RU2632066C2 - Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины - Google Patents

Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины Download PDF

Info

Publication number
RU2632066C2
RU2632066C2 RU2014143971A RU2014143971A RU2632066C2 RU 2632066 C2 RU2632066 C2 RU 2632066C2 RU 2014143971 A RU2014143971 A RU 2014143971A RU 2014143971 A RU2014143971 A RU 2014143971A RU 2632066 C2 RU2632066 C2 RU 2632066C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
outer shaft
seal
shaft
pistons
turbomachine
Prior art date
Application number
RU2014143971A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014143971A (ru
Inventor
Арно Жан-Мари ПЬЕРРО
Серж Рене МОРРЕАЛЬ
Original Assignee
Снекма
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Снекма filed Critical Снекма
Publication of RU2014143971A publication Critical patent/RU2014143971A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2632066C2 publication Critical patent/RU2632066C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F01D25/183—Sealing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F02C3/06—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages
    • F02C3/067—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor the compressor comprising only axial stages having counter-rotating rotors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • F16J15/42—Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid kept in sealing position by centrifugal force
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/54—Other sealings for rotating shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/18—Lubricating arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/28—Arrangement of seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/55—Seals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49316—Impeller making
    • Y10T29/4932—Turbomachine making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к устройству (20) для обеспечения уплотнения коаксиальных валов турбомашины, содержащему кольцевое уплотнение (23), выполненное с возможностью выполнять уплотнение путем контакта с наружным валом (12), причем упомянутое устройство отличается тем, что оно содержит смазочное средство, выполненное с возможностью производить смазку области контакта между кольцевым уплотнением (23) и наружным валом (12). 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области турбомашин и уплотнительных систем между двумя коаксиальными вращающимися валами.
Более конкретно, настоящее изобретение относится к динамическому уплотнительному устройству, выполненному между двумя коаксиальными вращающимися валами турбомашины.
В турбомашине необходимо определять и изолировать кожух, окружающий механический элемент, такой как подшипник или зубчатое колесо, обеспеченный между двумя вращающимися валами, например, такими как ротор высокого давления и ротор низкого давления. В этом кожухе для смазки и охлаждения механического элемента впрыскивается масло. Для изоляции кожуха между обоими вращающимися валами требуется, в частности, уплотнительное устройство.
В этом типе применения известно использование бесконтактных уплотнительных устройств. Однако для бесконтактных уплотнительных устройств лабиринтного типа требуется высокая скорость потока воздуха, и иногда бывает трудно достичь создания желательного избыточного давления кожуха. Кроме того, в кожухе образуется воздушно-масляная смесь, при этом требуется удалять масло из устройства перед выпуском воздуха. Таким образом, трудно достичь компромисса, и эти уплотнительные устройства не всегда обеспечивают возможность достижения рабочих характеристик, к которым стремятся. Наконец, этот тип уплотнения требует обеспечения удаления масла из устройства, которое является дорогостоящим, громоздким и тяжелым из-за высокой скорости пропитанного маслом воздушного потока, подлежащего очищению.
Также известно использование уплотнительных устройств с контактом или уплотнение между валами типа графитового уплотнения, или даже типа щеточного уплотнения. Однако эти устройства являются хрупкими и имеют высокую степень риска расхождения осей при нагревании в случае контакта между уплотнением и прилегающими металлическими кольцами или стеклянными пластинками, в частности, во время фаз прямого поворота, то есть во время относительного осевого смещения.
В этом контексте настоящее изобретение направлено на обеспечение уплотнительного устройства, выполненного с возможностью работы с валами, вращающимися в одном направлении, или валами, вращающимися в противоположном направлении, которое позволяет разрешить вышеупомянутые проблемы.
Исходя из этого, изобретение предлагает устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины, включающее в себя кольцевое уплотнение, способное выполнять уплотнение путем контакта с наружным валом, причем упомянутое устройство отличается тем, что оно включает в себя смазочное средство, способное производить смазку области контакта между кольцевым уплотнением и наружным валом.
Таким образом, устройство в соответствии с изобретением обеспечивает возможность объединять преимущества уплотнительного устройства с контактом (хорошие рабочие характеристики) со смазкой контакта, позволяющей избавиться от износа или рисков расхождения осей при нагревании в области контакта.
Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины в соответствии с изобретением также может иметь одну или несколько из приведенных ниже характеристик, рассматриваемых отдельно или в соответствии со всеми технически осуществимыми комбинациями:
- контакт между упомянутым кольцевым уплотнением и упомянутым наружным валом обеспечен с помощью упругого средства и/или гидравлического средства;
- упомянутое гидравлическое средство образовано цилиндром, взаимодействующим со множеством поршней таким образом, чтобы оказывать механическое воздействие на упомянутое кольцевое уплотнение;
- поршни выполнены за одно целое с упомянутым кольцевым уплотнением;
- гидравлическое давление, оказываемое на упомянутое множество поршней, производится путем центрифугирования рабочей жидкости гидравлической системы внутри упомянутого цилиндра;
- часть из упомянутого множества поршней или все из упомянутого множества поршней имеют впускные отверстия, способные подавать рабочую жидкость гидравлической системы в область контакта между кольцевым уплотнением и наружным валом;
- упомянутое кольцевое уплотнение включает в себя впускные отверстия, расположенные напротив впускных отверстий поршней;
- устройство включает в себя упругий участок, обеспечивающий уплотнение между упомянутым кольцевым уплотнением и упомянутым внутренним валом.
Одной из целей настоящего изобретения также является обеспечение турбомашины, включающей в себя ротор низкого давления и ротор высокого давления, отличающейся тем, что она включает в себя уплотнительное устройство в соответствии с изобретением для выполнения уплотнения кожуха, окружающего механический элемент между упомянутым валом низкого давления и упомянутым валом высокого давления.
Одной из целей настоящего изобретения также является обеспечение способа закрепления двух коаксиальных вращающихся валов (турбомашины, включающей в себя уплотнительное устройство в соответствии с изобретением, способное выполнять уплотнение кожуха, окружающего механический элемент между упомянутыми двумя вращающимися валами, причем упомянутый способ включает в себя этапы
- закрепления первой части наружного вала вокруг упомянутого внутреннего вала, при этом упомянутая первая часть содержит средство для укрепления упомянутой первой части на основной части наружного вала;
- монтажа упомянутого уплотнительного устройства на упомянутом внутреннем валу;
- блокировки в осевом направлении упомянутой первой части наружного вала;
- скрепления основной части упомянутого наружного вращающегося вала с внутренним вращающимся валом,
- укрепления упомянутой первой части наружного вала с упомянутой основной частью наружного вала;
- разблокирования в осевом направлении упомянутой первой части;
- регулирования закрепления таким образом, чтобы расположить упомянутый наружный вал в его рабочем положении.
Предпочтительно, этап блокировки в осевом направлении выполняют посредством первого гребневидного ребра, выполненного на упомянутом наружном валу, взаимодействующего со вторым гребневидным ребром, выполненным на упомянутом цилиндре, образующем байонетную систему.
Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из описания, приведенного ниже в качестве иллюстрации и никоим образом не для ограничительных целей, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- фиг. 1 схематически иллюстрирует общий вид устройства для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами в соответствии с изобретением, которое расположено в его среде между внутренним валом и наружным валом турбомашины;
- фиг. 2 иллюстрирует детализированное представление уплотнительного устройства в соответствии с изобретением, позволяющего обеспечить уплотнение кожуха, включающего в себя механический элемент, иллюстрируемый на фиг. 1;
- фиг. 3-10 схематически иллюстрируют различные этапы способа монтажа упомянутого уплотнительного устройства согласно изобретению в турбомашине, включающей в себя вращающийся вал низкого давления и вращающийся вал высокого давления;
- фиг. 11 иллюстрирует принцип действия байонетной системы, используемой для сборки двух вращающихся валов после установления уплотнительного устройства в требуемом положении.
На всех чертежах общие элементы обозначены одинаковыми позиционными обозначениями, если не указано иное.
Фиг. 1 представляет общий вид уплотнительного устройства 20, расположенного у кожуха 15, окружающего механический элемент 16, обеспеченный между внутренним вращающимся валом 11 и наружным вращающимся валом 12. Фиг. 2 представляет более подробный вид кожуха 15 и уплотнительного устройства, иллюстрируемых на фиг. 1.
