рабочую1483133 г.2 щель выполнены жиклеры, диаметр которых по крайней мере в четыре раза больше размера радиального зазора щели.2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что тепловые каналь 1 выполнены в виде радиальных прорезей на внутренней части уплотнительного элемента, а каналы воздушного охлаждения выполнены в виде многозаходной спиральной нарезки на наружной части уплотнительного элемента. 3 Уплотнение по пп. 1 и 2 отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет обеспечения свободного радиального теплового расширения уплотнительного элемента без потери центровки относительно оси машины, уплотнительный эпемент выполнен в виде кольцевой детали, сцентрированной в корпусе посредством фиксирующих элементов.Составитель А, ФроловРедактор А. Огар Техред И, Верес Корректор Т. КолбЗаказ 2803/30 Тираж 721 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101