RU2529278C1

RU2529278C1 - Inter-shaft radial-end contact seal

Info

Publication number: RU2529278C1
Application number: RU2013137357/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Еричев; Сергей Александрович Заваруев; Николай Владимирович Кикоть; Наталья Юрьевна Кикоть
Priority date: 2013-08-09
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2014-09-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: inter-shaft radial-end contact seal comprises two pressing bushes set on the inner shaft with sealing rings symmetrically to each other and able of axial displacement. Two graphite rings with their end surfaces contacting with the end surfaces of the outer shaft are installed in the sealing rings. A split spring ring is installed on the inner shaft between the pressing bushes and contacts with them by the conical surfaces.

EFFECT: reduced wear of graphite rings, simplified design of a seal, its improved reliability during operation.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, namely to seals of oil cavities of gas turbine engines and power plants.

В качестве наиболее близкого аналога выбрано торцевое контактное уплотнение, установленное на валу ротора турбомашины, содержащее втулку уплотняющую, направляющие штифты, втулку прижимную, кольца уплотнительные, графитовое кольцо (Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. Том 3. Газотурбинные двигатели, Авторы: Иноземцев А.А., Нихамкин М.А. и др., Издательство: Машиностроение, 2007, стр.171, рис.13.28 б).As the closest analogue, an end contact seal installed on the shaft of a turbomachine rotor, containing a sealing sleeve, guide pins, a pressing sleeve, sealing rings, a graphite ring (Fundamentals of Designing Aircraft Engines and Power Plants. Volume 3. Gas Turbine Engines, Authors: Inozemtsev A .A., Nikhamkin MA et al., Publisher: Mashinostroenie, 2007, p. 171, fig. 13.28 b).

В известном уплотнении усилие прижатия графитового кольца к торцу прижимной втулки задается осевыми пружинами по направляющим штифтам. Данное усилие постоянно на всех режимах работы и настроено на максимальный режим, поэтому на малых режимах работы происходит повышенный износ графитового кольца.In the known seal, the pressing force of the graphite ring to the end of the pressure sleeve is set by axial springs along the guide pins. This effort is constant in all operating modes and is set to the maximum mode, therefore, in small operating modes, increased wear of the graphite ring occurs.

Следует отметить, что для того, чтобы задать равномерное усилие прижатия графитового кольца к торцу прижимной втулки, требуется множество пружин с одинаковыми жесткостными характеристиками, что трудоемко и трудновыполнимо. Также из-за окружных температурных неравномерностей и присущих в работе допустимых перекосах ротора относительно статора прижимную втулку может заклинивать в районе направляющих штифтов, что приводит к раскрытию уплотнения (отсутствие в определенной зоне контакта между графитовым кольцом и ответной уплотняющей втулкой), вследствие чего теряется работоспособность уплотнения.It should be noted that in order to set the uniform pressing force of the graphite ring to the end face of the clamping sleeve, many springs with the same stiffness characteristics are required, which is laborious and difficult. Also, due to circumferential temperature irregularities and permissible distortions of the rotor relative to the stator in operation, the pressure sleeve may jam in the area of the guide pins, which leads to the opening of the seal (absence of a contact zone between the graphite ring and the reciprocal sealing sleeve), as a result of which the seal is not operable .

Кроме того, известное уплотнение ограничено к допустимому перепаду давлений, т.к. втулка прижимная работает как поршень под давлением наддува (полость справа), дополнительно изнашивая графитовое кольцо.In addition, the known seal is limited to an allowable differential pressure, because the pressure sleeve works like a piston under boost pressure (cavity on the right), additionally wearing a graphite ring.

Задачей заявленного изобретения является создание межвального радиально-торцевого контактного уплотнения, лишенного указанных выше недостатков.The objective of the claimed invention is the creation of an inter-shaft radial-end contact seal, devoid of the above disadvantages.

Техническим результатом, достигаемом при использовании заявленной конструкции, является снижение степени износа графитовых колец, упрощение конструкции уплотнения, повышение его надежности при работе и, как следствие, повышение срока службы заявленного торцевого уплотнения.The technical result achieved by using the claimed design is to reduce the degree of wear of graphite rings, simplify the design of the seal, increase its reliability during operation and, as a result, increase the service life of the claimed mechanical seal.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что межвальное радиально-торцевое контактное уплотнение содержит две прижимные втулки, установленные на внутреннем валу с уплотнительными кольцами симметрично относительно друг друга, выполненные с возможностью осевого смещения, в которых установлены два графитовых кольца, торцевые поверхности которых контактируют с торцевыми поверхностями наружного вала, при этом на внутреннем валу, между прижимными втулками, установлено разрезное пружинное кольцо, контактирующее с ними по коническим поверхностям.These technical effects are achieved by the fact that the inter-shaft radial-end contact seal contains two clamping bushes mounted symmetrically relative to each other on the inner shaft with the sealing rings, made with the possibility of axial displacement, in which two graphite rings are installed, the end surfaces of which are in contact with the end surfaces the outer shaft, while on the inner shaft, between the clamping sleeves, installed split spring ring in contact with them conically surfaces.