В примерном варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 1 и 2, внутренний вращающийся вал 11 представляет собой ротор турбины высокого давления турбомашины, а наружный вращающийся вал 12 является ротором турбины низкого давления турбомашины.
Уплотнительное устройство 20 в соответствии с изобретением включает в себя:
- цилиндр 21, прикрепленный к внутреннему валу 11, и более конкретно, к шейке 13 вала ротора высокого давления, в соответствии с вариантом осуществления, иллюстрируемом на фиг. 1;
- уплотнительное средство 23, образованное уплотнением кольцеобразной формы, расположенным концентрически относительно внутреннего вала 11;
- упругое средство 24, например, такое как компрессионные шнуры, способные оказывать механическое воздействие на уплотнительное средство 23;
- поршни 22, распределенные по окружности кольцевого уплотнения 23, выполненного между цилиндром 21 и уплотнительным средством 23 таким образом, что поршни, приводимые в действие цилиндром 21, оказывают механическое воздействие на уплотнительное средство 23;
- кольцеобразной участок 25, обеспечивающий возможность ограничивать утечки рабочей жидкости гидравлической системы на краю кольцевого уплотнения 23 между кольцевым уплотнением 23 и шейкой 13 внутреннего вала 11.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения, иллюстрируемом на фиг. 1 и 2, кольцеобразной участок 25 выполнен в кольцевой канавке, обеспеченной с этой целью в шейке 13 вала. В этом преимущественном расположении кольцеобразный участок 25 не требует особого предварительного напряжения, поскольку участок расширяется под действием центробежной силы, таким образом гарантируя уплотнение между кольцевым уплотнением 23 и шейкой 13 вала.
В процессе работы все уплотнительное устройство 20 вращается со скоростью вращения внутреннего вала 11. Таким образом, напряжения только от силы трения, которым подвергается кольцеобразной участок 25 и которые обусловлены относительным осевым смещением между обоими вращающимися валами, не производит нагревание. Эти осевые смещения обычно называют «прямой поворот» в области турбомашин, и они соответствуют относительному осевому смещению между ротором высокого давления и ротором низкого давления во время переходных эксплуатационных фаз турбомашины.
Кольцевое уплотнение 23 является металлическим уплотнением или графитовым уплотнением.
Кольцевое уплотнение 23 имеет множество распределенных по окружности глухих рассверленных отверстий 31, при этом каждое из упомянутых рассверленных отверстий выполнено с возможностью приема поршня 22. Диаметр рассверленных отверстий выполнен с возможностью обеспечения прессового соединения с поршнями 22, чтобы закреплять и кинематически соединять поршни 22 с кольцевым уплотнением 23.
Наружная стенка 36 кольцевого уплотнения 23 способна вступать в контакт с первой кольцеобразной стенкой 17a, образующей элемент фланца 17 наружного вала 12 и ограничивающей кожух 15 для выполнения уплотнения этого кожуха 15; при этом фланец 17 включает в себя первую кольцеобразную стенку 17a и вторую кольцеобразную стенку 17b.
Наружная стенка 36 кольцевого уплотнения 23 поддерживается вплотную к кольцеобразному фланцу 17a давлением поршней 22, которые приводятся в действие путем центрифугирования рабочей жидкости гидравлической системы в цилиндре 21 при работе турбомашины и упругим средством 24, таким как шнуры, расположенные между кольцевым уплотнением 23 и цилиндром 21, чтобы гарантировать постоянный контакт между уплотнением 23 и первым фланцем 17a во время фаз выключения турбомашины, в частности, когда давление масла, оказываемое на поршни 22, является слишком низким.
Фиксатор 26 обеспечен в нижней части цилиндра 21, чтобы гарантировать постоянный запас масла. Этот запас масла пополняется специализированным маслом, и оно перемещается, например, по внутреннему кольцу роликового подшипника в области действия в турбомашине, как иллюстрируется на фиг. 1-2.
