RU2819103C1

RU2819103C1 - Contact radial-end seal of gas turbine engine compressor support

Info

Publication number: RU2819103C1
Application number: RU2023105557A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Юрьевич Еричев; Михаил Евгеньевич Никитин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Filing date: 2023-03-09
Publication date: 2024-05-14

Abstract

FIELD: aircraft engine building.

SUBSTANCE: invention relates to seals of oil cavities of gas turbine engines and power plants. In a contact radial-end seal of a gas turbine engine compressor support, comprising a housing, in which there is a sealing ring in the form of graphite segments, which squeezes the rotor of the gas turbine engine by means of a bracelet spring and is fixed against turning by means of at least one locking element. At least one blind hole is made on the inner side of the end wall of the housing, wherein the locking element is installed in the sealing ring in the form of graphite segments and contacts with it with a section of its inner surface, and the outer surface of the locking element is in contact with the bracelet spring, note here that locking element end section is fitted in said blind hole with radial clearance.

EFFECT: no need to flare the locking element and re-lapping the surface of the seal housing, simplified grinding process due to absence of locking element rigidly fixed in the housing, increased tightness of the seal due to absence of through holes in its housing.

3 cl, 2 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 building, namely to seals of oil cavities of gas turbine engines and power plants.

Известно радиальное секционное уплотнение, содержащее корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента (см. рис. 18.5_2а, стр. 1202, глава 18 Уплотнения ГТД, авторы: А.А. Иноземцев, М.А. Нихамкин, В.Л. Сандрацкий, «Газотурбинные двигатели», ОАО «Авиадвигатель», г. Пермь, 2007 г.).A radial sectional seal is known, containing a housing in which a sealing ring in the form of graphite segments is installed, compressing the rotor of a gas turbine engine by means of a bracelet spring and secured against rotation by means of at least one locking element (see Fig. 18.5_2a, page 1202, Chapter 18 Gas turbine seals, authors: A.A. Inozemtsev, M.A. Nikhamkin, V.L. Sandratsky, “Gas Turbine Engines”, JSC “Aviadvigatel”, Perm, 2007).

Данное уплотнение выбрано в качестве прототипа.This seal was chosen as a prototype.

Известному техническому решению присущи следующие недостатки:The known technical solution has the following disadvantages:

- существует необходимость развальцовки стопорного элемента и повторное проведение притирки торца корпуса уплотнения;- there is a need to flare the locking element and re-grind the seal housing end;

- усложненный процесс притирки поверхности корпуса уплотнения в связи с наличием установленного жестко в корпусе стопорного элемента;- a complicated process of grinding in the surface of the seal housing due to the presence of a locking element rigidly installed in the housing;

- низкая герметичность уплотнения в связи с наличием сквозного отверстия под стопорный элемент.- low tightness of the seal due to the presence of a through hole for the locking element.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в отсутствии необходимости развальцовки стопорного элемента и повторного проведения притирки поверхности корпуса уплотнения; в упрощенном процессе притирки поверхности корпуса уплотнения в связи с отсутствием жестко закрепленного в корпусе стопорного элемента; в повышении герметичности уплотнения за счет отсутствия сквозных отверстий в его корпусе.The technical result achieved when using the claimed invention is that there is no need to flare the locking element and re-grind the surface of the seal housing; in a simplified process of lapping the surface of the seal housing due to the absence of a locking element rigidly fixed in the housing; in increasing the tightness of the seal due to the absence of through holes in its body.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в известном контактном радиально-торцевом уплотнении опоры компрессора газотурбинного двигателя, содержащем корпус, в котором установлено уплотнительное кольцо в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор газотурбинного двигателя посредством браслетной пружины и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента, согласно настоящему изобретению, с внутренней стороны торцевой стенки корпуса выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие, при этом стопорный элемент установлен в уплотнительном кольце в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент контактирует с браслетной пружиной, причем концевой участок стопорного элемента установлен в упомянутом глухом отверстии с радиальным зазором.The specified technical result is ensured by the fact that in the known contact radial-end seal of the compressor support of a gas turbine engine, containing a housing in which a sealing ring in the form of graphite segments is installed, compressing the rotor of the gas turbine engine by means of a bracelet spring and secured against rotation by at least one locking element, according to the present invention, at least one blind hole is made on the inside of the end wall of the housing, wherein the locking element is installed in the sealing ring in the form of graphite segments and contacts with it with a portion of its inner surface, and the locking element contacts with the outer surface with a bracelet spring, and the end portion of the locking element is installed in the said blind hole with a radial clearance.

