Турбина

Значительные температуры нагрева и резкие их изме­нения, статическая, динамическая и циклическая загруженность и ряд других факторов обусловили специфические требования к выбору конструкционных материалов для основных деталей газовых турбин: рабочих и сопловых лопаток, дисков, корпусов, валов и других. В числе этих требований:

— длительная жаропрочность;

— сочетание высокой сопротивляемости ползучести при до­статочной пластичности;

— стойкость против газовой коррозии и эрозии;

— достаточно высокая теплопроводность и др.

Этим требованиям в достаточной мере удовлетворяют жаропроч­ные сплавы на никелевой и в ряде случаев — кобальтовой основе.

Для повышения жаростойкости (устойчивости к газовой коррозии) лопатки алитируют — покрывают окисью алюминия слоем толщиной 0,02 ... 0,03 мм с последующей термообработкой для образования в поверхностном слое раствора алюминия.

Все более широкое применение находят многокомпонентные покрытия на основе Ni, Cr, Al и др

34 Уплотнения масляных полостей опор роторов

В процессе работы каждого ГТД происходит потеря масла вследствие его утечек из масляных полостей в проточную часть двигателя, а также выброса в атмосферу мелко распыленных ча­стиц из суфлируемых масляных полостей. Утечки масла образуются из-за недостаточной герметичности уплотнений масляных полостей в местах стыков вращающихся и неподвижных элементов опор роторов. Тем же путем в масляные полости поступают газы и воздух повышенного давления из смежных полостей двигателя. Проникая в масляную полость, эти газы и воздух дополнительно нагревают масло и увеличивают массу воздуха, удаляемого при суфлировании. Расход масла двигателя поэтому существенно зависит от степени совершенства конструкций уплотнений масляных полостей.

Рассматриваются контактные и бесконтактные уплотнения.

Контактные уплотнения характеризуются непосредственным соприкосновением вращающихся и неподвижных деталей в месте уплотняющего стыка. К этой группе относятся следующие типы уплотнений: металлические кольцевые, радиальные секционные графитовые, торцовые контактные уплотнения (ТКУ), радиально-торцевые контактные уплотнения (РТКУ). Они обеспечивают требуемую герметичность масляных полостей опор роторов ГТД, обладают незначительными потерями на трение и необходимой надежностью, но по-разному чувствительны к перепадам давлений и температуре окружающего воздуха, к величине окружной скорости в местах контактов.

К группе бесконтактных уплотнений, отличающихся наличием небольших зазоров между уплотняющими поверхностями, созда­ющими гидравлическое сопротивление перетеканию, относятся лабиринтные уплотнения, маслоотгонные винтовые втулки в виде многозаходной резьбы, маслоотражательные кольца. Эти уплот­нения не могут обеспечить в современных ГТД требуемой герме­тичности масляных полостей, однако лабиринтные уплотнения в ряде случаев используют для совместной работы с контактными уплотнениями. Такая потребность возникает при слишком высо­ких перепадах давлений в смежных воздушной и масляной по­лостях (при отсутствии перепада и отсосе на вход в компрессор). Задача решается путем создания промежуточных суфлируемых или наддуваемых полостей перед контактными уплотнениями отделяемых дополнительными лабиринтными уплотнениями.

Рассмотрим встречающиеся в ГТД типы контактных уплотнений. Конструкция контактного металлического кольцевого уплот­нения представлена на рис. 12.2. В канавках кольцедержателя 1 размещаются неподвижные разрезные упругие кольца 2, плотно прижатые силой упругости к неподвижной втулке 3. Число колец обычно не превышает трех. Перетеканию масла из масляной полости и проникновению в нее воздуха или газа извне препят­ствует боковое прилегание кольца к боковой поверхности канавки. Для уменьшения трения и износа соприкасающихся поверхностей к ним подволят масло через отверстия (около 1 мм) в кольцедержателях. Для хорошего уплотнения масла перепад давлений воздуха должен действовать внутрь масляной полости, но не быть чрезмерным во избежание недопустимых износов колец. Перепад давлений рекомендуется 0,05 ... 0,08 МПа. Контактирующие по­верхности стальных кольцедержателя и втулки корпуса цементи­руют или азотируют. Упругие чугунные кольца подвергают по­ристому хромированию.

Рис. 12.2. Кольцевое уплотнение: а — элементы конструкции; б — проверка упругости кольца; 1 — кольцедержатель; 2 — разрезные упругие кольца; 3 — втулка

Кольцевые уплотнения требуют высокой точности изготовле­ния, соблюдения указанных перепадов давлений и окружных ско­ростей не более 60 ... 80 м/с (иногда, до 100 м/с).

В конструкциях современных ГТД вместо металлических уплотнительных колец находят применение графитовые уплотне­ния различных типов, отличающиеся большей надежностью