способ регулирования демпфирующей силы в сотовом уплотнении для ротора турбомашин

Формула изобретения

Способ регулирования демпфирующей силы в сотовом уплотнении для ротора турбомашины, включающий в себя измерение величин радиального зазора в каждом сотовом сегменте уплотнения с помощью датчика фактического радиального зазора пневматического типа и автоматическую подачу через сотовую структуру силового рабочего тела, отличающийся тем, что подача силового рабочего тела регулируется отдельно для каждого сотового сегмента уплотнения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области турбостроения и может быть использовано при создании турбомашин, имеющих подшипники скольжения и осевое направление движения потока рабочего тела.

Известно уплотнение, состоящее из ряда последовательно расположенных гребней, перпендикулярных потоку со стороны статора и гладкой стенки ротора [1].

Недостатками такого уплотнения являются его относительно малое сопротивление утечке рабочего тела, особенно при значительных величинах радиального зазора, а также специфический характер течения потока в нем, что при определенных условиях может привести к возникновению низкочастотной вибрации ротора и разгрузке опорных подшипников, отрицательно сказывающихся на показателях надежности работы турбоагрегата.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является система с сотовым уплотнением, обеспечивающая тепловое автоматическое регулирование радиального зазора в уплотнении [2]. В данной системе на бандажной полке рабочей лопатки выполнен радиальный гребень, который вместе с сотовым элементом образует регулируемый радиальный зазор. Через теплообменное устройство, снабженное заслонками, приводимыми в действие исполнительным механизмом, в зазор подается воздух необходимой температуры. Команду на поворот заслонок для увеличения подачи холодного и уменьшения расхода горячего воздуха (или наоборот) исполнительный механизм получает от датчика фактического радиального зазора пневматического типа.

При изменении величины радиального зазора командный импульс от датчика фактического радиального зазора подается на исполнительный механизм, который соответствующим образом корректирует степень открытия заслонок. В результате воздействия подаваемого в проточную часть воздуха изменяется температура корпуса, что приводит к изменению его диаметрального размера и, соответственно, величины радиального зазора в уплотнении.

Недостатками этой системы являются: гистерезис (запаздывание) в исполнении команд на изменение зазора, а также возможность применения такой схемы обратной связи только при наличии у рабочих лопаток бандажных полок.

Изобретение нацелено на повышение надежности работы турбоагрегата за счет снижения величины поперечных сил, действующих на ротор и вызывающих его вибрацию, а также уменьшения величины протечки рабочего тела через уплотнение.

Поставленная цель достигается в способе регулирования демпфирующей силы для ротора турбомашин, включающем в себя измерение величин радиального зазора в каждом отдельном сотовом сегменте уплотнения с помощью датчика фактического радиального зазора пневматического типа и автоматическую подачу через сотовую структуру силового рабочего тела.

Предлагаемый способ отличается тем, что расход подаваемого силового рабочего тела регулируется дроссельной заслонкой отдельно для каждого сотового сегмента в зависимости от измеренной величины зазора в уплотнении. Согласно изобретению количество подаваемого силового рабочего тела тем больше, чем больше измеренная величина зазора. При этом посегментное разбиение подачи силового рабочего тела позволяет производить плавную регулировку его количества в зависимости от измеряемой величины зазора.

На чертеже изображена схема устройства сотового уплотнения с автоматической подачей силового рабочего тела.

Устройство для регулирования демпфирующей силы в сотовом уплотнении содержит заслонку 3, приводимую в действие исполнительным механизмом 2. Команду на поворот заслонки 3 для увеличения подачи силового рабочего тела исполнительный механизм 2 получает от датчика фактического радиального зазора пневматического типа 1.

Способ регулирования демпфирующей силы в уплотнении имеет следующий принцип действия. В случае неравномерного распределения величины зазора по окружности датчики фактического радиального зазора пневматического типа 1 подают командный импульс на исполнительный механизм 2. Исполнительный механизм корректирует открытие заслонки 3 для каждого сегмента сотового уплотнения 4 так, чтобы в области с максимальной величиной зазора (с минимальной величиной давления) подача силового рабочего тела была бы максимальной, а в области с минимальной величиной зазора - минимальной. Таким образом, изменение количества подаваемого силового рабочего тела по окружности пропорционально изменению величины зазора.

При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технико-экономические результаты:

1. Уменьшение вероятности возникновения низкочастотной вибрации ротора вследствие неравномерной по окружности величины зазора.

2. Возможность использования устройства не только в обандаженных ступенях, но и в уплотнениях по валу, например диафрагменных и концевых.

3. Уменьшение протечки рабочего тела через радиальные зазоры в уплотнении.

Источники информации

1. Кириллов И.И. Теория турбомашин. Л.: «Машиностроение», 1972 г. - 536 с.

2. Крюков А.И. Некоторые вопросы проектирования ГТД. М.: Изд-во МАИ. 1993. - 335 с.