RU2598966C1

RU2598966C1 - End gas dynamic seal of turbomachine rotor support

Info

Publication number: RU2598966C1
Application number: RU2015126836/06A
Authority: RU
Inventors: Изольд Давидович Эскин; Сергей Викторинович Фалалеев
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2016-10-10

Abstract

FIELD: aviation.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, specifically to seals of oil cavities of supports of rotors of gas turbine engines and power plants. End gas dynamic seal of turbomachine rotor support comprises non-rotating sealing ring which is movable in axial direction of primary seal, pressed by springs or spring to rotary bushing, at working end of which there are spiral gas dynamic chambers, and secondary seal, made in form of a sealing split ring installed in groove of housing together with contacting with it at ends two additional sealing rings and intermediate ring. Whole package of secondary seal is locked by split resilient ring. Seal ring of primary seal is installed in a housing and is fixed against rotation due to presence on its outer surface of a protrusion and locked by resilient split ring from falling during mounting due to action of spring. Said sealing ring and contacting with it on cylindrical outer surface sealing split ring of secondary seal are made from wear-resistant material with low coefficient of sliding friction in pair with steel and with high heat conductivity, preferably of bronze BrS30. Sealing split ring of secondary seal is made with a radial cut with width of more than 100 mcm and width of cut is made such that, at required value of tension between sealing ring, tightness of all joints in all operating conditions of turbo-machine is ensured as well as absence of direct contact of sealing ring of primary seal with rotary bushing, and gap in section of sealing ring of secondary seal stays completely selected.

EFFECT: invention ensures higher reliability of sealing.

1 cl, 3 dwg

Description

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

Известно торцовое уплотнение газовой турбины, установленное на валу ротора турбомашины, содержащее уплотнительное кольцо, установленное в корпусе и прижатое пружинами к вращающейся втулке, а также вторичное уплотнение в виде поршневого кольца, которое герметизирует соединение уплотнительного кольца и корпуса при их взаимных перемещениях (Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др.; Под общей редакцией А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с. С. 302, рис. 9.12). Данное уплотнение из-за применения поршневого чугунного кольца вместо традиционного вторичного уплотнения из резины можно применять при высоких температурах уплотняемой среды. Поршневое кольцо имеет поперечный разрез, наружный диаметр кольца выполняется диаметра корпуса, благодаря чему при установке кольца в результате его деформации на цилиндрической уплотняемой поверхности создается контактное давление (Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др.; Под общей редакцией А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с. С. 175, рис. 4.22).A mechanical seal of a gas turbine is known that is mounted on the shaft of a turbomachine rotor, containing a sealing ring installed in the housing and pressed by springs to the rotating sleeve, as well as a secondary seal in the form of a piston ring that seals the connection of the sealing ring and the housing during their mutual movements (Seals and sealing Technique: Handbook. / L.A. Kondakov, A.I. Golubev, VB Ovander and others; Under the general editorship of A.I. Golubev, L.A. Kondakova. 464 p. S. 302, Fig. 9.12). This seal due to the use of a piston cast iron ring instead of the traditional secondary rubber seal can be used at high temperatures of the medium being sealed. The piston ring has a transverse section, the outer diameter of the ring is carried out by the diameter of the housing, so that when the ring is installed as a result of its deformation, contact pressure is created on the cylindrical sealing surface (Seals and sealing technique: Reference book / L.A. Kondakov, A.I. VB Ovander et al .; Edited by A.I. Golubev, L.A. Kondakova, Moscow: Mashinostroenie, 1986.- 464 p. S. 175, Fig. 4.22).

Недостатком этого уплотнения является наличие повышенных утечек через вторичное уплотнение из-за наличия разреза поршневого кольца. При повышении температуры уплотняемой среды из-за различия коэффициентов температурного линейного расширения уплотнительного кольца и поршневого кольца контактное давление и величина зазора в поперечном разрезе поршневого кольца изменяются, что снижает эффективность торцового уплотнения.The disadvantage of this seal is the presence of increased leaks through the secondary seal due to the presence of a cut in the piston ring. With increasing temperature of the medium being sealed due to the difference in the coefficients of linear thermal expansion of the sealing ring and the piston ring, the contact pressure and the gap in the cross section of the piston ring change, which reduces the effectiveness of the mechanical seal.