За счет применения глухого отверстия повышается герметичность уплотнения. За счет того, что стопорный элемент установлен в корпусе концевым участком и контактирует участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью контактирует с браслетной пружиной, достигается отсутствие необходимости развальцовки стопорного элемента и повторного проведения притирки поверхности корпуса уплотнения, а также достигается упрощенный процесс притирки поверхности корпуса уплотнения.The use of a blind hole increases the tightness of the seal. Due to the fact that the locking element is installed in the housing with its end section and is in contact with a section of its inner surface, and with its outer surface is in contact with the bracelet spring, there is no need to flare the locking element and re-grind the surface of the seal body, and a simplified process of grinding in the surface of the seal body is achieved. .

Предпочтительно в поперечном сечении глухое отверстие выполнено эллиптической формы, а установленный в нем концевой участок стопорного элемента выполнен цилиндрическим.Preferably, the blind hole is elliptical in cross-section, and the end section of the locking element installed in it is cylindrical.

Эллиптическая форма выбрана в связи с тем, что стопорный элемент должен быть зафиксирован в окружном направлении, а в радиальном направлении должен иметь степень свободы, при этом цилиндрическая форма выбрана из-за технологической простоты исполнения.The elliptical shape was chosen due to the fact that the locking element must be fixed in the circumferential direction and must have a degree of freedom in the radial direction, while the cylindrical shape was chosen due to its technological simplicity.

Предпочтительно длина большой оси эллипса равна (3,9…4,1)×z+d, где z - величина зазора между близлежащими поверхностями корпуса и ротора газотурбинного двигателя; d - диаметр цилиндрического концевого участка стопорного элемента.Preferably, the length of the major axis of the ellipse is equal to (3.9...4.1)×z+d, where z is the gap between adjacent surfaces of the housing and the rotor of the gas turbine engine; d is the diameter of the cylindrical end section of the locking element.

Диапазон выбран исходя из величины допустимых перемещений графитовых сегментов с ротором с дополнительным запасом исходя из допусков на изготавливаемые детали. Уменьшение размеров приведет к излишнему износу графитовых секций, а увеличение размеров не имеет целесообразности и несет дополнительные потери по массовым характеристикам газотурбинного двигателя.The range was selected based on the magnitude of permissible movements of graphite segments with a rotor with an additional margin based on the tolerances on the manufactured parts. Reducing the size will lead to excessive wear of the graphite sections, and increasing the size is not practical and incurs additional losses in the mass characteristics of the gas turbine engine.

Сущность настоящего изобретения поясняется фигурами 1, 2.The essence of the present invention is illustrated by figures 1, 2.

На фиг. 1 представлен продольный разрез заявленного контактного радиально-торцевого уплотнения опоры компрессора газотурбинного двигателя.In fig. 1 shows a longitudinal section of the claimed contact radial-end seal of a gas turbine engine compressor support.

На фиг. 2 представлен разрез А-А.In fig. Figure 2 shows section A-A.

Контактное радиально-торцевое уплотнение опоры компрессора газотурбинного двигателя содержит корпус 1 с боковой крышкой в виде шайбы 2, зафиксированной в корпусе 1 посредством разжимного кольца 3. В корпусе 1 установлено уплотнительное кольцо 4 в виде графитовых сегментов, обжимающее ротор, в частности, контактную втулку 5, установленную на валу 6 газотурбинного двигателя, посредством браслетной пружины 7 и зафиксированное от проворота посредством, по меньшей мере, одного стопорного элемента 8. Количество стопорных элементов 8 зависит от трудоемкости изготовления и необходимой степени герметичности уплотнения и устанавливается экспериментальным путем.The contact radial-end seal of the compressor support of a gas turbine engine contains a housing 1 with a side cover in the form of a washer 2, fixed in the housing 1 by means of an expansion ring 3. In the housing 1 there is a sealing ring 4 in the form of graphite segments, which compresses the rotor, in particular, the contact sleeve 5 , installed on the shaft 6 of the gas turbine engine, by means of a bracelet spring 7 and secured against rotation by at least one locking element 8. The number of locking elements 8 depends on the complexity of manufacturing and the required degree of tightness of the seal and is established experimentally.