Количество поршней 22 можно корректировать таким образом, чтобы сбалансировать продольные механические напряжения на кольцевом уплотнении 23, принимая во внимание:
- давление воздуха выше по потоку и ниже по потоку;
- воздействие упругого средства 24;
- сопротивление смещению кольцевого уплотнения 23, производимое, в частности, трением соединения участка - кольцевого уплотнения.
Поршни 22 предпочтительно имеют такие размеры, чтобы гарантировать постоянный контакт между кольцевым уплотнением 23 и первой кольцеобразной стенкой 17a во всех рабочих ситуациях турбомашины, в том числе во время переходных процессов, и таким образом, чтобы как можно меньше генерировать тепловую энергию за счет трения уплотнения 23 по первой кольцеобразной стенке 17a.
Все или часть поршней 22 имеют в своей конструкции рассверленные отверстия, проходящие в продольном направлении через конструкцию поршня 22, чтобы образовать внутренний канал, способный подавать поток рабочей жидкости гидравлической системы от цилиндра 21 к области контакта между кольцевым уплотнением 23 и кольцеобразным фланцем 17a через инжекторы, обеспеченные на конце поршней 22. С этой целью стенка, образующая нижнюю часть глухих отверстий 31, имеет впускное отверстие напротив рассверленных отверстий 33 поршней 22, сообщающихся с кольцевой канавкой 35, выполненной на наружной стенке 36.
Такая конструкция позволяет рабочей жидкости гидравлической системы протекать от цилиндра 21 к наружной стенке 36, таким образом обеспечивая постоянное смазывание области контакта, создавая масляную пленку по периферии кольцевого уплотнения 23.
Смазывание области контакта также дает возможность обеспечивать постоянное охлаждение этой области между кольцевым уплотнением 23 и первой кольцеобразной стенкой 17a, таким образом предотвращая преждевременный износ уплотнительного устройства 20.
Радиальное расположение глухих отверстий 31 относительно оси вращения кольца, соответствует диаметру внедрения поршней 22 в цилиндре 21.
Другая часть масла, выходящего из поршней 22, просачивается по зазору, имеющемуся между поршнями 22 и цилиндром 21, гарантируя смазывание между обеими частями, в частности, во время относительных смещений из-за прямых поворотов во время переходных процессов.
Все масло выделяется на конической стенке 17c в результате действия центробежной силы и выпускается в обычную систему регенерации масла кожуха 15, образованную трубопроводом в нижней части кожуха, соединенного с насосом регенерации.
Чтобы возвратить возможные утечки масла, которые могут происходить от соединения участка/уплотнения однородного соединения уплотнения/фланца, первая кольцеобразная стенка 17a и вторая кольцеобразная стенка 17b образуют резервуар 28 регенерации масла. Этот резервуар 28 регенерации расположен выше по потоку от уплотнительной системы 20. В нижней части этого резервуара 28 регенерации первая кольцеобразная стенка 17a включает в себя по меньшей мере одно рассверленное отверстие 29 в месте соединения между первой кольцеобразной стенкой 17a и конической стенкой 17c, позволяющее эти утечки вновь вводить в кожух 15. Внутренний диаметр второй кольцеобразной стенки 17b (то есть ее диаметр отверстия) меньше, чем внутренний диаметр первой кольцеобразной стенки 17a, так что вторая кольцеобразная стенка 17b играет роль перегородки канала регенерации утечек рабочей жидкости гидравлической системы при работе турбомашины. Предпочтительно, внутренний диаметр этой второй кольцеобразной стенки 17b должен быть доведен до минимума, насколько это возможно в зависимости от геометрических требований оборудования.
Коническая стенка 17c также имеет гребневидное ребро 37. Это ребро 37 используется для этапа монтажа и будет подробно описано ниже. Это гребневидное ребро 37, таким образом, имеет углубленные части по периферии конической стенки 17c, позволяющие маслу эффективно вытекать на эту стенку 17c. Чтобы дополнительно улучшить подачу масла на эту стенку, твердые части гребневидного ребра 37 могут иметь рассверленные отверстия.
Фиг. 3-10 иллюстрируют различные этапы монтажа уплотнительного устройства 20 в турбомашине, включающей в себя вал 11 высокого давления и вал 12 низкого давления.