В качестве наиболее близкого аналога выбрано торцовое газодинамическое уплотнение фирмы John Crane тип 28ST (https://www.johncrane.com/products/mechanical-seals/dry-gas/type-28st, и https://www.johncrane.eom/~/media/J/Johncrane_com/Files/Products/Tech1%20Specification/Seals/TD-28ST-4PG-BW-OCT2015.pdf, информационный материал прилагается). Уплотнение содержит невращающееся подвижное в осевом направлении уплотнительное кольцо, прижатое пружинами к вращающейся втулке, на рабочем торце которой выполнены газодинамические камеры в виде спиральных канавок, а также вторичное уплотнение из трех блоков сегментных графитовых колец, обжатых браслетными пружинами и расположенных относительно друг друга таким образом, чтобы взаимно перекрыть разрезы графитовых колец. Это позволяет использовать уплотнение при температуре уплотняемой среды до 400°C.As the closest analogue, John Crane type 28ST mechanical gas seal was selected (https://www.johncrane.com/products/mechanical-seals/dry-gas/type-28st, and https: //www.johncrane.eom/ ~ / media / J / Johncrane_com / Files / Products / Tech1% 20Specification / Seals / TD-28ST-4PG-BW-OCT2015.pdf, information material is attached). The seal contains a non-rotating axially movable sealing ring, pressed by springs to the rotating sleeve, on the working end of which gas-dynamic chambers are made in the form of spiral grooves, and also a secondary seal of three blocks of segmented graphite rings, crimped by bracelet springs and arranged relative to each other in such a way to overlap cuts of graphite rings. This allows the use of a seal at a temperature of the medium being sealed up to 400 ° C.

Недостатком конструкции данного уплотнения является наличие разгерметизации во вторичном уплотнении при повышении температуры уплотняемой среды, так как из-за различия коэффициентов температурного линейного расширения материала корпуса и графита нарушится концентричность соприкасаемых поверхностей корпуса и графитовых колец и увеличатся зазоры между торцами сегментов графитовых колец. Также это приведет к повышенному изнашиванию графитовых колец по внутреннему диаметру при частой смене температурного режима, что характерно для авиационных газотурбинных двигателей.A drawback of the design of this seal is the presence of depressurization in the secondary seal with increasing temperature of the medium being sealed, since due to the difference in the coefficients of linear thermal expansion of the body material and graphite, the concentricity of the contacting surfaces of the body and graphite rings will be violated and the gaps between the ends of the segments of graphite rings will increase. This will also lead to increased wear of graphite rings along the inner diameter with frequent changes in temperature, which is typical for aircraft gas turbine engines.

