SU1749495A1

SU1749495A1 - Turbomachine honeycomb seal

Info

Publication number: SU1749495A1
Application number: SU894756683A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Андреевич Климцов; Евгений Семенович Зимин; Сергей Анатольевич Климцов; Виктор Тимофеевич Перевезенцев
Original assignee: Брянский Институт Транспортного Машиностроения
Priority date: 1989-11-09
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1992-07-23

Abstract

Использование турбостроение, в частности в уплотнени х сотового типа. Сущность изобретени в корпусе 1 установлено статорное коль до 2, на внутренней поверхности которого выполнены скошенные против направлени потока утечек сотовые чейки 3 На роторе 4 с радиальным зазором 5 установлено роторное кольцо 6 с сотовыми элементами 8 и 9, между которыми образован кольцевой паз 10 В корпусе 1 и роторном кольце 6 выполнена система отверстий 12-15 и кольцевых полостей 7 и 11, сообщенных с радиальным зазором 5 дл организации дополнительных потоков рабочей среды внутри уплгтнени Зил.The use of turbine construction, in particular in cellular seals. The invention in case 1 is fitted with a stator ring up to 2, on the inner surface of which there are made cell cells 3 that are beveled against the direction of leakage. On the rotor 4 with a radial clearance 5 there is a rotor ring 6 with cellular elements 8 and 9 between which an annular groove 10 is formed. 1 and the rotary ring 6, a system of holes 12-15 and annular cavities 7 and 11 is provided, communicated with a radial gap 5 for organizing additional flows of the working medium inside the Zil.

Description

Изобретение относитс к турбостроению , а именно к уплотнени м сотового типа.The invention relates to a turbine building, namely, cellular type seals.

Известно сотовое уплотнение турбома- шины, содержащее гладкий ротор и расположенный с зазором статор, на котором закреплены сотовые чейки. При этом в роторе на среднем участке уплотнени выполнена кольцева канавка.A honeycomb seal of a turbomachine is known, containing a smooth rotor and a stator with a gap, on which cell cells are fixed. In this case, an annular groove is made in the rotor in the middle sealing area.

Уплотнение данного типа по характеру движени газа через зазор относитс к пр моточному . Расход газа через пр моточные уплотнени достаточно большой и поэтому по эффективности они уступают многим типам уплотнений.According to the nature of the movement of gas through the gap, the seal of this type is direct flow. The gas flow rate through the gaskets is quite large and, therefore, they are inferior in efficiency to many types of seals.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс вращающеес уплотнение, содержащее корпус с установленным на нем статорным кольцом с выполненными на его внутренней поверхности, скошенными против направлени потока утечек, сотовыми чейками и установленное напротив статор- ного кольца с образованием радиального зазора роторное кольцо. При этом оптимальный угол наклона чеек составл ет около 45°, а оптимальна глубина чеек определ етс в зависимости от их ширины.Closest to the present invention, there is a rotating seal, comprising a housing with a stator ring mounted on it with tapered against the direction of the leakage flow, honeycomb cells and a rotary ring opposite the stator ring to form a radial clearance. In this case, the optimum angle of inclination of the cells is about 45 °, and the optimum depth of the cells is determined depending on their width.

В известном техническом решении воздействие уплотнени на поток утечки осуществл етс недостаточно эффективно. Это св зано с тем, что в процессе расширени газа в данном уплотнении не вс кинетическа энерги струи гаситс в камерах сотовых чеек, а некотора ее дол переноситс из одной сотовой чейки в другую В результате расход газа через уплотнение сильно возрастает. Кроме того, при эксцентричном положении ротора и статора в уплотнении данного типа возникают значительные аэродинамические силы, привод щие к низкочастотной вибрации ротора. Вследствие указанных причин экономичность и надежность работы турбомашины с уплотнени ми данного типа снижаютс .In the prior art, the effect of a seal on a leakage flow is not sufficiently effective. This is due to the fact that in the process of gas expansion in this seal, not all of the kinetic energy of the jet is quenched in the cells of the cell, and some of its fraction is transferred from one cell to another. As a result, the gas flow through the seal increases greatly. In addition, with the eccentric position of the rotor and stator, considerable aerodynamic forces arise in the seal of this type, leading to low-frequency vibration of the rotor. Due to these reasons, the efficiency and reliability of the turbomachine with seals of this type are reduced.

Целью изобретени вл етс повышение экономичности и надежности работы турбомашины.The aim of the invention is to increase the efficiency and reliability of the turbomachine.