С внутренней стороны торцевой стенки корпуса 1 выполнено, по меньшей мере, одно глухое отверстие 9. Количество глухих отверстий 9 равно количеству стопорных элементов 8.At least one blind hole 9 is made on the inside of the end wall of the housing 1. The number of blind holes 9 is equal to the number of locking elements 8.

Стопорный элемент 8 установлен в уплотнительном кольце 4 в виде графитовых сегментов и контактирует с ним участком своей внутренней поверхности, а наружной поверхностью стопорный элемент 8 контактирует с браслетной пружиной 7, причем концевой участок стопорного элемента 8 установлен в упомянутом глухом отверстии 9 с радиальным зазором.The locking element 8 is installed in the sealing ring 4 in the form of graphite segments and is in contact with it with a section of its inner surface, and with its outer surface, the locking element 8 is in contact with the bracelet spring 7, and the end section of the locking element 8 is installed in the mentioned blind hole 9 with a radial gap.

Уплотнительное кольцо 4 в виде графитовых сегментов поджато к торцевой стенке корпуса 1 посредством осевой пружины (на фигурах не показана).The sealing ring 4 in the form of graphite segments is pressed against the end wall of the housing 1 by means of an axial spring (not shown in the figures).

В поперечном сечении глухое отверстие в торцевой стенке корпуса 1 выполнено эллиптической формы, а установленный в нем концевой участок стопорного элемента 8 выполнен цилиндрическим, причем длина большой оси эллипса равна (3,9…4,1)×z+d, где z - величина зазора между близлежащими поверхностями корпуса 1 и ротора газотурбинного двигателя; d - диаметр цилиндрического концевого участка стопорного элемента 8.In the cross section, the blind hole in the end wall of the housing 1 is made of an elliptical shape, and the end section of the locking element 8 installed in it is made cylindrical, and the length of the major axis of the ellipse is equal to (3.9...4.1) × z + d, where z is the value the gap between adjacent surfaces of the housing 1 and the rotor of the gas turbine engine; d is the diameter of the cylindrical end section of the locking element 8.

В процессе работы вал 6 вращается вокруг своей оси и совершает движение в осевом направлении, уплотнительное кольцо 4 фиксируется от действия центробежных сил браслетной пружиной 7. От движения в осевом направлении уплотнительное кольцо 4 фиксируется корпусом 1 и шайбой 2 с осевой пружиной. От вращения уплотнительное кольцо 4 фиксируется стопорным элементом 8.During operation, shaft 6 rotates around its axis and moves in the axial direction, sealing ring 4 is secured against centrifugal forces by bracelet spring 7. From movement in the axial direction, sealing ring 4 is secured by housing 1 and washer 2 with an axial spring. From rotation, the sealing ring 4 is secured by a locking element 8.

Claims

1. Contact radial-end seal of a gas turbine engine compressor support, containing a housing in which a sealing ring in the form of graphite segments is installed, compressing the gas turbine engine rotor by means of a bracelet spring and secured against rotation by means of at least one locking element, characterized in that At least one blind hole is made on the inside of the end wall of the housing, wherein the locking element is installed in the sealing ring in the form of graphite segments and is in contact with it with a section of its inner surface, and with its outer surface the locking element is in contact with the bracelet spring, wherein the end section the locking element is installed in the said blind hole with radial clearances.

2. The contact radial-end seal of the compressor support of a gas turbine engine according to claim 1, characterized in that in the cross section the blind hole is made of an elliptical shape, and the end section of the locking element installed in it is made cylindrical.

3. Contact radial-end seal of the compressor support of a gas turbine engine according to claim 2, characterized in that the length of the major axis of the ellipse is equal to (3.9...4.1) × z + d, where z is the size of the gap between adjacent surfaces of the housing and rotor gas turbine engine; d is the diameter of the cylindrical end section.