Цель изобретения - повышение эффективности и ресурса торцового уплотнения при повышенной температуре уплотняемой среды.The purpose of the invention is to increase the efficiency and life of the mechanical seal at an elevated temperature of the medium being sealed.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается торцовое газодинамическое уплотнение опоры ротора турбомашины, содержащее невращающееся подвижное в осевом направлении уплотнительное кольцо первичного уплотнения, прижатое пружинами или пружиной к вращающейся втулке, на рабочем торце которой выполнены спиральные газодинамические камеры, и вторичное уплотнение, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо и контактирующее с ним уплотнительное кольцо вторичного уплотнения выполнены из одного износостойкого материала с малым коэффициентом трения скольжения в паре со сталью и с высокой теплопроводностью, предпочтительно из бронзы БрС30, уплотнительное кольцо вторичного уплотнения установлено в канавке корпуса и контактирует торцами с двумя дополнительными уплотнительными кольцами, установленными в той же канавке и выполненными из материала с малой теплопроводностью, причем уплотнительное кольцо вторичного уплотнения изготовлено с радиальным разрезом с шириной более 100 мкм и ширина разреза выполнена такой, чтобы при требуемой величине натяга между уплотнительными кольцами первичного и вторичного уплотнения, обеспечивающей, во-первых, герметичность стыка этих уплотнительных колец и стыков уплотнительного кольца вторичного уплотнения с дополнительными уплотнительными кольцами на всех режимах работы турбомашины и, во-вторых, отсутствие непосредственного контакта уплотнительного кольца первичного уплотнения с вращающейся втулкой на всех режимах работы турбомашины с оборотами, большими и приблизительно равными 500 об/мин, зазор в разрезе уплотнительного кольца вторичного уплотнения оставался полностью выбранным на всех режимах работы турбомашины, а во вращающейся втулке выполнены сквозные отверстия, соединяющие зазор между торцами вращающейся втулки и уплотнительного кольца с масляной ванной, образованной отбортовкой, выполненной на другом торце вращающейся втулки, равнорасположенные по окружности между спиральными канавками или непосредственно в спиральных канавках.This goal is achieved by the fact that the proposed gas-dynamic seal of the support of the rotor of the turbomachine, containing a non-rotating axially movable sealing ring of the primary seal, pressed by springs or spring to the rotating sleeve, on the working end of which spiral gas-dynamic chambers are made, and a secondary seal, characterized in that the sealing ring and the secondary sealing ring in contact with it are made of one wear-resistant material with a small coefficient as a result of sliding friction paired with steel and with high thermal conductivity, preferably from BrC30 bronze, the secondary seal o-ring is installed in the housing groove and contacts end faces with two additional o-rings installed in the same groove and made of material with low thermal conductivity, the sealing ring the secondary seal is made with a radial cut with a width of more than 100 μm and the cut width is made such that, with the required amount of interference between the seal primary and secondary sealing rings, providing, firstly, the tightness of the junction of these sealing rings and the joints of the secondary sealing ring with additional sealing rings in all operating modes of the turbomachine and, secondly, the absence of direct contact of the primary sealing ring with the rotating sleeve on all operating modes of the turbomachine with revolutions large and approximately equal to 500 rpm, the clearance in the context of the secondary ring of the secondary seal remained I am completely selected in all operating modes of the turbomachine, and through holes are made in the rotating sleeve connecting the gap between the ends of the rotating sleeve and the sealing ring with an oil bath formed by a flange made on the other end of the rotating sleeve, equally spaced around the circumference between spiral grooves or directly in spiral grooved.

При вращении ротора газодинамические спиральные канавки обеспечивают бесконтактную работу уплотнения на всех режимах с оборотами, большими и приблизительно равными 500 об/мин, благодаря чему износ уплотнительного кольца первичного уплотнения и вращающейся втулки на этих режимах будет исключен или незначителен.When the rotor rotates, the gas-dynamic spiral grooves provide non-contact seal operation in all modes with revolutions greater than and equal to 500 rpm, due to which the wear of the primary seal sealing ring and the rotating sleeve in these modes will be eliminated or insignificant.

При работе турбомашины на режимах с оборотами, меньшими 500 об/мин, например на переходных режимах, при останове и запуске турбомашины уплотнительное кольцо первичного уплотнения и вращающаяся втулка хотя и находятся в непосредственном контакте, но контактируют по хорошо смазываемым маслом поверхностям, поступающим в зону контакта под действием центробежных сил из масляной ванны через отверстия во вращающейся втулке и равномерно размазываемым по ним при вращении втулки.When the turbomachine is operating in modes with revolutions less than 500 rpm, for example, in transitional modes, when the turbomachine is stopped and started, the primary seal o-ring and the rotating sleeve are in direct contact, but they contact on well-lubricated surfaces entering the contact zone under the action of centrifugal forces from the oil bath through the holes in the rotating sleeve and evenly smeared over them during rotation of the sleeve.

Коэффициент трения скольжения бронзы БрС30 по стали при смазке по одному источнику (см. Интернет, Справочник конструктора - машиностроителя, sprav-constr.m/htm/tom1/pages/chapter1/ckm18.html) равен µ=0,004, а по другому источнику (см. Интернет, Марочник металлов, metallicheckiy-portal/ru/marki_metallov/broBrS30) µ=0,009, т.е. в 4,5÷10 раз меньше коэффициента трения скольжения графита, из которого делают разрезные уплотнительные кольца известных конструкций РТКУ (радиально торцового уплотнения), по стали при смазанных контактных поверхностях.The coefficient of friction of the BrS30 bronze slip on steel during lubrication according to one source (see Internet, Designer-Machine-Building Manual, sprav-constr.m / htm / tom1 / pages / chapter1 / ckm18.html) is equal to µ = 0.004, and for another source ( see Internet, Marochnik metallov, metallicheckiy-portal / ru / marki_metallov / broBrS30) µ = 0,009, i.e. 4.5 ÷ 10 times less than the coefficient of sliding friction of graphite, from which they make split sealing rings of known designs of RTKU (radial mechanical seal), on steel with lubricated contact surfaces.