Фиг. 3 иллюстрирует первый этап способа монтажа, заключающийся в установке участка 25 в кожухе, предназначенном для этой цели в находящейся ниже по потоку части шейки 13 вала 11 высокого давления.
Фиг. 4 иллюстрирует второй этап способа монтажа. Этот второй этап заключается во введении фланца 17 турбины низкого давления, включающего в себя кольцеобразные стенки 17a и 17b. Этот фланец снабжен выступами, которые позволяют собирать эту часть турбины низкого давления с модулем турбины низкого давления, чтобы образовывать весь вал низкого давления. Выступы 41 выполнены за одно целое с фланцем 17 с помощью гаек 42 и продолговатых рассверленных отверстий 43.
Фиг. 5 иллюстрирует третий этап способа монтажа, заключающийся в установке уплотнительного устройства 20.
Фиг. 6 иллюстрирует четвертый этап способа монтажа. Этот четвертый этап способа заключается в установке в заданное положение механического элемента 16 на валу высокого давления. В иллюстрируемом варианте осуществления механический элемент 16 образован подшипником n°4, выполненным за одно целое со средством гайки; таким образом, сборка образует весь модуль вала 11 высокого давления.
Фиг. 7 иллюстрирует пятый этап способа монтажа в соответствии с изобретением, заключающийся в фиксации положения фланца 17 посредством «байонетной» системы. Байонетная система образована гребневидным ребром 37, выполненным на конической стенке 17c фланца 17 вала 12 низкого давления, а также гребневидным ребром 27, выполненным на цилиндре 21.
Фиг. 11a и 11b более точно иллюстрируют принцип действия байонетной системы фиксации, образованной обоими гребневидными ребрами 37, 27 (представлены только два зубца, чтобы упростить чертеж).
Более точно, фиг. 11a представляет освобожденное положение системы, в котором фланец 17 вала 12 низкого давления является подвижным в осевом направлении относительно уплотнительного устройства 20; фиг. 11b представляет застопоренное положение устройства, в котором фланец 17 является заблокированным в осевом направлении относительно устройства 20.
Таким образом, на этом пятом этапе фиксации фланец 17 смещают в осевом направлении так, чтобы он вошел в зацепление в гребневидном ребре 27 цилиндра 21, действующем в качестве центрирующей детали. Как только он оказывается в зацеплении, небольшой поворот фланца 17 вдоль его оси вращения обеспечивает возможность переключения из освобожденного положения в застопоренное положение, иллюстрируемое на фиг. 11b, таким образом удерживая фланец 17 в осевом и радиальном направлении в правильном положении.
В застопоренном положении упругое средство 24 сжато.
Фиг. 8 иллюстрирует шестой этап способа, заключающийся в закреплении модуля турбины низкого давления, предварительно собранного и приведенного в равновесие на фланце 17, в правильном положении. С этой целью модуль имеет рассверленные отверстия, позволяющие закреплять модуль на фланце 17 с помощью выступов 41 и гаек. Таким образом, собранные модуль и фланец образуют вал 12 низкого давления целиком.
Фиг. 9 иллюстрирует седьмой этап, заключающийся в освобождении байонетной системы с помощью поворота вала 12 низкого давления в обратном направлении относительно направления поворота пятого этапа, и затем выведения из зацепления вала низкого давления с уплотнительным устройством посредством скольжения в осевом направлении, чтобы расположить его в нужном положении (в осевом положении). После смещения в осевом направлении вала 12 низкого давления упругое средство 24 расширяется и обеспечивает возможность прижатия кольцевого уплотнения 23 к первой кольцеобразной стенке 17a, как описано выше, обеспечивая уплотнение кожуха 15 сразу после того, как турбомашина запущена, но также и во время фаз выключения турбомашины.
Фиг. 10 иллюстрирует окончательное положение вращающихся валов, а также уплотнительного устройства 20.
Таким образом, устройство в соответствии с изобретением позволяет обеспечить эффективное и надежное уплотнение между двумя вращающимися деталями (например, валом высокого давления и валом низкого давления турбомашины) посредством обеспечения уплотнения за счет контакта, предлагая хорошие рабочие характеристики и постоянную смазку контакта, таким образом, избегая рисков нагревания и расхождения осей при нагревании.
