Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора



Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора

 


Владельцы патента RU 2409769:

Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" (RU)

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано при проектировании компрессорной техники, а именно при разработке узлов бесконтактных лабиринтных уплотнений. Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора содержит в месте стыка ротора с корпусом конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении. Канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру - выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок. Техническим результатом предложенного устройства является уменьшение потерь рабочего газа, перетекающего через уплотнение. 7 ил.

 

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано при проектировании компрессорной техники, а именно при разработке узлов бесконтактных лабиринтных уплотнений.

Созданию бесконтактных лабиринтных уплотнений в книге В.Б.Шнеппа "Конструкция и расчет центробежных машин" издательства "Машиностроение" 1995 г., УДК 621.515, посвящен раздел 3.5, стр.129-132, в котором раскрыт механизм работы лабиринтных уплотнений, приводятся расчеты и сделаны рекомендации по выбору их параметров, а также рассмотрены различные варианты конструктивного исполнения уплотнений с указанием их достоинств и недостатков. Как показано в книге, действие бесконтактных лабиринтных уплотнений основано на торможении потока утечки газа, перетекающего из области с повышенным давлением в область с более низким давлением. В лабиринте газ поочередно то увеличивает скорость в щелях, то теряет эту скорость почти до нуля в камерах. Газ, проходя последовательно через многократно повторяющиеся участки сужения и расширения лабиринта, теряет свою энергию, затормаживается, уменьшая давление и скорость. Как показал расчет и опыт, наиболее удачными конструктивными исполнениями лабиринтов являются соты в качестве камер расширения вместо канавок потому, что в сотовых ячейках происходит более полная потеря энергии протекающего газа, однако применение сотовых лабиринтов ограничено в связи с их высокой трудоемкостью и стоимостью.

Известно аэродинамическое лабиринтно-винтовое уплотнение, содержащее установленные с радиальным зазором поверхности статора и ротора, на поверхностях которых выполнены резьбовые канавки, причем указанные канавки статора и ротора имеют противоположное направление (см. патент RU 2193698, опубликован 27.11.2002).

Наиболее близким аналогом является лабиринтно-винтовое уплотнение компрессора, содержащее статор и ротор, на валу ротора с натягом установлена цилиндрическая втулка и закрепленная с возможностью регулировки радиальных зазоров, на поверхности статора закреплена ответная втулка, при этом на обращенных друг к другу поверхностях втулок, роторной и статорной, выполнены резьбовые канавки одного направления (см. патент RU 34677, опубликован 10.12.2003).

Недостатком известных устройств является значительная потеря рабочего газа, протекающего через уплотнение, которая составляет до 9% производительности корпуса сжатия.

Техническим результатом предложенного устройства является уменьшение потерь рабочего газа, перетекающего через уплотнение.

Этот технический результат достигается благодаря тому, что лабиринтное уплотнение корпуса компрессора содержит в месте стыка ротора с корпусом конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении, при этом канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру - выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок.

Сущность предложенного устройства представлена на фиг.1-7.

На фиг.1 показан общий вид корпуса сжатия с частичным вырывом и обозначенным выносным элементом А узлом лабиринтного уплотнения.

На фиг.2 показан узел лабиринтного уплотнения (вынос А на фиг.1).

На фиг.3 показаны канавки втулок (вынос Ж на фиг.2).

На фиг.4 показан разрез И-И на фиг.3.

На фиг.5 показаны кольцевые канавки втулки корпуса (разрез Б-Б на фиг.2).

На фиг.6 показаны спиральные канавки втулки ротора (разрез В-В на фиг.2).

На фиг.7 показаны детали узла лабиринтного уплотнения в аксонометрическом изображении.

Лабиринтное уплотнение устанавливается в месте стыка ротора 2 с корпусом 1 (выносной элемент А, фиг.1) и содержит конусную втулку 3, скрепленную с ротором 2 и обращенную конусной поверхностью Д к сопрягаемой конусной поверхности Е ответной втулки 5, установленной в корпусе 1. Втулка 5 связана с корпусом 1 через регулирующее кольцо 6 и фиксируется в требуемом положении крепежными деталями 7. Герметизация стыка втулки 5 с корпусом 1 обеспечивается уплотнительными кольцами 8, размещенными в кольцевых гнездах, выполненных на цилиндрической поверхности ответной втулки 5 (фиг.2, 7). На конической поверхности Д втулки 3 выполнены канавки 4 в виде спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная "а" к любой точке Г каждой спирали образует с направлением ее перемещения "б", при вращении ротора 2, острый угол α, при виде в плане (фиг.6). Каждая спиральная канавка 4 конусной втулки 3 входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую "глухую" сбеговую канавку 9, а по большому диаметру выходит на торец К втулки 3, причем конус втулки 3 своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления Р (фиг.2). На конической поверхности Е втулки 5, установленной в корпусе 1, выполнен ряд кольцевых канавок 10.