Благодаря столь низкому коэффициенту трения скольжения пары «уплотнительное кольцо - вращающаяся втулка» интенсивность износа этих деталей на этих режимах также будет очень низкой, и, следовательно, ресурс работы предлагаемого торцового газодинамического уплотнения будет высоким.Due to such a low coefficient of sliding friction of the pair “O-ring - rotating sleeve”, the wear rate of these parts in these modes will also be very low, and therefore, the service life of the proposed mechanical gas-dynamic seal will be high.

Теплота трения, выделяемая в контакте этой пары на любом режиме работы двигателя, невелика. К тому же пара трения охлаждается маслом, омывающим вращающуюся втулку с обратной стороны.The frictional heat released in the contact of this pair at any engine operation mode is small. In addition, the friction pair is cooled by oil washing the rotating sleeve from the back side.

Уплотнительное кольцо первичного уплотнения быстро прогревается до определенной температуры, величина которой определяется его условиями теплообмена с омывающими его воздушной и масляной полостями. Уплотнительное кольцо вторичного уплотнения прогревается до этой же температуры, так как оно изготовлено из того же материала, а теплоотвод от него в корпус практически исключается за счет того, что это кольцо контактирует торцами с двумя дополнительными уплотнительными кольцами, установленными в корпусе и выполненными из материала с малой теплопроводностью. При этом практически не происходит изменения величины натяга между уплотнительным кольцом первичного уплотнения и контактирующим с ним уплотнительным кольцом вторичного уплотнения, и, следовательно, не происходит раззазоривания в стыке между этими уплотнительными кольцами и в разрезе уплотнительного кольца вторичного уплотнения. Этим и обеспечивается высокая эффективность предлагаемого торцового газодинамического уплотнения.The o-ring of the primary seal quickly warms up to a certain temperature, the value of which is determined by its heat exchange conditions with the air and oil cavities washing it. The sealing ring of the secondary seal is heated to the same temperature, since it is made of the same material, and the heat sink from it to the housing is practically eliminated due to the fact that this ring contacts the ends with two additional sealing rings installed in the housing and made of material with low thermal conductivity. At the same time, there is practically no change in the magnitude of the interference between the primary seal O-ring and the secondary seal O-ring in contact with it, and, therefore, there is no gap in the joint between these O-rings and in the context of the secondary O-ring. This ensures the high efficiency of the proposed mechanical gas-dynamic seal.

Требуемая ширина разреза уплотнительного кольца вторичного уплотнения в ряде случаев может оказаться меньше 0,5 мм. Причем должна быть обеспечена высокая точность этого размера и его формы, высокая чистота поверхностей в разрезе и очень незначительная зона у разреза, где допустимо некоторое изменение свойств металла кольца. Все эти условия могут быть выполнены при резке лазером на серийно выпускаемых установках при должном подборе мощности лазера, фокусности его луча и газовой среде, в которой происходит резка.The required width of the cut of the sealing ring of the secondary seal in some cases may be less than 0.5 mm. Moreover, high accuracy of this size and its shape, high purity of the surfaces in the section and a very small area near the section should be ensured, where some change in the properties of the metal of the ring is permissible. All these conditions can be fulfilled when laser cutting on commercially available plants with proper selection of the laser power, the focus of its beam and the gas medium in which the cutting takes place.

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого торцового газодинамического уплотнения опоры ротора турбомашины. Детали опоры ротора, не относящиеся к уплотнению и не описанные в описании, показаны тонкой сплошной линией, как «обстановка» на сборочном чертеже.In FIG. 1 shows a longitudinal section of the proposed mechanical gas-dynamic seal support of the rotor of a turbomachine. Details of the rotor support that are not related to the seal and not described in the description are shown by a thin solid line, as a “situation” in the assembly drawing.