Изобретение было описано главным образом с помощью вала высокого давления и вала низкого давления турбомашины; однако изобретение также применимо к другим коаксиальным вращающимся валам.
Устройство в соответствии с изобретением особенно подходит для использования с двумя вращающимися валами противоположного вращения, однако изобретение также применимо для использования с двумя вращающимися валами, которые вращаются в одном направлении.

Claims (18)

1. Устройство (20) для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины, содержащей внутренний вал (11) и наружный вал (12), и включающее в себя кольцевое уплотнение (23), выполненное с возможностью выполнять уплотнение путем контакта с наружным валом (12), причем упомянутое устройство отличается тем, что оно включает в себя смазочное средство, выполненное с возможностью производить смазку области контакта между кольцевым уплотнением (23) и наружным валом (12).
2. Устройство (20) по п. 1, отличающееся тем, что контакт между кольцевым уплотнением (23) и наружным валом (12) обеспечен с помощью упругого средства (24) и/или гидравлического средства (22, 21).
3. Устройство (20) по п. 2, отличающееся тем, что гидравлическое средство образовано цилиндром (21), взаимодействующим с множеством поршней (22) таким образом, чтобы оказывать механическое воздействие на кольцевое уплотнение (23).
4. Устройство (20) по п. 3, отличающееся тем, что поршни (22) выполнены за одно целое с кольцевым уплотнением (23).
5. Устройство (20) по п. 3, отличающееся тем, что гидравлическое давление, оказываемое на упомянутое множество поршней, производится путем центрифугирования рабочей жидкости гидравлической системы внутри цилиндра (21).
6. Устройство (20) по п. 3, отличающееся тем, что часть из упомянутого множества поршней (22) или все из упомянутого множества поршней (22) имеют впускные отверстия (33), способные подавать рабочую жидкость гидравлической системы в область контакта между кольцевым уплотнением (23) и наружным валом (12).
7. Устройство (20) по п. 6, отличающееся тем, что кольцевое уплотнение (23) имеет кольцевую канавку (35), выполненную напротив впускных отверстий (33) поршней (22).
8. Устройство (20) по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно включает в себя упругий участок (25), обеспечивающий уплотнение между кольцевым уплотнением (23) и внутренним валом (11).
9. Турбомашина, включающая в себя ротор низкого давления и ротор высокого давления, отличающаяся тем, что она включает в себя уплотнительное устройство (20) по любому из пп. 1-8 для выполнения уплотнения кожуха (15), окружающего механический элемент (16) между ротором низкого давления, образующим наружный вал (12), и ротором высокого давления, образующим внутренний вал (11).
10. Способ прикрепления двух коаксиальных вращающихся валов (11, 12) турбомашины, включающей в себя уплотнительное устройство (20) по любому из пп. 1-8, способное выполнять уплотнение кожуха (15), окружающего механический элемент (16) между упомянутыми двумя вращающимися валами (11, 12), причем упомянутый способ включает в себя этапы
- закрепления первой части (17) наружного вала вокруг внутреннего вала (11), при этом упомянутая первая часть (17) содержит средство (41) для закрепления упомянутой первой части (17) на основной части наружного вала;
- монтажа уплотнительного устройства (20) на внутреннем валу (11);
- блокировки в осевом направлении упомянутой первой части (17) наружного вала (12);
- прикрепления основной части наружного вращающегося вала (12) к внутреннему вращающемуся валу (11),
- прикрепления упомянутой первой части (17) наружного вала к основной части наружного вала (12);
- разблокирования в осевом направлении упомянутой первой части (17);
- регулирования прикрепления таким образом, чтобы расположить наружный вал в его рабочем положении.
11. Способ прикрепления двух коаксиальных вращающихся валов (11, 12) турбомашины по п. 10, отличающийся тем, что этап блокировки в осевом направлении выполняют посредством первого гребневидного ребра (37), выполненного на упомянутом наружном валу (12), взаимодействующего со вторым гребневидным ребром (27), выполненным на упомянутом цилиндре (21), образующими байонетную систему.
