Сотовое уплотнение турбомашины
Использование турбостроение, в частности в уплотнениях сотового типа. Сущность изобретения в корпусе 1 установлено статорное коль до 2, на внутренней поверхности которого выполнены скошенные против направления потока утечек сотовые ячейки 3 На роторе 4 с радиальным зазором 5 установлено роторное кольцо 6 с сотовыми элементами 8 и 9, между которыми образован кольцевой паз 10 В корпусе 1 и роторном кольце 6 выполнена система отверстий 12-15 и кольцевых полостей 7 и 11, сообщенных с радиальным зазором 5 для организации дополнительных потоков рабочей среды внутри уплгтнения Зил.
СOI03 СОВГ» СКИХ
СОЦИАЛИСТИ »Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Р 1,» О3) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
-.: ; VII t
1-- < 1 4:Y1y)P б
/5 // г
А юг 1 (21) 4756683/06 (22) 09.11.89 (46) 23.07.92. Бюл. N.. 27 (71) Брянский институт транспортногно машиностроения (72) А.А.Климцов. Е.С.Зимин. С.А,Климцов и
В.Т.Перевезенцев (56) Патент США
М 4218006, кл, F 16 J 15/44, опублик,1980. (54) СОТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ТУРБОМАШИНЫ (57) Использование: турбостроение, в частности в уплотнениях сотового типа, Сущ„„. Ж,, 1749495 А1
5 установлено роторное кольцо 6 с сотовыми элементами 8 и 9, между которыми образован кольцевой паз 10. В корпусе 1 и роторном кольце 6 выполнена система отверстий 12-15 и кольцевых полостей 7 и 11, сообщенных с радиальным зазором 5 для организации дополнительных потоков рабочей среды внутри уплотнения. 3 ил. 1749495 Изобретение относится к турбостроеwe, а именно к уплотнениям сотового типа. Известно сотовое уплотнение турбомашины, содержащее гладкий ротор и расположенный с зазором статор, на котором закреплены сотовые ячейки. При этом в роторе на среднем участке уплотнения выполнена кольцевая канавка. Уплотнение данного типа по характеру движения газа через зазор относится к прямоточному. Расход газа через прямоточные уплотнения достаточно большой и поэтому по эффективности они уступают многим.типам уплотнений. Наиболее близким к предлагаемому является вращающееся уплотнение, содержащее корпус с установленным на нем статорным кольцом с выполненными íà его внутренней поверхности, скошенными против направления потока утечек, сотовыми ячейками и установленное напротив статорного кольца с образованием радиального зазора роторное кольцо. При этом оптимальный угол наклона ячеек составляет около 45, а оптимальная глубина ячеек определяется в зависимости от их ширины. В известном техническом решении воздействие уплотнения на поток утечки осуществляется недостаточно эффективно. Это связано с тем, что в процессе расширения газа в данном уплотнении не вся кинетическая энергия струи гасится в камерах сотовых ячеек, а некоторая ее доля переносится из одной сотовой ячейки в другую. В результате расход газа через уплотнение сильно возрастает. Кроме того, при эксцентричном положении ротора и статора в уплотнении данного типа возникают значительные аэродинами еские силы, приводящие к низкочастотной вибрации ротора. Вследствие указанных причин экономичность и надежность работы турбомэшины с уплотнениями данного типа снижаются. Целью изобретения является повышение экономичности и надежности работы турбомашины, Указанная цель достигается тем, что в сотовом уплотнении турбомашины, содержащем корпус с установленным нэ нем стэторным кольцом с выполненными на его внутренней поверхности, скошенными против направления потока утечек, сотовыми ячейками и установленное напротив статорного кольца с образованием радиального зазора роторное кольцо, закрепленное на роторе с образованием кольцевой полости, роторное кольцо снабжено двумя сотовыми элементами, размещенными на поверхности, обращенной к статорному кольцу, а в корпусе выполнена дополнительная коль20 25 кольцо 6 снабжено двумя сотовыми элементами 8 и 9, размещенными на поверхности, 50 45 цевая полость. Между сотовыми элементами на роторе образован кольцевой паэ, а в роторном кольце и корпусе выполнены входные и выходные отверстия, сообщающие соответствующие кольцевые полости с радиальным зазором, причем выходные OTверстия в роторном кольце расположены между выходными и входными отверстиями в корпусе, а кольцевой паз — напротив выходных отверстий в корпусе, На фиг.1 изобра>кено