На фиг. 2 изображен вид по стр. А на фиг. 1 на торцовую поверхность вращающейся втулки, у которой сквозные отверстия, подающие масло для смазки этой поверхности, расположены между спиральными канавками. Стрелкой показано направление вращения втулки.In FIG. 2 shows a view on page. And in FIG. 1 to the end surface of the rotating sleeve, in which through holes supplying oil for lubricating this surface are located between the spiral grooves. The arrow shows the direction of rotation of the sleeve.

На фиг. 3 изображен вид по стр. А на фиг. 1 на торцовую поверхность вращающейся втулки, у которой сквозные отверстия, подающие масло для смазки этой поверхности, расположены в спиральных канавках.In FIG. 3 is a view on page. And in FIG. 1 to the end surface of a rotating sleeve, in which through holes supplying oil for lubricating this surface are located in spiral grooves.

Торцовое газодинамическое уплотнение опоры ротора турбомашины (см. фиг. 1) содержит невращающееся подвижное в осевом направлении уплотнительное кольцо 1 первичного уплотнения, прижатое пружинами или пружиной 2 к вращающейся втулке 3, на рабочем торце которой выполнены спиральные газодинамические камеры 4 (см. фиг. 1 и 2), и вторичное уплотнение (см. фиг. 1), выполненное в виде уплотнительного разрезного кольца 5, установленного в канавке корпуса 6 вместе с контактирующими с ним по торцам двумя дополнительными уплотнительными кольцами 7 и 8 и промежуточным кольцом 9, обеспечивающем осевой зазор между кольцами 7 и 8. Весь пакет вторичного уплотнения фиксируется разрезным упругим кольцом 10. Уплотнительное кольцо 1 установлено в корпусе 6, фиксируется от проворота за счет наличия на его наружной поверхности выступа 11, входящего в осевую канавку 12, выполненную в корпусе 6, и фиксируется упругим разрезным кольцом 13 от выпадания при монтаже из-за действия пружины 2. Уплотнительное кольцо 1 и контактирующее с ним с натягом по цилиндрической наружной поверхности уплотнительное разрезное кольцо 5 вторичного уплотнения выполнены из одного износостойкого материала с малым коэффициентом трения скольжения в паре со сталью и с высокой теплопроводностью, например из бронзы БрС30. Причем уплотнительное разрезное кольцо 5 вторичного уплотнения изготовлено с радиальным разрезом с шириной более 100 мкм, выполненным, например, лазерной резкой, и ширина разреза выполнена такой, чтобы при требуемой величине натяга между этими уплотнительными кольцами обеспечивалась, во-первых, герметичность стыка этих уплотнительных колец и стыков уплотнительного разрезного кольца 5 вторичного уплотнения с дополнительными уплотнительными кольцами 7 и 8 на всех режимах работы турбомашины и, во-вторых, отсутствие непосредственного контакта уплотнительного кольца 1 первичного уплотнения с вращающейся втулкой на всех режимах работы турбомашины с оборотами, большими и приблизительно равными 500 об/мин, зазор в разрезе уплотнительного кольца 5 вторичного уплотнения оставался полностью выбранным на всех режимах работы турбомашины. Дополнительные уплотнительные кольца 7 и 8 выполнены из материала с малой теплопроводностью. С обратной стороны вращающейся втулки 3 выполнена по наружному диаметру отбортовка 14, образующая масляную ванну, в которую подается масло от форсунки 15. Во вращающейся втулке 3 выполнены сквозные отверстия 16 (см. фиг. 1, 2 и 3), соединяющие зазор 17 между торцами вращающейся втулки 3 и уплотнительного кольца 1 с масляной ванной, равнорасположенные по окружности между спиральными канавками 4 (см. фиг. 2) или непосредственно в спиральных канавках 4 (см. фиг. 3).The end gas-dynamic seal of the support of the rotor of the turbomachine (see Fig. 1) contains a non-rotating axially movable sealing ring 1 of the primary seal, pressed by springs or spring 2 to the rotating sleeve 3, on the working end of which spiral gas-dynamic chambers 4 are made (see Fig. 1 and 2), and a secondary seal (see Fig. 1), made in the form of a split split ring 5, installed in the groove of the housing 6 together with two additional sealing rings 7 and 8 in contact with it and prom a cage ring 9, which provides an axial clearance between rings 7 and 8. The entire package of the secondary seal is fixed by a split elastic ring 10. The seal ring 1 is installed in the housing 6, is fixed from turning due to the presence on the outer surface of the protrusion 11 included in the axial groove 12, made in the housing 6, and is fixed by an elastic split ring 13 from falling out during installation due to the action of the spring 2. The sealing ring 1 and the sealing split ring contacting it with an interference fit on the cylindrical outer surface 5 of the secondary seal formed of a wear resistant material having a low coefficient of sliding friction in a pair of steel and high thermal conductivity, such as bronze BrS30. Moreover, the sealing split ring 5 of the secondary seal is made with a radial cut with a width of more than 100 μm, made, for example, by laser cutting, and the width of the cut is made such that, with the required amount of interference between these sealing rings, first of all, the joint of these sealing rings is tight and joints of the sealing split ring 5 of the secondary seal with additional sealing rings 7 and 8 in all operating modes of the turbomachine and, secondly, the absence of direct contact 1 that the sealing ring primary seal with the rotating bushing in all modes of engine operation with turns, large and approximately equal to 500 revolutions / minute, the gap in the sealing section 5 of the ring secondary seal remains fully selected at all engine operation modes. Additional o-rings 7 and 8 are made of a material with low thermal conductivity. On the reverse side of the rotary sleeve 3, an outer diameter is made of a flange 14, forming an oil bath into which oil is supplied from the nozzle 15. In the rotary sleeve 3, through holes 16 are made (see Figs. 1, 2, and 3) connecting the gap 17 between the ends a rotating sleeve 3 and a sealing ring 1 with an oil bath, equally spaced around the circumference between the spiral grooves 4 (see Fig. 2) or directly in the spiral grooves 4 (see Fig. 3).