RU2014143971A 2012-04-05 2013-03-08 Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины RU2632066C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1253133A FR2989116B1 (fr) 2012-04-05 2012-04-05 Dispositif d'etancheite inter-arbres coaxiaux d'une turbomachine
FR1253133 2012-04-05
PCT/FR2013/050485 WO2013150198A1 (fr) 2012-04-05 2013-03-08 Dispositif d'etancheite inter-arbres coaxiaux d'une turbomachine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014143971A RU2014143971A (ru) 2016-05-27
RU2632066C2 true RU2632066C2 (ru) 2017-10-02

Family

ID=48083459

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014143971A RU2632066C2 (ru) 2012-04-05 2013-03-08 Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9909452B2 (ru)
EP (1) EP2836685B1 (ru)
JP (1) JP2015514184A (ru)
CN (1) CN104246146B (ru)
CA (1) CA2869617A1 (ru)
FR (1) FR2989116B1 (ru)
RU (1) RU2632066C2 (ru)
WO (1) WO2013150198A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3035154B1 (fr) * 2015-04-17 2017-05-05 Snecma Dispositif d'etancheite pour enceinte a huile de palier de turbomachine
US10774668B2 (en) * 2017-09-20 2020-09-15 General Electric Company Intersage seal assembly for counter rotating turbine
FR3084700B1 (fr) * 2018-07-31 2021-06-11 Safran Aircraft Engines Joint d'etancheite et systeme d'etancheite pour turbomachine
US11767823B2 (en) * 2019-10-31 2023-09-26 Vestas Wind Systems A/S Apparatus for sealing rotatable components of a wind turbine powertrain
US11428160B2 (en) 2020-12-31 2022-08-30 General Electric Company Gas turbine engine with interdigitated turbine and gear assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5236302A (en) * 1991-10-30 1993-08-17 General Electric Company Turbine disk interstage seal system
FR2713725A1 (fr) * 1993-12-15 1995-06-16 Snecma Dispositif d'obturation à baïonnette.
US6196790B1 (en) * 1998-12-17 2001-03-06 United Technologies Corporation Seal assembly for an intershaft seal in a gas turbine engine
EP1496294A1 (fr) * 2003-07-10 2005-01-12 Techspace Aero Dispositif d'étanchéité pour palier, et turbomachine équipée d'un tel dispositif
EP1873454A1 (fr) * 2006-06-29 2008-01-02 Snecma Agencement à liaison par crabot pour chambre de combustion de turbomachine
US20090189356A1 (en) * 2007-12-14 2009-07-30 Miklos Gaebler Sealing of at least one shaft by at least one hydraulic seal

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2518650B1 (fr) * 1981-12-22 1986-05-30 Snecma Dispositif de pilotage des jeux d'un palier inter-arbres de turbomachine multi-corps
FR2535789A1 (fr) * 1982-11-10 1984-05-11 Snecma Montage d'un palier inter-arbres de turbomachine multi-corps
US4453722A (en) * 1982-12-20 1984-06-12 United Technologies Corporation Seal means
US4477088A (en) * 1982-12-20 1984-10-16 United Technologies Corporation Face seal means with back-up seal
US4928978A (en) * 1988-04-07 1990-05-29 United Technologies Corporation Rotating shaft seal
US5275534A (en) * 1991-10-30 1994-01-04 General Electric Company Turbine disk forward seal assembly
US5172918A (en) * 1992-04-28 1992-12-22 John Crane Inc. Secondary seal for gas turbines
JP3140882B2 (ja) * 1993-07-06 2001-03-05 日機装株式会社 多段キャンドモータポンプのポンプ段部間シール構造
US6131914A (en) * 1996-08-30 2000-10-17 United Technologies Corporation Gas turbine engine bearing compartment seal
EP0967424B1 (fr) * 1998-06-26 2004-03-17 Techspace aero Dispositif de turbomachine avec un joint d'étanchéité
CN2616686Y (zh) * 2003-04-23 2004-05-19 潘志忠 敏感式挡油环
US6887038B2 (en) * 2003-09-02 2005-05-03 General Electric Company Methods and apparatus to facilitate sealing between rotating turbine shafts
JP4256813B2 (ja) * 2004-04-30 2009-04-22 日本ピラー工業株式会社 高速回転機器用ガスシール
US7837199B2 (en) * 2005-11-03 2010-11-23 United Technologies Corporation Shrouded face seal and components thereof
GB0623705D0 (en) * 2006-11-28 2007-01-10 Cummins Turbo Tech Ltd Hydraulic for a turbocharger
EP1967774A1 (en) * 2007-03-05 2008-09-10 Chugai High Technology Co., Ltd. Coaxial multi-shaft assemblies
FR2917150B1 (fr) * 2007-06-11 2013-09-27 Turbomeca Systeme de raccordement comprenant des moyens de fixation de securite
CA2645236A1 (en) * 2008-11-03 2010-05-03 Imad Hamad Submersed turbine bearings
CN101509399B (zh) * 2008-12-18 2011-03-09 康跃科技股份有限公司 涡轮增压器分体轴向承载装置
GB201013844D0 (en) * 2010-08-19 2010-09-29 Rolls Royce Plc Intershaft seal

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5236302A (en) * 1991-10-30 1993-08-17 General Electric Company Turbine disk interstage seal system
FR2713725A1 (fr) * 1993-12-15 1995-06-16 Snecma Dispositif d'obturation à baïonnette.
