Устройство защиты уплотнения вала привода агрегата
Изобретение относится к авиационному двигателестроению и может быть использовано в общем машиностроении. В устройстве защиты уплотнения вала привода агрегата, включающем коллекторную систему с дренажными полостями для слива рабочих жидкостей, в которой уплотнение состоит из вращающегося кольца, расположенного на валу, и неподвижного узла уплотнения, размещенного в корпусе коробки приводов агрегата. Каждая из двух дренажных полостей, разделенных диафрагмой, связана перепускным каналом и соответствующим трубопроводом с дренажной емкостью, а каждая дренажная емкость подключена к эжектору и сливному устройству. Между неподвижным узлом уплотнения и корпусом коробки приводов агрегата расположены два уплотнительных кольца, химически стойкие к соответствующим рабочим жидкостям. Изобретение направлено на повышение надежности работы уплотнений приводов агрегатов авиационных двигателей и создание условий, при которых появляется возможность контролировать работоспособность уплотнений. 1 ил.
Изобретение относится к авиационному двигателестроению и может быть использовано в общем машиностроении.
Известно устройство насосного агрегата с торцовым уплотнением (RU 2146777, F04B 13/06, F04B 29/62, 2000 г.).
Недостатком известного устройства является то, что в его конструкции отсутствует дренаж из полости, находящейся между торцовым уплотнением и электродвигателем, что может привести к выходу из строя устройства из-за попадания перекачиваемой жидкости во внутренние полости электродвигателя.
При эксплуатации авиационных двигателей происходит естественный износ как торцовых, так и радиальных уплотнений. От степени износа уплотнений зависит величина утечки авиационных (рабочих) жидкостей через них. Смешение разнородных рабочих жидкостей, отводимых в дренаж, происходит с образованием смеси, которая далее способствует разрушению деталей уплотнений, а также приводит к закупориванию дренажных каналов.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому является устройство торцового уплотнения с заборным устройством, выполненным в виде цилиндрической втулки, которая закреплена на корпусе и размещена между буртом кольцевой камеры и ступицей вращающегося кольца с образованием между ними концентрических щелей (SU 1596160, F16J 15/34, 1990 г.).
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является отсутствие возможности контроля исправности торцового уплотнения вала, а износ поверхности трения кольца, подвижного в осевом направлении, может привести к касанию радиальных спиральных канавок с его поверхностью и перекрытию поступления охлаждающей жидкости. Устройство не позволяет осуществлять диагностирование состояния уплотнения привода агрегата и уплотнения самого агрегата.
Техническая задача заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения сбора и удаления рабочих жидкостей, контроля и диагностирования состояния уплотнения вала.
Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве защиты уплотнения вала привода агрегата, включающем коллекторную систему с дренажными полостями для слива рабочих жидкостей, в которой уплотнение состоит из вращающегося кольца, расположенного на валу, и неподвижного узла уплотнения, размещенного в корпусе коробки приводов агрегата, согласно изобретению каждая из двух дренажных полостей, разделенных диафрагмой, связана перепускным каналом и соответствующим трубопроводом с дренажной емкостью, а каждая дренажная емкость подключена к эжектору и сливному устройству, причем между неподвижным узлом уплотнения и корпусом коробки приводов агрегата расположены два уплотнительных кольца, химически стойкие к соответствующим рабочим жидкостям.
Изобретение направлено на повышение надежности работы уплотнений приводов агрегатов авиационных двигателей и создание условий, при которых появляется возможность контролировать работоспособность уплотнений, то есть выполнять диагностику работы как агрегата, так и его привода.
На чертеже представлено заявляемое устройство.