Такое конструктивное исполнение графитового уплотнения позволяет следующее.Such a design of the graphite seal allows the following.

При увеличении частоты вращения валов под действием центробежных сил увеличивается нагрузка на прижимные втулки, в которых установлены графитовые кольца, разрезным пружинным кольцом по коническим поверхностям. При этом радиальная нагрузка разрезного пружинного кольца будет равномерно оказывать усилие прижатия графитовых колец.With an increase in the shaft rotation frequency under the action of centrifugal forces, the load on the clamping sleeves in which the graphite rings are mounted is increased by a split spring ring on conical surfaces. In this case, the radial load of the split spring ring will uniformly exert a pressing force on the graphite rings.

А на пониженных режимах работы турбомашины снижается нагрузка на прижимные втулки, и, соответственно, на графитовые кольца, что снижает трение, а следовательно, повышаются срок службы и ресурс заявленного уплотнения в целом и расширяется его область применения по скоростным показателям.And at lower operating modes of the turbomachine, the load on the pressure sleeves, and, accordingly, on the graphite rings is reduced, which reduces friction, and therefore, the service life and resource of the claimed seal are increased in general and its field of application in terms of speed is expanded.

Также отсутствие осевых пружин упрощает конструкцию уплотнения и повышает его надежность.Also, the absence of axial springs simplifies the design of the seal and increases its reliability.

Регулировочная втулка, установленная на наружном валу между его торцевыми поверхностями, позволяет подбирать необходимую начальную радиальную нагрузку разрезного пружинного кольца.The adjustment sleeve mounted on the outer shaft between its end surfaces allows you to select the necessary initial radial load of the split spring ring.

На чертеже представлен продольный разрез заявленного межвального радиально-торцевого контактного уплотнения.The drawing shows a longitudinal section of the claimed inter-shaft radial-mechanical contact seal.

Межвальное радиально-торцевое контактное уплотнение содержит две прижимные втулки 1, установленные на внутреннем валу 2 с уплотнительными кольцами 3 симметрично относительно друг друга, выполненные с возможностью осевого смещения, в которых установлены два графитовых кольца 4, торцевые поверхности которых контактируют с торцевыми поверхностями 5 наружного вала, при этом на внутреннем валу 2, между прижимными втулками 1 установлено разрезное пружинное кольцо 6, контактирующее с ними по коническим поверхностям.The inter-shaft radial-end contact seal contains two clamping sleeves 1 mounted on the inner shaft 2 with sealing rings 3 symmetrically relative to each other, made with axial displacement, in which two graphite rings 4 are installed, the end surfaces of which contact with the end surfaces 5 of the outer shaft , while on the inner shaft 2, between the clamping sleeves 1 installed split spring ring 6 in contact with them on conical surfaces.

Также на наружном валу, между его торцевыми поверхностями 5, установлена регулировочная втулка 7.Also on the outer shaft, between its end surfaces 5, an adjustment sleeve 7 is installed.

Уплотнение собирается следующим образом. В наружный вал последовательно устанавливаются прижимные втулки 1, разрезное пружинное кольцо 6. Усилие контакта торцевых поверхностей 5 с графитовыми кольцами 4 регулируется втулкой 7. Этот пакет деталей затягивается гайкой.The seal is assembled as follows. Clamping sleeves 1, a split spring ring 6 are sequentially installed in the outer shaft. The contact force of the end surfaces 5 with the graphite rings 4 is regulated by the sleeve 7. This package of parts is tightened with a nut.

В процессе работы уплотнения за счет увеличения частоты вращения валов увеличивается центробежная сила разрезного пружинного кольца 6, которая преобразуется в усилие прижатия по торцевым поверхностям 5 графитовыми кольцами 4. Уплотнительные кольца 3 при этом должны удерживать за счет трения от кольцевого проворота прижимные втулки относительно внутреннего вала 2, позволяя при этом осевое смещение прижимных втулок 1 относительно внутреннего вала 2.During the operation of the seal, due to an increase in the shaft rotation frequency, the centrifugal force of the split spring ring 6 increases, which is converted into a pressing force on the end surfaces 5 of the graphite rings 4. The sealing rings 3 must thus hold the compression sleeves relative to the inner shaft 2 due to friction from the ring rotation while allowing axial displacement of the pressure sleeves 1 relative to the inner shaft 2.

Claims

1. An inter-shaft radial-end contact seal, characterized in that it contains two clamping bushings mounted on the inner shaft with the sealing rings symmetrically relative to each other, made with the possibility of axial displacement, in which two graphite rings are installed, the end surfaces of which are in contact with the end surfaces the outer shaft, while on the inner shaft, between the clamping sleeves, installed split spring ring in contact with them on conical surfaces.

2. The inter-shaft radial-mechanical contact seal according to claim 1, characterized in that on the outer shaft, between its end surfaces, an adjustment sleeve is installed.