Лабиринтное винтовое уплотнение

 

Использование: в паровых и газовых турбомашинах для герметизации картеров подшипникоа Сущность изобретения: гладкий цилиндрический ротор охватывает статор с винтовым пазом на внутренней поверхности, в котором установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты Лента установлена с возможностью перемещения по пазу и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на основную и дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них. Вал охвачен одной из зон канавок. Величина углов наклона канавок к направлению вращения ротора в каждой зоне по отношению к соответствующим углам в смежных зонах подчиняется заданному соотношению 1 зпфлы, 5 ид

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (в) RU (и) 2ООЗ (51) (21) 490ВВ55/29 (22) 11.11.90 (46) 30.11.93 Бюл. М 43-44 (71) Уральский теплотехнический научно-исследовательский институт (72) Казанский В.Н. Алферьев ВВ (73) Уральский теплотехни еский научно-исследовательский институт (54) ЛАБИРИНТНОЕ ВИНТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Использование: в паровых и газовых турбомашинах для герметизации картеров подшипников.

Сущность изобретения: гладкий цилиндрический ротор охватывает статор с винтовым пазом на внутренней поверхности, в котором установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты Лента установлена с возможностью перемещения по пазу и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на основную и дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них Вал охвачен одной из зон канавок Величина углов наклона канавок к направлению вращения ротора в каждой зоне по отношению к соответствующим углам в смежных зонах подчиняется заданному соотношению. 1 з.п.ф— лы,5 ил.

2ООЗОО3

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, в паровых и газовых турбомашинах тепловых и атомных электростанций для герметизации картеров подшипников.

Изьестны лабиринтные винтовые уплотнения для узлов с вращающимися валами, содержащие винтовые канавки в Виде резьбы либо на роторе, либо на статоре, либо на роторе и статоре одновременно (1), Эти уплотнения эффективны лишь в узком расчетном диапазоне частоты .вращения вала и ненадежны при переменных режимах работы агрегата, когда частота и вращения вала изменяется в широких ïðåделах, Известно другое лабиринтное уплотнение. содержащее гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовыми пазами на внутренней поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты (2), Однако и это "сдвоенное" уплотнение непригодно для обеспечения необходимой герметичности узла при изменении режимов работы агрегата (пуск, нагружение, длительная эксплуатация, останов), характеризуюшихся широким диапазоном частот вращения вала, Цель изобретения — повышение надежности уплотнения (в широком диапазоне изменения частоты вращения вала), Эта цель достигается тем, что в лабиринтном винтовом уплотнении, содержащем гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовыми. пазами на внутренней:поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты, лента установлена с возможностью перемещения по винтовому пазу, и на ее поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на основную и по меньшей мере одну дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них, причем вал охвачен одной иэ зон канавок.

На фиг. 1 изображен продольный разрез уплотнительного узла; на фиг. 2 — виток уплотнительной ленты (без деталей ротора и статора); на фиг, 3 — развертка внутренней стороны ленты; на фиг, 4 — поперечное сечение ленты; на фиг. 5 — структурная схема транспортйрования ленты.

Уплотнение содержит гладкий цилиндрический ротор 1 и охватывающий его статор 2 с винтовыми пазами 3 на внутренней поверхности 4. В пазах установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты 5, изготовленной, например, иэ полимерного материала (фторопласт) и армированной ме10 таллической полосой 6 и струнами 7. Лента установлена с возможностью продольного перемещения по винтовому пазу при воздействии на нее транспортирующего механизма, состоящего из катушек 8 и 9 (для перемотки ленты) с приводами 10 и 11, размещенными в боковых приливах 12 и 13 корпуса подшипника 14. В ленту эавальцованы шарики 15, фиксирующие ее радиальное положение в пазе и обеспечивающие, подобно подшипнику качения, снижения сил тренля при перемещении ленты.

