RU2542773C1

RU2542773C1 - Brush seal

Info

Publication number: RU2542773C1
Application number: RU2014101641/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Еричев; Сергей Александрович Заваруев; Николай Владимирович Кикоть; Наталья Юрьевна Кикоть
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2015-02-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: brush seal contains a ring bunch of the brushes located in a clearance between the shaft and the housing turbine machine and one of its ends is rigidly fixed in the housing of brushes. The seal is fitted with a split ring element and thrust ring, meanwhile the surface of the ring bunch of brushes is designed conic with reference to the shaft rotation axis. The housing of brushes is installed on the turbine machine shaft and is rigidly fixed on it. The thrust ring is installed on the shaft turbine machine from the side of an sharp angle formed by the rotation axis of the turbine machine shaft and ring bunch of brushes, and it contacts with the housing of brushes on face surfaces. The split ring element is installed between a thrust ring and ring bunch of brushes and contacts by one of ends with an end of the thrust ring, and by another end which is made conic - with a surface of the ring bunch of brushes.

EFFECT: improvement of wear resistance and reliability of brush seal.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области турбомашиностроения, а именно к щеточным уплотнениям, предназначенным для уплотнения ротора относительно статора.The invention relates to the field of turbomachinery, namely to brush seals designed to seal the rotor relative to the stator.

В качестве наиболее близкого аналога выбрано щеточное уплотнение, содержащее кольцевой пучок щеток, расположенный в зазоре между валом и корпусом турбомашины и одним концом жестко закрепленный в корпусе щеток (SU 1665136 А1).As the closest analogue, a brush seal containing an annular brush bundle located in the gap between the shaft and the housing of the turbomachine and one end rigidly fixed in the housing of the brushes (SU 1665136 A1) was selected.

В известном решении щеточное уплотнение установлено на статоре и контакт происходит по ротору, при этом на различных режимах работы турбомашины контакт постоянен, что приводит к большим тепловыделениям и износу, что снижает надежность уплотнения.In the known solution, the brush seal is mounted on the stator and the contact occurs along the rotor, while at different modes of operation of the turbomachine, the contact is constant, which leads to high heat generation and wear, which reduces the reliability of the seal.

Задачей заявленного изобретения является создание щеточного уплотнения, лишенного вышеприведенных недостатков.The objective of the claimed invention is to provide a brush seal, devoid of the above disadvantages.

Техническим результатом, достигаемым при использовании заявленного изобретения, является повышение его износостойкости и надежности, а также снижение перетечек воздуха на рабочих режимах работы уплотнения.The technical result achieved by using the claimed invention is to increase its wear resistance and reliability, as well as reduce air leakage at the operating modes of the seal.

Указанные технические эффекты достигаются тем, что щеточное уплотнение, содержащее кольцевой пучок щеток, расположенный в зазоре между валом и корпусом турбомашины и одним концом жестко закрепленный в корпусе щеток, согласно настоящему изобретению снабжено разрезным кольцевым элементом и упорным кольцом, при этом поверхность кольцевого пучка щеток выполнена конической относительно оси вращения вала, корпус щеток установлен на валу турбомашины и жестко зафиксирован на нем, при этом упорное кольцо установлено на валу турбомашины со стороны острого угла, образованного осью вращения вала турбомашины и кольцевым пучком щеток, и контактирует с корпусом щеток по торцевым поверхностям, а упомянутый разрезной кольцевой элемент установлен между упорным кольцом и кольцевым пучком щеток и контактирует одним торцом с торцом упорного кольца, а другим торцом, выполненным коническим, - с поверхностью кольцевого пучка щеток.These technical effects are achieved by the fact that the brush seal containing an annular brush bundle located in the gap between the shaft and the turbomachine body and one end rigidly fixed in the brush housing according to the present invention is provided with a split ring element and a thrust ring, while the surface of the ring brush bundle is made conical relative to the axis of rotation of the shaft, the brush housing is mounted on the shaft of the turbomachine and rigidly fixed on it, while the thrust ring is mounted on the shaft of the turbomachine with orons of an acute angle formed by the axis of rotation of the shaft of the turbomachine and the ring brush bundle, and is in contact with the brush body along the end surfaces, and said split ring element is installed between the stop ring and the ring brush bunch and contacts one end with the end of the stop ring, and the other end made conical - with the surface of the annular bunch of brushes.

При таком конструктивном исполнении степень прижатия щеток к статору напрямую зависит от частоты вращения ротора турбомашины, в частности, под действием центробежной силы, возникающей при вращении ротора, разрезной кольцевой элемент оказывает давление на кольцевой пучок щеток, прижимая концы щеток к поверхности статора, при этом при останове двигателя давление разрезного кольцевого элемента на кольцевой пучок щеток прекращается, соответственно степень прижатия концов щеток к поверхности статора снижается, что позволяет в целом повысить износостойкость и надежность заявленного щеточного уплотнения, а также повысить эффективность работы уплотнения на рабочих режимах за счет снижения перетечек воздуха.With this design, the degree of brush pressing against the stator directly depends on the rotational speed of the turbomachine rotor, in particular, under the action of centrifugal force arising from the rotation of the rotor, the split ring element exerts pressure on the ring bunch of brushes, pressing the ends of the brushes to the stator surface, while when the engine is stopped, the pressure of the split ring element on the annular brush bundle is stopped; accordingly, the degree of pressing of the ends of the brushes to the stator surface is reduced, which allows an overall increase have the wear resistance and reliability of the claimed brush seal, as well as increase the efficiency of the seal in operating conditions by reducing air leakage.

