Результат интеллектуальной деятельности: УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям уплотнения вращающихся валов и роторов газотурбинных двигателей, установок и других роторных машин.

Известно щеточное уплотнение (RU №2269047 C2, F16J 15/16, опубл. 10.06.2006 г.) для разделения полостей высокого и низкого давления рабочей среды, содержащее корпус, в котором хвостовиками установлено не менее одного ряда щетин, собранных не менее чем в один пучок с возможностью смещения их уплотнительных окончаний до сопряжений с подвижной контактной поверхностью, а щетины выполнены из листового материала в виде блока, при этом хвостовики и уплотнительные оконечности щетины разделены с образованием торсионных перемычек.

Однако уплотняющие свойства этого устройства недостаточно высоки и оно сложно в изготовлении. Блок выполнен из листового материала, а хвостовики, не имеющие жесткого закрепления, в эксплуатации могут вибрировать, что крайне нежелательно для обеспечения надежности узла уплотнения.

Известно уплотнение, принятое за прототип (RU №2433323 C2, F16J 15/16, опубл. 10.11.2011 г.), выполнено в виде гибких упругих элементов, размещенных между кольцевыми пластинами и на части поверхности жестко связаны с последними, при этом гибкие упругие уплотнительные элементы выполнены из листового материала, например из фольги, в виде диска с центральным отверстием, которое контактирует с валом.

Данное уплотнение обеспечивает необходимую работоспособность при большой разнице между высоким и низким давлением рабочей среды разделяемых полостей, однако при небольшой разнице давлений уплотняющие свойства снижаются, что может повлиять на качество работы изделия, кроме того, из-за повышенного размера по диаметру не везде может быть применено.

Задачей, решаемой данным изобретением, является создание уплотнения уменьшенных габаритов, которое обеспечит высокую герметичность при небольшой разнице давлений рабочих сред в разделяемых полостях.

Указанная задача решается уплотнением, разделяющим полости высокого и низкого давления рабочей среды, при вращении вала. Уплотнение выполнено в виде многослойного цилиндра, при этом каждый слой изготовлен из листового материала. Для обеспечения надежной герметизации зазора на каждом слое за счет прорезанных пазов по образующей до 0,8 длины цилиндра получают гибкие упругие уплотнительные элементы, при сборке каждый последующий элемент смещается относительно предыдущего, перекрывая пазы смежного слоя. Многослойный цилиндр с одного торца, где отсутствуют пазы, зажат герметично между наружным и внутренним кольцами. Уплотнение внутренним кольцом плотно посажено на вал, а наружная поверхность многослойного цилиндра с противоположного торца гибкими упругими уплотнительными элементами контактирует с цилиндрической поверхностью корпуса, диаметр которой, например, равен диаметру внутренней поверхности наружного кольца. При вращении вала вместе с ним вращается многослойный цилиндр, под действием центробежных сил гибкие упругие уплотнительные элементы прижимаются к цилиндрической поверхности корпуса, чем исключается перетекание рабочих сред через уплотнение.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-2:

фиг. 1 - уплотнение;

фиг. 2 - корпус с антифрикционным кольцом.

На фиг. 1 уплотнение 1, которое обеспечивает герметичность зазора между корпусом 2 и вращающимся валом 3 и разделяет полости высокого А и низкого Б давления рабочей среды. Уплотнение 1 выполнено в виде многослойного цилиндра 4, собранного из нескольких цилиндрических слоев, изготовленных из листового материала, например из фольги. Для надежной герметизации зазора на каждом слое создаются гибкие упругие уплотнительные элементы 5 с одного торца путем прорезки пазов 6 по образующей до 0,8 длины цилиндра. При сборке многослойного цилиндра 4 каждый последующий элемент 5 перекрывает пазы предыдущего, таким образом гибкие упругие уплотнительные элементы 5 обеспечивают герметичность между корпусом 2 и валом 3. Многослойный цилиндр 4 с торца, где отсутствуют пазы, зажимается между наружным 7 и внутренним 8 кольцами. Уплотнение 1 плотно посажено внутренним 8 кольцом на вал 2, при этом гибкие упругие уплотнительные элементы направлены в сторону высокого давления рабочей среды, а наружная поверхность многослойного цилиндра гибкими упругими уплотнительными элементами 5 контактирует с цилиндрической поверхностью 9 корпуса 2, диаметр которой, например, равен внутреннему диаметру 10 наружного кольца 7. При вращении вала 3 вместе с ним вращается уплотнение 1, под действием центробежных сил гибкие упругие уплотнительные элементы 5 прижимаются к цилиндрической поверхности 9 корпуса 2, исключая перетекание рабочих сред через уплотнение. Для обеспечения надежной и долговременной работы уплотнения в корпус 2 (фиг. 2) в месте контакта с гибкими упругими элементами 5 установлено кольцо 11 из антифрикционного материала, например из бронзы.

Таким образом, предложенная конструкция уплотнения зазора между корпусом и валом обеспечивает высокую герметичность при небольшой разнице давлений рабочей среды между полостями до и после уплотнения.