Корпус коробки приводов 1 собран с колесом зубчатым 2. На зубчатое колесо 2 установлено уплотнительное кольцо 3, подвижное контактное кольцо 4, которое закреплено гайкой 5, имеющей сгонную резьбу 6 для предотвращения проникновения масла из коробки приводов. Внутри корпуса коробки установлено неподвижное торцовое уплотнение 7. Узел уплотнения 7 контактирует с подвижным кольцом 4 по поверхности 8. Узел уплотнения 7 по радиальной поверхности 9 контактирует с уплотнительными кольцами 10 и 11, химически стойкими соответственно к маслу, применяемому в коробке приводов 1, и рабочей жидкости, применяемой в агрегате 12, который установлен на переходнике 13. Для дренажа утечек масла в коробке приводов 1 выполнен перепускной канал 14. Переходник 13 имеет диафрагму 15 со щелевым уплотнением 16 между зубчатым колесом 2. В переходнике 13 имеются перепускные каналы 17 и 18. Переходник 13 образует с корпусом коробки приводов 1 и диафрагмой 15 дренажную полость 19, в которую в случае утечек через торцовое и радиальное уплотнение поступает масло из коробки приводов 1. Агрегат 12 имеет торцовое уплотнение 20 и стенку корпуса 21. Переходник 13 с диафрагмой 15 и стенкой 21 образует дренажную полость 22, в которую в случае утечки через уплотнения агрегата 12 поступает рабочая жидкость. Каналы 14, 17 и 18 трубопроводами 23 и 24 соединены с отдельными дренажными емкостями 25 и 26. Каждая емкость имеет сливные устройства 27, 28 и эжекторы 29, 30.
Устройство работает следующим образом.
Колесо зубчатое 2 вращается в коробке приводов 1 через кинематическую цепь от ротора компрессора двигателя и приводит во вращение агрегат 12, при этом узел торцового уплотнения 7 с уплотнительными кольцами 3, 10 и подвижным контактным кольцом 4 препятствуют проникновению масла из коробки приводов 2 в дренажную полость 19. В процессе эксплуатации происходит износ контактирующих поверхностей кольца 4 и узла уплотнения 7 в месте контакта 8. Кроме этого, происходит износ уплотнительных колец 3, 10, 11 и изменение их формы вследствие влияния на них таких факторов, как повышенное давление и химическое воздействие масла. Это приводит к увеличению утечки масла из внутренней полости коробки приводов 1 в дренажную полость 19. Те же факторы приводят к увеличению утечки рабочей жидкости из агрегата 12 в дренажную камеру 22.
При работе двигателя в каналах дренажной системы эжекторами 29 и 30 поддерживается разрежение, достаточное для удаления утечек, проникающих в камеры 19 и 22 (в том числе выше нормативных), поэтому масло и рабочая жидкость в дренажных полостях, каналах, трубопроводах и дренажных емкостях не скапливаются, а удаляются в атмосферу.
В момент выключения двигателя эффект эжекции дренажируемых жидкостей снижается до исчезновения, при этом ротор компрессора двигателя по инерции продолжает вращаться и приводить в движение качающую ступень агрегата 12, а также качающую ступень масляного насоса двигателя (не показан). В этот момент происходит наполнение дренажных полостей 19 и 22, каналов 14, 17, 18 соответствующими жидкостями, которые по трубопроводам 23 и 24 сливаются в дренажные емкости 25 и 26. Давление рабочей жидкости в агрегате 12 во много раз превышает давление паров масла во внутренней полости коробки приводов 1, поэтому рабочая жидкость агрегата 12 стремится проникнуть в дренажную полость 19 и полость коробки приводов 1. Для исключения попадания ее в коробку 1 используется щелевое уплотнение 16 и сгонная резьба 6 на гайке 5. В то же время химически стойкое к рабочей жидкости кольцо 11 защищает кольцо 10, химически стойкое к маслу, используемое в коробке 1. После полета самолета выполняют обслуживание двигателя. При этом масло и рабочую жидкость сливают соответственно через сливные устройства 27 и 28. По количеству слитых масла и рабочей жидкости определяют исправность узла уплотнения 7 коробки приводов 1 и торцового уплотнения 20 агрегата 12 и эксплуатируют уплотнения по состоянию. Если обнаруживают превышение нормативного значения слившихся масла и/или жидкости, то выполняют замену деталей и сборочных единиц уплотнения вала привода агрегата и/или самого агрегата.
Устройство защиты уплотнения вала привода агрегата, включающее коллекторную систему с дренажными полостями для слива рабочих жидкостей, в которой уплотнение состоит из вращающегося кольца, расположенного на валу, и неподвижного узла уплотнения, размещенного в корпусе коробки приводов агрегата, отличающееся тем, что каждая из двух дренажных полостей, разделенных диафрагмой, связана перепускным каналом и соответствующим трубопроводом с дренажной емкостью, а каждая дренажная емкость подключена к эжектору и сливному устройству, причем между неподвижным узлом уплотнения и корпусом коробки приводов агрегата расположены два уплотнительных кольца, химически стойкие к соответствующим рабочим жидкостям.
