Щеточное уплотнение роторов

Полезная модель относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям вращающихся роторов авиационных двигателей и может быть использовано в газотурбостроении.

Щеточное уплотнение роторов содержит корпус и размещенные в корпусе ряды уплотняющих проволочек, одни из которых выполнены из материала с наиболее высоким коэффициентом теплопроводности, а другие - с наиболее высоким значением модуля упругости. Уплотняющие проволочки с различными свойствами уложены в каждом ряду в чередующейся последовательности. Использование полезной модели позволит увеличить ресурс работы щеточного уплотнения за счет улучшения отвода тепла с поверхности ротора.

Илл. - 2

Полезная модель относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям вращающихся роторов авиационных двигателей и может быть использовано в газотурбостроении.

Известно щеточное уплотнение ротора компрессора, уплотнительные элементы которого выполнены в виде капиллярных трубок, заполненных антифрикционным материалом. (RU а.с. 1725609, кл. F16J 15/16 от 30.07.1990 г.)

Недостатком этого устройства является то, что из-за большого разогрева упругих капиллярных трубок при касании с быстро вращающимся ротором, последние теряют упругость, что вызывает резкое увеличение утечек рабочего тела и соответственно снижение ресурса работы.

Известно щеточное уплотнение компрессора (RU пат. 2232324 С2, кл. F16J 15/16 от 07.08.2000), которое содержит пакет капиллярных трубок из антифриционного материала с вставленными внутри проволочками из упругого материала. Пакет закреплен с одного конца, свободен с другого и зафиксирован между опорными кольцами.

Недостатком данного устройства является значительная сложность изготовления щетки, так как перед укладкой в пакет требуется протаскивать каждую проволочку сквозь трубочку.

Наиболее близким по своей сущности является щеточное уплотнение роторов, содержащее корпус с рядами уплотняющих проволочек, одни из которых выполнены из материала с наиболее высоким коэффициентом теплопроводности, а другие - с наиболее высоким значением модуля упругости. Проволочки собраны в пучки. Проволочка из материала с более высоким коэффициентом теплопроводности расположена внутри пучка, а окружающие проволочки - из материала с более высоким значением модуля упругости. (RU а.с. 1665136 F16J 5/16 от 11.07,1991).

Недостатком известного изобретения является низкий ресурс работы из-за перегрева щеток, вызванного недостаточным отводом тепла от пучков проволочек, поскольку теплоотводящих проволочек при таком раскладе недостаточно.

Заявленное предложение отличается от известного тем, что уплотняющие проволочки с различными свойствами уложены в каждом ряду в чередующейся последовательности.

Техническим результатом использования предлагаемого технического решения является увеличение ресурса работы щеточного уплотнения за счет улучшения отвода тепла от ротора.

Технический результат достигается тем, что в щеточном уплотнении роторов, содержащем корпус с размещенными в нем рядами обладающих различными свойствами уплотняющих проволочек, одни из которых выполнены из материала с наиболее высоким коэффициентом теплопроводности, а другие - с наиболее высоким значением модуля упругости, при этом различающиеся свойствами уплотняющие проволочки уложены в каждом ряду в чередующейся последовательности.

Уплотняющие проволочки в рядах укладывают парами, в каждой из которых одна из проволочек выполнена из материала с антифрикционными свойствами и высоким коэффициентом теплопроводности, а другая - с более высокими упругими свойствами.

На фиг.1 показано щеточное уплотнение ротора, выполненное из уплотняющих проволочек, обладающих различными свойствами. На фиг.2 - сечение по А-А, где показаны ряды с различными свойствами уплотняющих проволочек щеточного уплотнения, плотно уложенных в корпусе в чередующейся последовательности.

Щеточное уплотнение состоит из корпуса 1 с уплотняющими проволочками, одни из которых 2 - выполнены из материала с наиболее высоким коэффициентом теплопроводности, а другие 3 - с наиболее высоким значением модуля упругости. При изготовлении щеточного уплотнения различающиеся свойствами уплотняющие проволочки укладывают парами в каждом ряду в чередующейся последовательности. Проволочки размещают равномерно по окружности в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора и закрепляют одним концом в корпусе 1. Другой конец каждой проволочки касается поверхности ротора 4. При этом проволочки наклонены к поверхности ротора 4 в направлении вращения. Щеточное уплотнение разделяет полость 5 с высоким и полость 6 с низким давлениями рабочей среды. Чем плотнее набрано щеточное уплотнение, тем меньше утечки рабочей среды, так как уменьшается проницаемость щеточного уплотнения и возрастает ее гидравлическое сопротивление.

Щеточное уплотнение работает следующим образом.

При контакте уплотняющих проволочек 2, 3, расположенных под углом к поверхности ротора в сторону вращения, возникает трение с поверхностью ротора 4 и выделяется тепло. Нагрев проволочек в зоне контакта снижает надежность самого уплотнения (проволочки могут свариться между собой, расплавиться или же просто выгореть). Благодаря теплопроводным свойствам проволочки 2 отводят тепло от разогревшейся поверхности ротора 4 и от разогревающихся частей проволочек 3 к корпусу 1 и более холодным наружным участкам проволочек 2, 3, что позволяет увеличить конвективный съем тепла со всей поверхности проволочек. Таким образом, обеспечивается приемлемая температура проволочек 2, 3 в зоне контакта без увеличения утечек рабочей среды. В то же время "жесткие" проволочки 3 обладают высоким модулем упругости, способствуя тем самым повышению жесткости всего щеточного уплотнения. Использование предложенного технического решения позволит увеличить ресурс работы щеточного уплотнения за счет улучшения теплоотвода с поверхности ротора.

Щеточное уплотнение роторов, содержащее корпус с размещенными в нем рядами уплотняющих проволочек, одни из которых выполнены из материала с наиболее высоким коэффициентом теплопроводности, а другие - с наиболее высоким значением модуля упругости, отличающееся тем, что различающиеся свойствами уплотняющие проволочки уложены парами в каждом ряду в чередующейся последовательности.