Торцовое уплотнение

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено и турбинах и насосах, работающих на переменных режимах. Цель изобретения - повышение надежности торцового уплотнения за счет обеспечения гидродинамического режима смазки уплотнительных поверхностей независимо от скорости вращения ротора. Уплотнение состоит из корпуса 1, вала 2, колец 3, 5 трения, поджатых сильфоном 4. На невращающемся кольце 5 трения, выполненном из пьезокерамики, на поверхности смежной с поверхностью трения, закреплен кольцевой электрод 6, а с тьшьной стороны . кольца - шесть секторных электродов 8. Секторные электроды 8, расположенные диаметрально, соединены попарно между собой проводниками и каждая пара соединена с фазой трехфазного источника 13 питания. При подаче напряжения в зазоре за счет электрострикционных свойств кольца 5 трения в зазоре пары трения генерируются колебания, перемещающиеся по окружности, образуюпше бегущую волну, которая осуществляет перенос жидкости, при этом происходит гидродинамическое разделение колец 3,5 трения. При выходе на номинальный режим, когда гидродинамическое разделение происходит от вращения кольца, источник питания отключается. 3 ил. (Л 3 ff J со о со с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

30 1 А1 (19) SU (10 (51) 4 F 16 J 15/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3986961/25-08 (22) 03,12.85 (46) 15.04.87. Бюл. У !4 (71).Институт ядерной энергетики

АН БССР (72) Н.M.Ãoðáà÷åâ, B.È.Ìèøèí и С.П.Сафонов (53) 62.762(088.8) (56) Патент США Ф 4424975, кл. F 16 J 15/34, опублик. 1984. (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в турбинах и насосах, работающих на переменных режимах. Цель изобретения — повышение надежности торцового уплотнения за счет обеспечения гидродинамического режима смазки уплотнительных поверхностей независимо от скорости вращения ротора.

Уплотнение состоит из корпуса 1, вала 2, колец 3, 5 трения, поджатых сильфоном 4. На невращающемся кольце 5 трения, выполненном из пьезокерамики, на поверхности смежной с поверхностью трения, закреплен кольцевой электрод 6, а с тыльной стороны кольца — шесть секторных электродов

8. Секторные электроды 8, расположенные диаметрально, соединены попарно между собой проводниками и каждая пара соединена с фазой трехфазного источника 13 питания. При подаче напряжения в зазоре за счет электрострикционных свойств кольца

5 трения в зазоре пары трения генерируются колебания, перемещающиеся по окружности, образующие "бегущую волну", которая осуществляет перенос жидкости, при этом происходит гидродинамическое разделение колец

3,5 трения. При выходе на номинальный режим, когда гидродинамическое разделение происходит от вращения кольца, источник питания отключается.

3 ил.

1303781

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнениям, и может быть использовано в турбинах и насосах.

Цель изобретения — повышение надежности торцового уплотнения за счет обеспечения гидродинамического режима смазки уплотнительных поверхностей независимо от скорости вращения ротора.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — схема возникновения колебаний в зазоре пары трения.

Уплотнение состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 закреплено вращающееся кольцо 3 трения, к торцу уплотнительного бурта которого прижат сильфоном 4 торец уплотнительного бурта аксиально-подвижного кольца 5 трения, изготовленного иэ пьезокерамического материала. К части торцовой поверхности кольца 5 трения вне уплотнительного бурта прикреплен кольцевой электрод 6, а на тыльной стороне кольца трения 5 закреплены электроды 7-12, выполненные. в виде кольцевых секторов, разделенных друг от друга„ причем диаметрально расположенные секторные электроды попарно соединены между собой проводниками, а каждая пара соединена с фазой трехфазного источника 13 питания, нулевой провод которого соединен с кольцевым электродом 6.

Уплотнение работает следующим образом.

На стоянке уплотняемая жидкость под действием избыточного давления в корпусе турбомашины продавливается через уплотнительную щель и попадает в атмосферу. Так как зазор черезвычайно мал, утечка невелика 1 г/ч. При прогреве машины включается валоповоротное устройство. За несколько секунд до включения валоповорота включается блок 13 питания.

Подается напряжение на электроды

7-12. Происходит попеременное сжатие кольца напротив каждого из секторных электродов таким образом, что на рабочем торце-кольца 5 тре-ния генерируется аксиальное волновое возмущение геометрии (" бегущая волна"), перемещающееся в тангенциальном направлении со скоростью, опре-. деляемой частотой источника 13 питания, Амплитуда возмущений определяется напряжением источника питания (для амплитуды - 1 мкм необходимо напряжение 100 В}, Величина частоты и,амплитуды в каждом конкретном случае подбирается экспериментально, например путем замера электропроводности зоны контакта колец таким образом, чтобы достигалось их размыкание. "Бегущая волна" по поверхности кольца 5 трения осуществляет перенос жидкости, заполняющей уплотнительную щель, в тангенциальном направлении (как перистальтический насос), при этом в щели генерируется гидродинамическое давление, способствующее разделению поверхностей.

Таким образом, на стоянке поверхнос и разделяются тонким слоем смазочного материала, величина которого регулируется блоком 13 питания.

Угловая скорость бегущей волны велика и может на несколько порядков превышать угловую скорость ротора, поэтому работа на режиме валоповорота и на частичных режимах аналогична режиму на стоянке. В этом случае к гидродинамическому давлению, генерируемому бегущей волной, добавляется гидродинамйческое давление, вызванное движением уплотнительных поверхностей друг относительно друга.

При выходе на режим, когда давление, обусловленное движением поверхностей, достаточно для разделения уплотнительных поверхностей, блок 13 питания выключается.

Таким образом, в предложенном уплотнении независимо от вращения ротора достигается гидродинамическое разделение поверхностей путем создания дополнительного гидродинамического давления за счет "бегущей волны" на рабочей поверхности невращающегося кольца 5 трения. После выхода установки на режим, когда скорость скольжения уплотнительных поверхностей,достаточна для создания такого гидродинамического давления смазки, которое разделяет поверхности, блок 13 питания выключается.

В уплотнении может быть использован любой ис очник питания, имеющий две и более фаз. Трехфа".;íûé источник питания выбран как наиболее доступный в практике и не требующий дополнительных преобразующих блоков.

1303781

Составитель В.Красильников

Редактор М,Келемеш Техред В.Кадар Корректор М.Демчик

Заказ 1291/37

Тираж 812 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

Торцовое уплотнение, содержащее вращающееся и невращающееся кольца трения, нажимной элемент из материала с электрострнкционными свойствами, кольцевые электроды, соединенные с источником питания, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, один из кольцевых электродов невращающегося кольца трения выполнен в виде шести кольцевых секторов, равномерно рас— положенных по окружности с его тыльной стороны, и невращающееся кольцо трения выполнено из пьезокерамики, а кольцевой электрод расположен на поверхности невращающегося кольца трения, граничащей с поверхностью трения, причем источник питания выполнен трехфазным, а электроды в виде кольцевых секторов, расположенные диаметрально, соединены между собой проводниками, и каждая пара их соединена с фазой трехфазного источника питания, нулевой провод которого соединен с кольцевым электродом.