Сборка предлагаемого торцового газодинамического уплотнения ясна из описания и чертежей и не описывается.The assembly of the proposed mechanical gas-dynamic seal is clear from the description and drawings and is not described.

Торцовое газодинамическое уплотнение служит для снижения утечек уплотняемой среды из полости 18 (см. фиг. 1) в масляную полость 19.The mechanical gas-dynamic seal serves to reduce leakage of the medium being sealed from the cavity 18 (see Fig. 1) into the oil cavity 19.

При работе турбомашины газодинамические камеры 4 обеспечивают бесконтактную работу торцового уплотнения, начиная приблизительно с 500 об/мин. Форсунки 15 подают масло в масляную ванну под отбортовку 14. Это обеспечивает прокачку масла под действием центробежных сил и охлаждение вращающейся втулки 3. Уплотнительное разрезное кольцо 5 контактирует с уплотнительным кольцом 1 и обеспечивает герметизацию соединения при осевых смещениях уплотнительного кольца 1 относительно корпуса 6. Наличие дополнительных уплотнительных колец 7 и 8, выполненных из материала с малой теплопроводностью, существенно снижает теплоотвод от уплотнительного кольца 5 в корпус 6. Это обеспечивает одинаковость температур уплотнительных колец 1 и 5 и, так как эти кольца изготовлены из одного металла, в итоге обеспечивает герметичность и надежность вторичного уплотнения при изменении температуры уплотняемой среды.During operation of the turbomachine, gas-dynamic chambers 4 provide non-contact operation of the mechanical seal, starting at approximately 500 rpm. The nozzles 15 supply oil to the oil bath for flanging 14. This ensures that the oil is pumped by centrifugal forces and the rotating sleeve 3 is cooled. The sealing split ring 5 is in contact with the sealing ring 1 and provides sealing of the joint at axial displacements of the sealing ring 1 relative to the housing 6. Additional O-rings 7 and 8, made of a material with low thermal conductivity, significantly reduces heat transfer from the O-ring 5 to the housing 6. This ensures uniformity temperature of sealing rings 1 and 5, since these rings are made of one metal in the ultimately provides sealing and reliability of the secondary seal when the sealing medium change in temperature.