На рабочем участке статора может быть нанесено антифрикционное покрытие, что дополнительно снижает перетечки воздуха на рабочих режимах.An antifriction coating can be applied on the working section of the stator, which further reduces air overflow in operating conditions.

На чертеже представлен продольный разрез заявленного щеточного уплотнения.The drawing shows a longitudinal section of the claimed brush seal.

Щеточное уплотнение, содержащее кольцевой пучок щеток 1, расположенный в зазоре между валом 2 и корпусом 3 турбомашины и одним концом жестко закрепленный в корпусе щеток 4, отличается тем, что оно снабжено разрезным кольцевым элементом 5 и упорным кольцом 6, при этом поверхность кольцевого пучка щеток 1 выполнена конической относительно оси вращения вала 2, корпус щеток 4 установлен на валу 2 турбомашины и жестко зафиксирован на нем стопорным элементом 7, например стопорным кольцом, при этом упорное кольцо 6 установлено на валу 2 турбомашины со стороны острого угла, образованного осью вращения вала 2 турбомашины и кольцевым пучком щеток 1, и контактирует с корпусом щеток 4 по торцевым поверхностям, а упомянутый разрезной кольцевой элемент 5 установлен между упорным кольцом 6 и кольцевым пучком щеток 1 и контактирует одним торцом с торцом упорного кольца 6, а другим торцом, выполненным коническим, - с поверхностью кольцевого пучка щеток 1.A brush seal containing an annular bunch of brushes 1, located in the gap between the shaft 2 and the housing 3 of the turbomachine and one end rigidly fixed in the housing of the brushes 4, is characterized in that it is equipped with a split ring element 5 and a thrust ring 6, while the surface of the annular bunch of brushes 1 is made conical with respect to the axis of rotation of the shaft 2, the housing of the brushes 4 is mounted on the shaft 2 of the turbomachine and rigidly fixed on it by a locking element 7, for example a retaining ring, while the thrust ring 6 is mounted on the shaft 2 of the turbomachine with torons of an acute angle formed by the axis of rotation of the shaft 2 of the turbomachine and the annular brush bundle 1, and is in contact with the housing of the brushes 4 along the end surfaces, and said split ring element 5 is installed between the thrust ring 6 and the annular bundle of brushes 1 and contacts one end with the end face of the thrust ring 6, and the other end made conical, with the surface of the annular bunch of brushes 1.

На рабочем участке статора нанесено антифрикционное покрытие 8.An antifriction coating 8 is applied on the working section of the stator.

Сборка уплотнения осуществляется следующим образом.The seal assembly is as follows.

На вал 2 устанавливаются упорное кольцо 6, разрезной кольцевой элемент 5 и корпус щеток 4. Полученный пакет деталей фиксируется стопорным элементом 7.A thrust ring 6, a split ring element 5 and a brush body 4 are mounted on the shaft 2. The resulting package of parts is fixed by the locking element 7.

Во время работы на пониженных режимах между кольцевым пучком щеток 1 и корпусом 3 турбомашины существует минимальный зазор, при этом нет износа их контактных поверхностей, а перетечки воздуха незначительны. С ростом оборотов зазор закрывается за счет изгиба кольцевого пучка щеток 1, на который начинает оказывать давление разрезной кольцевой элемент 5 под действием центробежных сил, при этом снижаются перетечки воздуха, что в целом улучшает удельные характеристики турбомашины.During operation in reduced conditions, between the annular bunch of brushes 1 and the casing 3 of the turbomachine there is a minimum gap, while there is no wear on their contact surfaces, and air overflows are negligible. With increasing revolutions, the gap closes due to the bending of the annular bundle of brushes 1, on which the split annular element 5 begins to exert pressure under the action of centrifugal forces, while air leakage is reduced, which generally improves the specific characteristics of the turbomachine.

Claims

1. Brush seal containing an annular bunch of brushes located in the gap between the shaft and the housing of the turbomachine and one end rigidly fixed in the housing of the brushes, characterized in that it is equipped with a split ring element and a thrust ring, while the surface of the annular bunch of brushes is made conical relative to the axis rotation of the shaft, the brush housing is mounted on the shaft of the turbomachine and rigidly fixed on it, while the thrust ring is mounted on the shaft of the turbomachine from the acute angle formed by the axis of rotation of the turbine shaft machine and an annular bundle of brushes, and is in contact with the housing of the brushes along the end surfaces, and the aforementioned split ring element is installed between the thrust ring and the annular bundle of brushes and is in contact with one end face of the thrust ring, and the other end made conical with the surface of the annular brush bundle .

2. The brush seal according to claim 1, characterized in that an antifriction coating is applied to the working section of the stator.