Устройство работает следующим образом. Перед пуском установки производят сборку лабиринтного уплотнения в следующей последовательности.

1. Устанавливают конусную втулку 3 на ротор 2, например, напрессовкой.

2. Устанавливают конусную втулку 5 в корпус 1, например в крышку, предварительно установив в кольцевые гнезда втулки 5 уплотнительные кольца 8 и регулирующее кольцо 6 в расточку крышки корпуса 1 с заведомо увеличенной толщиной h кольца 6 (фиг.2).

3. Закрепляют втулку 5 с крышкой корпуса 1 крепежными деталями 7.

4. Производят замер фактического кольцевого зазора S между втулками 3 и 5.

5. Производят демонтаж втулки 5 и осуществляют доработку кольца 6 по размеру h для обеспечения требуемого зазора S.

6. Производят окончательную сборку втулки 5.

При работе компрессора перед лабиринтным уплотнением возникает повышенное давление (P1>P) (фиг.2), при этом из зоны повышенного давления P1 через лабиринт устремляется рабочий газ, который проходит последовательно через сужающие каналы высотой S (зазор между втулками 3 и 5) и полости кольцевых канавок 10 (фиг.3), при этом постепенно теряя свою энергию, а следовательно, скорость и давление. Одновременно часть газа попадает в полости спиральных канавок 4, которые во время работы компрессора вращаются вокруг оси ротора 2. Рабочий газ под действием центробежных сил и составляющей силы от наклона спирали на угол α от направления "б" (фиг.6) отклоняется по направлению "г" в сторону большого диаметра конусной втулки 3, при этом в кольцевом зазоре S по малому диаметру втулки 3 давление рабочего газа уменьшается, а следовательно, уменьшается перепад давления относительно полости низкого давления Р, что способствует уменьшению утечек газа через уплотнение.

Приведенные в устройстве отличительные признаки обусловлены следующими соображениями.

1. В части ориентации спиральных канавок 4 на конусной втулке 3. Рабочий газ, попадая из кольцевого зазора S в полость спиральной канавки 4, меняет свое направление на сравнительно небольшую величину - острый угол α (направление "г"), изменение направления струи происходит плавно, при этом сила торможения газа незначительна и не приводит к значительным потерям мощности на валу.

2. Изменение направления струи рабочего газа за счет указанного наклона α спиральных канавок 4 в сочетании с центробежной силой отбрасывает рабочий газ в канавках 4 за кромку К втулки 3, создавая при этом пониженное давление в зоне сбеговой канавки 9.

3. Предусмотренная в устройстве сбеговая канавка 9 отсекает выход спиральных канавок 4 в полость пониженного давления Р, тем самым препятствует подсосу газа из полости пониженного давления Р в полость с повышенным давлением P1.

Таким образом, выполнение лабиринтного уплотнения корпуса компрессора из двух втулок с сообщенными конусными поверхностями, на которых выполнены кольцевые и спиральные канавки, обеспечивает уменьшение потерь протекающего через него рабочего газа путем снижения скорости поступающего в уплотнение рабочего газа, понижения его энергии и давления, устраняя возможность прохода рабочего газа из зоны с большим давлением в зону с меньшим давлением.

Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора, содержащее, в месте стыка ротора с корпусом, конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении, отличающееся тем, что канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру - выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, может быть использовано в компрессорной технике, и при его использовании повышается эффективность компенсации осевых усилий на ротор и расширяется диапазон работы центробежного компрессора.

Изобретение относится к лабиринтным уплотнениям ротора турбокомпрессора наддува двигателя внутреннего сгорания, в частности к способам предотвращения утечек газа через лабиринтные уплотнения.

Изобретение относится к компрессорам газотурбинных двигателей и повышает надежность и герметичность соединения диск - лабиринт. .

Изобретение относится к конструкции опоры вентилятора ГТД авиационного и наземного применения. .

Изобретение относится к компрессоростроению. .

Изобретение относится к устройствам для фиксации в окружном направлении пружины-демпфера и внутреннего воздушного уплотнения в узле статора. .

Изобретение относится к газотурбинным двигателям и может быть использовано в осевых компрессорах высокого давления авиационных турбореактивных двигателей и/или в подпорных ступенях, и/или вентиляторах авиационных турбовентиляторных двигателей, а также в наземных турбомашинах, преимущественно для энергоустановок и газоперекачивающих станций.