US6196790B1 (en) * 1998-12-17 2001-03-06 United Technologies Corporation Seal assembly for an intershaft seal in a gas turbine engine
EP1496294A1 (fr) * 2003-07-10 2005-01-12 Techspace Aero Dispositif d'étanchéité pour palier, et turbomachine équipée d'un tel dispositif
EP1873454A1 (fr) * 2006-06-29 2008-01-02 Snecma Agencement à liaison par crabot pour chambre de combustion de turbomachine
US20090189356A1 (en) * 2007-12-14 2009-07-30 Miklos Gaebler Sealing of at least one shaft by at least one hydraulic seal

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013150198A1 (fr) 2013-10-10
US20150063981A1 (en) 2015-03-05
EP2836685B1 (fr) 2019-07-31
EP2836685A1 (fr) 2015-02-18
CN104246146B (zh) 2018-03-27
FR2989116B1 (fr) 2014-04-25
CN104246146A (zh) 2014-12-24
JP2015514184A (ja) 2015-05-18
RU2014143971A (ru) 2016-05-27
CA2869617A1 (fr) 2013-10-10
US9909452B2 (en) 2018-03-06
FR2989116A1 (fr) 2013-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2632066C2 (ru) Устройство для обеспечения уплотнения между коаксиальными валами турбомашины
US4406459A (en) Oil weepage return for carbon seal plates
RU2687474C2 (ru) Компрессор газотурбинного двигателя, содержащий лопатки с изменяемым углом установки
CA2945245C (en) Method and system for a planetary power gearbox static to rotating oil transfer supply
US9803493B2 (en) Turbine bearing and seal assembly for a turbocharger
EP2888451B1 (en) Spring carrier and removable seal carrier
EP2060742A2 (en) Dual Configuration seal assembly for a rotational assembly
UA82185C2 (ru) Турбина низкого давления газотурбинного двигателя
EP3048343B1 (en) Multi-stage inter shaft ring seal
RU2657105C2 (ru) Цапфа для турбины высокого давления и турбореактивный двигатель, включающий в себя такую цапфу
CN102889387A (zh) 石墨油封装置
CN110878760B (zh) 用于涡轮机械的密封组件
EP1988256A2 (en) Seals, sealed systems, and methods for sealing a shaft
CN202851963U (zh) 石墨油封装置
US10670077B2 (en) Sealed bearing assembly and method of forming same
CN111492122A (zh) 飞行器涡轮机的两个转子之间的动态密封
RU2378517C1 (ru) Ротор газовой турбины
RU2596899C1 (ru) Опора компрессора низкого давления турбомашины
US11940008B2 (en) Recirculation of lubricant in a turbomachine rolling-element bearing
RU2705103C1 (ru) Щеточное уплотнение турбомашины
JP2015137708A (ja) 油切装置及び回転機械
CN108252754B (zh) 自由动力涡轮
RU2708279C1 (ru) Межвальное контактное уплотнение
RU2730557C1 (ru) Опора ротора газотурбинного двигателя
RU2614910C1 (ru) Комбинированное уплотнение ротора турбомашины

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180309