Указанна цель достигаетс тем, что в сотовом уплотнении турбомашины, содержащем корпус с установленным на нем статорным кольцом с выполненными на его внутренней поверхности, скошенными против направлени потока утечек, сотовыми чейками и установленное напротив статор- ного кольца с образованием радиального зазора роторное кольцо, закрепленное на роторе с образованием кольцевой полости, роторное кольцо снабжено двум сотовыми элементами, размещенными на поверхности , обращенной к статорному кольцу, а в корпусе выполнена дополнительна кольцева полость. Между сотовыми элементами на роторе образован кольцевой паз, а в роторном кольце и корпусе выполнены входные и выходные отверсти , сообщающие соответствующие кольцевые полости с радиальным зазором, причем выходные отверсти в роторном кольце расположены между выходными и входными отверсти ми в корпусе, а кольцевой паз - напротив вы0 ходных отверстий в корпусе.This goal is achieved by the fact that, in the honeycomb seal of a turbomachine, comprising a housing with a stator ring mounted on it with bevel against the direction of the flow of leaks mounted on its inner surface, a rotor ring mounted opposite the stator ring with radial clearance formed the rotor with the formation of the annular cavity, the rotor ring is equipped with two honeycomb elements placed on the surface facing the stator ring, and in the case there is an additional On the annular cavity. An annular groove is formed on the rotor between the honeycomb elements, and the inlet and outlet openings are made in the rotor ring and the body, which communicate the corresponding annular cavities with a radial clearance, with the outlet holes in the rotor ring located between the outlet and inlet holes in the body, and the annular groove is opposite outlet openings in the housing.

На фиг.1 изображено сотовое уплотнение , продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг 1.1 shows a honeycomb seal, a longitudinal section; figure 2 - section aa in figure 1; on fig.Z - section bb in fig 1.

5 Сотовое уплотнение турбомашины содержит корпус 1 с установленным в нем статорным кольцом 2 с выполненными на его внутренней поверхности сотовыми чейками 3, скошенными против направлени 5 A honeycomb seal of a turbomachine comprises a housing 1 with a stator ring 2 installed in it with cellular cells 3 formed on its inner surface that are beveled against the direction of

0 потока утечек. Напротив статорного кольца 2 на роторе 4 с образованием радиального зазора 5 закреплено роторное кольцо 6. Между ротором 4 и роторным кольцом б образовано кольцева полость 7. Роторное0 leakage flow. Opposite the stator ring 2 on the rotor 4 with the formation of a radial gap 5 is fixed a rotor ring 6. Between the rotor 4 and the rotor ring b, an annular cavity 7 is formed. The rotor

5 кольцо 6 снабжено двум сотовыми элементами 8 и 9, размещенными на поверхности, обращенной к статорному кольцу 2. Между сотовыми элементами 8 и 9 образован кольцевой паз 10 и в корпусе 1 выполнена допол0 нительна кольцева полость 11. В роторном кольце 6 выполнены входные 12 и выходные 13 отверсти , сообщающие кольцевую полость 7 с радиальным зазором 5, а в корпусе 1 выполнены входные 14 и выход5 ные 15 отверсти , сообщающие кольцевую полость 11с радиальным зазором 5. Выходные отверсти 13 в роторном кольце 6 расположены между выходными 15 и входными 14 отверсти ми в корпусе 1, а кольцевой паз5, the ring 6 is provided with two cellular elements 8 and 9 placed on the surface facing the stator ring 2. An annular groove 10 is formed between the cellular elements 8 and 9, and an additional annular cavity 11 is made in the housing 1. In the rotary ring 6 there are 12 inlets made and 13 outlet holes communicating the annular cavity 7 with a radial gap 5, and in the housing 1 there are 14 inlets and 15 outlets 15 which connect the annular cavity 11c with a radial clearance 5. The outlets 13 in the rotor ring 6 are located between the outlet 15 and inlets 14 tversti E in the housing 1 and the annular groove

0 10 расположен напротив выходных отверстий 15 в корпусе 1.0 10 is located opposite the outlet openings 15 in the housing 1.

Во врем работы турбомашины в сотовом уплотнении возникает перепада давлений , что приводит к утечке рабочей средыDuring the operation of the turbomachine, a pressure differential occurs in the honeycomb seal, which leads to leakage of the working environment.