сотовое уплотнение, продольный разрез; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.1. Сотовое уплотнение турбомэшины содержит корпус 1 с установленным в нем статорным кольцом 2 с выполненными на его внутренней поверхности сотовыми ячейками 3, скошенными против направления потока утечек. Напротив статорного кольца 2 на роторе 4 с образованием радиального зазора 5 закреплено роторное кольцо 6. Между ротором 4 и роторным кольцом б образовано кольцевая полость 7. Роторное обращенной к статорному кольцу 2. Между сотовыми элементами 8 и 9 образован кольцевой паз 10 и в корпусе 1 выполнена дополнительная кольцевая полость 11. В роторном кольце 6 выполнены входные 12 и выходные 13 отверстия, сообщающие кольцевую полость 7 с радиальным зазором 5, а в корпусе 1 выполнены входные 14 и выходные 15 отверстия, сообщающие кольцевую полость 11 с радиальным зазором 5. Выходные отверстия 13 в роторном кольце б расположены между выходными 15 и входными 14 отверстиями в корпусе 1, а кольцевой паз 10 расположен напротив выходных отверстий 15 в корпусе 1, Во время работы турбомашины в сотовом уплотнении возникает перепада давлений, что приводит к утечке рабочей среды через радиальный зазор 5. Часть потока утечки вследствие вращения ротора 4 отбрэсывается сотовыми элементами 8 и 9 через радиальный зазор 5 в наклонные сотовые ячейки 3. поворачивается в них на угол около 180 и опять возвращается в радиальный зазор 5 под углом более 90О к основному потоку утечки. В результате смещения вытекающей из сотовых ячеек 3 рабочей среды и основного потока утечки расход последнего снижается, Перепад давлений в уплотнении создает дополнительный поток рабочей среды, проходящей через входные отверстия 12, кольцевую полость 7 и выходные отверстия f 74 È95 Фиг. 3 13. При этом в кольцевой камере 7 давление в окружном направлении выравнивается, в результате чего уровень аэродинамических возбуждающих сил, воздействующих на ро- . тор 4, уменьшается, 5 Из выходных отверстий 13 рабочая среда поступает в сотовый элемент 9 и выбрасывается из него в радиальный зазор 5 перпендикулярно основному потоку утечки, при этом давление дополнительного потока 10 утечки повышается за счет механической энергии ротора 4. В радиальном зазоре 5 потоки смешиваются. образуя результирующий поток, основная часть которого поступает в наклонные сотовые ячейки 3 и 15 сообщающиеся с ними входные отверстия 14. При этом давление во входных отверстиях 14 повышается, за счет чего создается дополнительный поток рабочей среды через кольцевую полость 11 и выходные отвер- 20 стия 15. Дополнительный поток рабочей среды из выходных отверстий 15 через наклонные сотовые ячейки 3 выбрасывается в кольцевой паз 10. В кольцевом пазу 10 происходит внезапное расширение основного 25 потока утечки и смешение его с дополнительным потоком рабочей среды, поступающей из выходных отверстий 15, при этом угол между основным и дополнительным потоками составляет более 90О. 30 В результате гидравлическое сопротивление уплотнения потоку утечки возрастает, а окружное распределение давления рабочей среды на ротор в уплотнении выравни. вается. Расход рабочей среды через ynnnr нение уменьшается и снижается уровень аэродинамических возмущающих сил. действующих на ротор. Это повышает экономичность и надежность работы турбомашины. Формула изобретения Сотовое уплотнение турбомашины, содержащее корпус с установленным в нем статорным кольцом с выполненными на его внутренней поверхности, скошенными против направления потока утечек сотовыми ячейками и установленное напротив статорного кольца с образованием радиального зазора роторное кольцо, закрепленное на роторе турбомашины с образованием кольцевой полости, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения экономичности и надежности в работе, роторное кольцо снабжено двумя сотовыми элементами, размещенными на поверхности, обращенной к статорному кольцу с образованием кольцевого паза между ними, при этом в корпусе выполнена дополнительная кольцевая полость, а в роторном кольце и корпусе выполнены входные и выходные отверстия, сообщающие кольцевые полости с радиальным зазором, причем выходные отверстия в роторном кольце расположены между выходными и входными отверстиями в корпусе, а кольцевой паз — напротив выходных отверстий в корпусе.