На внутренней поверхности ленты выполнены винтовые канавки 16, разделенные последовательно на основную 17 и по меньшей мере одну дополнительную;8 зоны с разнол величиной угла наклона B их (а170

>а1э). Осевой габарит i каждой зоны таков, что вал может бьггь охвачен полностью только одной из зон канавок: либо основной, ЛИОО Дополн ITBilüHÎÉ. жидкость (масло), попавшая из корпуса . подшигlllwK3 14 в зазор между цилиндрическим ротором 1 и внугренней поверхностью с ленты 5, выталкивается винтовыми канавками 16 обратно в герметизируемую пОлость (корпус подшипника}, Уплотнение.функционирует как ви -:.товой вязкостный насос и для его эффективной работы необходимо, чтобы

30 из множества зон 17, 18 ... I вращающийся вал Охватывался только тем единственным участком ленты, на которо;и геометрические параметры канавок (главный из них — угол наклона a) обеспечивали Ьы наибольшую герметичность при фиксированном узком диапазоне частотьl п вращения вала, Так, при номинальной величине частоты п17 вал охвать вается оснОBHOA зоной 17 винтовмх канавок, имеющих оптимальный угол наклона а17, При изменении частоты вращения вала до п1в «п17 (например, режим тихоходного "валоповорота" турбоагрегата) с помощью приводов 10 и 11, размещенных в приливах 12 и 13, лента перематывается с

"5 катушек 8 и 9 таким образом, чтобы вал охватывался дополнительной зоной 18 канавок, в которой оптимальный угол наклона а1з< а17 соответствует изменившимся условиям работы (п1» < п17).

На ленте может быть выполнено несколько дополнительных зон (в т,ч. резервных) с оптийальными углами наклона канавок а1в"="а а17, обеспечивающими герметичность узла при промежуточных частотах вращения вала п1в nI n17.

Упругие свойства ленты, достигаемые эа счет армированных струн.7 и полосы 6, а. также наличие шариков 15, играющих роль подшипника качения, обеспечивают надежИ03 903 ное перемещение ленты по винтовому пазу

3 на внутренней поверхности 4 статора 2 с использованием как ручных приводов 10 и

11, так и при необходимости автомати. ированных (шаговые сервомоторы, подключенные к локальной следящей системе регулирования).

Преимущества предложенного уплотнения перед известными конструкциями того же назначения: всережимность, т.е. получение высокого уплотнительного эффекта не только при номинальной (расчетной) частоте вращения вала, но и при переменных режимах — от пуска турбины (п = 0 об/мин) до ее наФормула изобретения

ЛАБИ РИНТНОЕ ВИНТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовым пазом на внутренней поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты, отличающееся тем, что лента установлена с возможностью перемещения по винтовому пазу и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на,,основную и по меньшей мере одну дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них, причем вал охвачен одной из зон канавок. гружения и длительной эксплуатации (и =

=3000 об/мин); ремонтопригодность, т.е, возможность быстрого восстановления уплотнительного

5 эффекта, нарушенного, например. при вчезапной сильной вибрации валопровода или от другой причины, приведшей к износу лабиринта, путем перематывания ленты и выставления нового, не изношенного (ре10 зервного) участка без останова турбины. (56) Васильцев З.А. Бесконтактные уплотнения. Л;: Машиностроение, 1974, с, 83-113.

Авторское свидетельство СССР

15 ¹ 400759, кл, F 16 J 15/44, 1973.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что величина углов наклона канавок к

20направлению вращения ротора в каждой зоне по отношению к соответствующим углам в смежных зонах подчиняется соотношению ао>а, 25 где exp - величина угла наклона канавки к направлению вращения вала в основной зоне, град., а;- величина угла наклона канавок в до30 полнительных soHBx, град.;

= 1, 2, 3 . - порядковый номер дополнительных зон, следующих последовательно за основной зоной.

2003903

Составитель В. Казанский

Техред M.Moðãåíòàë

Редактор Н. Цалихина

Корректор Л. Ливринц

Заказ 3319 Тираж

НПО "поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Подписное

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101