При останове или разгоне турбомашины или ее работе на переходных режимах с оборотами, меньшими 500 об/мин, уплотнительное кольцо 1 находится в непосредственном контакте с вращающейся втулкой 3 и торцовое газодинамическое уплотнение работает как РТКУ. При этом контактирующие поверхности хорошо смазываются маслом, подаваемым под действием центробежных сил из масляной ванны через отверстия 16, и далее под действием этих же сил на охлаждение уплотнительного кольца 1 в полость 20 снаружи этого кольца. Ввиду чрезвычайно малого коэффициента трения скольжения на контактных поверхностях этой пары (см. выше) теплота трения, выделяемая в контакте этой пары и на этих режимах работы турбомашины, невелика. К тому же эта пара трения хорошо охлаждается маслом, омывающим вращающуюся втулку 3 с обратной стороны и уплотнительное кольцо 1 снаружи. Поэтому и на этих режимах исключен перегрев деталей торцового уплотнения (особенно уплотнительного кольца 1 и вращающейся втулки 3) и обеспечена герметичность и надежность работы предлагаемого торцового газодинамического уплотнения.When the turbomachine is stopped or accelerated or is operating in transient conditions with revolutions less than 500 rpm, the o-ring 1 is in direct contact with the rotating sleeve 3 and the mechanical gas-dynamic seal works as a RTKU. In this case, the contacting surfaces are well lubricated with oil supplied under the action of centrifugal forces from the oil bath through the holes 16, and then under the influence of the same forces to cool the sealing ring 1 into the cavity 20 outside this ring. Due to the extremely small coefficient of sliding friction on the contact surfaces of this pair (see above), the friction heat released in the contact of this pair and in these operating modes of the turbomachine is small. In addition, this friction pair is well cooled by oil washing the rotary sleeve 3 from the back and the o-ring 1 from the outside. Therefore, even in these modes, overheating of the mechanical seal parts (especially the sealing ring 1 and the rotating sleeve 3) is excluded and the tightness and reliability of the proposed mechanical gas-dynamic seal are ensured.

Наличие натяга между уплотнительным кольцом 1 первичного уплотнения и уплотнительным разрезным кольцом 5 вторичного уплотнения повышает надежность и «запас» по герметичности предлагаемого торцового газодинамического уплотнения опоры ротора турбомашины.The presence of interference between the sealing ring 1 of the primary seal and the sealing split ring 5 of the secondary seal increases the reliability and "reserve" of the tightness of the proposed mechanical gas-dynamic seal of the support of the rotor of the turbomachine.

Другие преимущества этого уплотнения описаны выше.Other advantages of this seal are described above.

Claims

The end gas-dynamic seal of the turbine engine rotor support, comprising a primary ring of non-rotating axially movable sealing ring pressed by springs or spring against a rotating sleeve, spiral gas-dynamic chambers are made on its working end, and a secondary seal, characterized in that the sealing ring and the sealing ring in contact with it secondary seal ring is made of one wear-resistant material with a low coefficient of sliding friction paired with steel and with high with thermal conductivity, preferably made of BrC30 bronze, the secondary seal ring is installed in the housing groove and contacts end faces with two additional sealing rings installed in the same groove and made of material with low thermal conductivity, the secondary seal ring being made with a radial cut with a width of more than 100 μm and the cut width is such that, at the required amount of interference between the sealing rings of the primary and secondary seals, sintering, firstly, the tightness of the junction of these sealing rings and the joints of the secondary seal sealing ring with additional sealing rings in all operating modes of the turbomachine and, secondly, the lack of direct contact of the primary sealing sealing ring with the rotating sleeve in all operating modes of the turbomachine, large and approximately equal to 500 rpm, the gap in the context of the sealing ring of the secondary seal remained fully selected in all operating modes of the turbo tires, and through holes are made in the rotating sleeve connecting the gap between the ends of the rotating sleeve and the sealing ring with an oil bath formed by a flange made on the other end of the rotating sleeve, equally spaced around the circumference between the spiral grooves or directly in the spiral grooves.