Изобретение относится к устройству для динамической уплотнительной системы, предназначенной для погружного насоса (1), содержащему, по меньшей мере, один подводящий трубопровод (7), проходящий в направлении динамической уплотнительной системы, первое клапанное устройство (8), установленное в подводящем трубопроводе (7), и второе клапанное устройство (12), установленное таким образом, что в открытом положении оно открывает первый перепускной трубопровод (13), который проходит от точки на подводящем трубопроводе (7), расположенной между первым клапанным устройством (8) и насосом (1), и источником низкого давления, расположенным в области насоса (1), с тем, чтобы понизить давление барьерной текучей среды в уплотнительной системе

Изобретение относится к компрессоростроению, в частности к центробежным компрессорам, может быть использовано в центробежных компрессорах высокого давления для повышения КПД путем уменьшения объемных потерь и затраченной работы сжатия центробежного компрессора

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано в газовых центробежных компрессорных машинах, где возможны кратковременные прекращения подачи буферного газа на уплотнения

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям насосов

Изобретение относится к системам уплотнения поверхностей раздела между вращающимися и неподвижными элементами ротационных машин

Изобретение относится к стояночным уплотнениям центробежных компрессоров

Изобретение относится к области компрессоростроения и насосостроения, а именно к торцевым уплотнениям. Техническим результатом изобретения является возможность изготовления уплотнения пакетного типа, которое устанавливается на компрессор полностью собранным и не требует доработки под фактические осевые размеры. В торцевом уплотнении, содержащем корпус и размещенные в нем установленное герметично на валу вращающееся кольцо и контактирующее с ним невращающееся кольцо, образующие пары трения, вращающееся кольцо фиксировано от осевого смещения гидродинамической пятой, выполненной в виде кольца, закрепленного на корпусе и контактирующего с вращающимся кольцом с образованием замкнутой полости для подачи уплотняющей жидкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к газодобывающей, нефтедобывающей и другим областям промышленности. Система оснащена газодинамическими уплотнениями с двумя ступенями защиты, трубопроводной обвязкой системы газодинамических уплотнений для подвода буферного газа от станционной сети к контрольно-измерительной панели газодинамических уплотнений, включающей манометры, датчики перепада давления, счетчик газа с выводом показаний на главный щит управления, дроссельную шайбу для демпфирования, линию электрической обвязки контрольно-измерительной панели и трубопроводом отвода протечек буферного газа после первой ступени газодинамических уплотнений на свечу. При этом трубопровод отвода протечек газа после газодинамических уплотнений через дополнительный клапан-отсекатель соединен с газосборным коллектором, оснащенным контрольно-измерительными приборами и запорно-регулирующей предохранительной арматурой, ресивером-накопителем. Ресивер-накопитель соединен всасывающими трубопроводами с установленными параллельно друг другу газоперекачивающими компрессорами, которые подключены нагнетательными трубопроводами к трубопроводу подачи топливного газа на собственные нужды производства с давлением более 3 кгс/см2 и через редукционный клапан к газосборному коллектору. Техническим результатом является стабилизация давления газа и повышение надежности работы системы. 1 ил.

Насос содержит трубчатый наружный кожух, перекачивающий узел, узел двигателя, аксиально вставленный в кожух, закрывающие средства 50 для изоляции камеры узла двигателя от жидкости, подаваемой перекачивающим узлом, и от жидкости, присутствующей снаружи кожуха. Закрывающие средства 50 содержат закупоривающий элемент 51, снабженный круговым кольцом 56, выполненным из упругого материала в качестве отдельного изделия на внешней поверхности тела элемента 51 и приспособленным для взаимодействия по окружности с внутренней поверхностью кожуха, и крепежный элемент 52. Тело элемента 51 выполнено из материала иного типа, обладающего большей жесткостью по сравнению с круговым кольцом 56. Элемент 52 приспособлен для соединения с элементом 51 для радиального расширения кругового кольца 56 таким образом, чтобы закрепить кольцо 56 на внутренней поверхности кожуха. Кольцо 56 имеет первую рабочую сторону 57, располагающуюся в процессе использования рядом с внутренней поверхностью кожуха, и противоположную вторую рабочую сторону 58, приспособленную для взаимодействия с элементом 52. Тело элемента 51 несет по периферии круговое кольцо 56. Изобретение направлено на обеспечение защиты элементов двигателя от окружающей жидкости. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано при оценке технического состояния контактных уплотнений в условиях эксплуатации. Способ определения технического состояния контактного уплотнения гидромашины включает определение допустимого диапазона изменения диагностического параметра, измерение фактического значения последнего, сравнение его со значениями из допустимого диапазона и отключение гидромашины при отклонении фактического значения диагностического параметра за пределы допустимого диапазона. В качестве диагностического параметра используют разность температур жидкости на входе и выходе из уплотнения. При измерении разности температур устанавливают режим работы гидромашины с номинальным давлением, либо приводят измеренное значение разности температур к номинальному давлению. Изобретение направлено на повышение точности контроля утечки через уплотнение за счет более точного определения технического состояния контактного уплотнения гидромашины. 1 ил.
Наверх