5 через радиальный зазор 5. Часть потока утечки вследствие вращени ротора 4 отбрасываетс сотовыми элементами 8 и 9 через радиальный зазор 5 в наклонные сотовые чейки 3, поворачиваетс в них на5 through the radial gap 5. A portion of the leakage flow due to the rotation of the rotor 4 is discarded by the cellular elements 8 and 9 through the radial gap 5 into the inclined cell 3, turns into them

0 угол около 180° и оп ть возвращаетс в радиальный зазор 5 под углом более 90° к основному потоку утечки.The angle is about 180 ° and again returns to the radial clearance 5 at an angle of more than 90 ° to the main leakage flow.

В результате смещени вытекающей из сотовых чеек 3 рабочей среды и основногоAs a result of the displacement of the working medium flowing out of the cell 3 and the main

5 потока утечки расход последнего снижаетс .5, the leakage flow rate of the latter is reduced.

Перепад давлений в уплотнении создает дополнительный поток рабочей среды, проход щей через входные отверсти 12, кольцевую полость 7 и выходные отверсти The differential pressure in the seal creates an additional flow of working medium passing through the inlets 12, the annular cavity 7 and the outlets

13 При этом в кольцевой камере 7 давление в окружном направлении выравниваетс , в результате чего уровень аэродинамических возбуждающих сил, воздействующих на ротор 4, уменьшаетс .13 In this case, in the annular chamber 7, the pressure in the circumferential direction is equalized, as a result of which the level of aerodynamic excitation forces acting on the rotor 4 decreases.

Из выходных отверстий 13 рабоча среда поступает в сотовый элемент 9 и выбрасываетс из него в радиальный зазор 5 перпендикул рно основному потоку утечки, при этом давление дополнительного потока утечки повышаетс за счет механической энергии ротора 4. В радиальном зазоре 5 потоки смешиваютс , образу результирующий поток, основна часть которого поступает в наклонные сотовые чейки 3 и сообщающиес с ними входные отверсти 14. При этом давление во входных отверсти х 14 повышаетс , за счет чего создаетс дополнительный поток рабочей среды через кольцевую полость 11 и выходные отверсти 15. Дополнительный поток рабочей среды из выходных отверстий 15 через наклонные сотовые чейки 3 выбрасываетс в кольцевой паз 10. В кольцевом пазу 10 происходит внезапное расширение основного потока утечки и смешение его с дополнительным потоком рабочей среды, поступающей из выходных отверстий 15, при этом угол между основным и дополнительным потоками составл ет более 90°.From the outlet openings 13, the working medium enters the cell element 9 and is ejected from it into the radial gap 5 perpendicular to the main leakage flow, while the pressure of the additional leakage flow increases due to the mechanical energy of the rotor 4. In the radial clearance 5, the flows are mixed, forming the resulting flow, the main part of which enters the inclined cells 3 and the inlets 14 communicating with them. In this case, the pressure in the inlets 14 increases, thereby creating an additional flow of working medium through the annular cavity 11 and the outlet openings 15. An additional flow of working medium from the outlet openings 15 through the inclined cell 3 is ejected into the annular groove 10. In the annular groove 10 there occurs a sudden expansion of the main leakage flow and mixing it with an additional flow of working medium coming from the output holes 15, while the angle between the main and additional flows is more than 90 °.

В результате гидравлическое сопротивление уплотнени потоку утечки возрастает, а окружное распределение давлени рабо0As a result, the hydraulic resistance of the leakage flow increases, and the circumferential pressure distribution

5five

00

5five

00

чей среды на ротор в уплотнении выравни ваетс Расход рабочей среды через уплог нение уменьшаетс и снижаетс уровень аэродинамических возмущающих сил дей ствующих на ротор Это повышает экономичность и надежность работы турбомашиныwhose medium to the rotor in the seal is equal to the flow of the working medium through the insertion decreases and the level of aerodynamic disturbing forces acting on the rotor decreases. This increases the efficiency and reliability of the turbomachine.

Claims

An inventive cell seal of a turbomachine comprising a housing with a stator ring mounted therein, inclined against the direction of the flow of cell leaks on its inner surface, and a rotary ring opposite the stator ring to form a radial clearance, mounted on the turbomachine rotor to form an annular cavity characterized in that, in order to improve efficiency and reliability in operation, the rotor ring is provided with two cellular elements placed on top of The spits facing the stator ring with the formation of an annular groove between them, an additional annular cavity is made in the housing, and inlet and outlet openings are made in the rotor ring and the housing, which connect the annular cavities with a radial clearance, and the outlet holes in the rotary ring are located between outlets and inlets in the housing, and an annular groove opposite the outlet openings in the housing

Aa

5-5

//