Уплотнение вала



Уплотнение вала
Уплотнение вала

 


Владельцы патента RU 2484343:

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

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к устройствам для уплотнения вала центробежного компрессора, и может найти применение в других областях машиностроения, использующих уплотнение с гидрозатвором. Уплотнение вала газовой машины содержит неподвижно установленные в корпусе, по меньшей мере, два кольца, связанные между собой и образующие между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями и внутренней поверхностью корпуса уплотнительную полость, сообщенную с полостью для подачи уплотнительной жидкости. Одно из колец уплотнения имеет со стороны уплотнительной полости кольцевой уступ, в котором равномерно по его окружности выполнены радиальные пазы и в котором установлен бандаж, образующий с радиальными пазами каналы, сообщающие уплотнительную полость с полостью для подачи уплотнительной жидкости. Техническим результатом изобретения является повышение надежности уплотнения за счет уменьшения расходов уплотняющей жидкости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к устройствам для уплотнения вала центробежного компрессора, и может найти применение в других областях машиностроения, использующих уплотнение с гидрозатвором.

Известно уплотнение вала газовой машины, содержащее неподвижно установленные в корпусе два кольца, связанные между собой и образующие между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями и поверхностью корпуса уплотнительную полость, сообщенную с полостью для подачи уплотнительной жидкости (см. Патент US 3020053, опубл. 06.02.1962).

Основным недостатком уплотнений данного типа является низкая надежность работы и значительный расход жидкости через зазор плавающего кольца в газовую полость машины вследствие повышенной температуры жидкости в этом зазоре. Контакт жидкости с газом приводит к ухудшению ее кондиционных свойств и, следовательно, к частой смене жидкости, а высокая температура приводит к износу поверхностей трения.

Для уменьшения температуры жидкости в зазоре и снижения ее протечек в сторону газовой полости плавающее кольцо, примыкающее к этой полости, выполнено с теплоотводящими ребрами. Так, например, известно кольцо компрессора центробежного gc811 bc1-425 nuovo pignone, содержащее теплоотводящие ребра, равномерно расположенные на внешней его цилиндрической поверхности.

Однако это уплотнение обладает следующими недостатками:

- теплоотводящие ребра увеличивают только поверхность теплообмена;

- скорость обтекания ребер жидкостью мала из-за больших зазоров между ними и корпусом, поэтому незначителен их коэффициент теплоотдачи;

- попытка увеличить скорость обтекания ребер приводит к росту расходов жидкости через уплотнение, следовательно, увеличивается вся система уплотнения - насосы, фильтры, охладители, арматура, трубопроводы и т.д.;

- подвод жидкости к теплоподводящим ребрам неравномерен, что также снижает коэффициент теплоотдачи.

Техническим результатом изобретения является уменьшение расходов уплотняющей жидкости и, как следствие, повышение надежности работы уплотнения.

Технический результат изобретения достигается за счет того, что уплотнение вала газовой машины содержит неподвижно установленные в корпусе, по меньшей мере, два кольца, связанные между собой и образующие между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями и внутренней поверхностью корпуса уплотнительную полость, сообщенную с полостью для подачи уплотнительной жидкости, при этом одно из колец имеет со стороны уплотнительной полости кольцевой уступ, в котором равномерно по его окружности выполнены радиальные пазы и в котором установлен бандаж, образующий с радиальными пазами каналы, сообщающие уплотнительную полость с полостью для подачи уплотнительной жидкости.

Кроме того, рабочая поверхность кольца с радиальными пазами может иметь покрытие из антифрикционного материала.

Кроме того, кольца связаны между собой посредством шпонки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид уплотнения вала, осевой разрез; на фиг.2 изображено кольцо с радиальными пазами и бандажом, образующими каналы.

Уплотнение вала 1 газовой машины, например центробежного компрессора, содержит неподвижно установленные в корпусе 2 плавающие кольца 3 и 4, связанные между собой и зафиксированные от проворота посредством шпонки 5. Между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями колец 3, 4 и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса 1 образована кольцевая уплотнительная полость 6. Кольцо 4 имеет со стороны уплотнительной полости 6 кольцевой уступ, в котором выполнены равномерно по его окружности радиальные пазы 7, при этом стенки, разделяющие соседние пазы 7, образуют теплоотводящие ребра 8, расположенные вдоль оси кольца 4. Для обеспечения необходимой скорости обтекания ребер 8 уплотнительной жидкостью по их наружной поверхности в уступе кольца 4 установлен бандаж 9 (фиг.2), образующий с радиальными пазами 7 каналы 10 (фиг.1), входные отверстия которых выполнены на внешней цилиндрической поверхности кольца 4, а выходные - на торцевой поверхности кольца 4, обращенной к полости 6. Каналы 10 сообщают уплотнительную полость 6 с кольцевой полостью 11 для подачи уплотнительной жидкости, выполненной в корпусе 2. Для подачи уплотнительной жидкости в полость 11, выполненную на внутренней поверхности корпуса 4, в теле корпуса 2 выполнено отверстие 12.

Кольцо 4 на другой торцевой поверхности, со стороны газовой полости 13, имеет кольцевую канавку 14, в которой расположен уплотнительный элемент 15, выполненный в виде резинового кольца.

Уплотнение вала 1 служит для предотвращения утечек газа из газовой полости 13 машины через камеру 17 свободного слива в атмосферу. Для исключения утечек жидкости по торцам предусмотрено предварительное поджатие колец 3, 4 к корпусу 2 и обойме 16, которое обеспечивается созданием осевого натяга на резиновое кольцо 15.

Плавающее кольцо 4 герметизирует газовую полость 13 от уплотнительной полости 6 благодаря тому, что резиновое кольцо 15 деформируется, т.е. прижимается к обойме 16 в процессе эксплуатации.

Кольца 3, 4 установлены по отношению к валу 1 с зазором, при этом рабочая поверхность кольца 4 имеет покрытие из антифрикционного материала.

Работает уплотнение следующим образом. Холодная уплотнительная жидкость через отверстие 12 поступает в кольцевую полость 11, равномерно заполняя ее, откуда с одинаковой скоростью протекает в межреберные каналы 10, отбирая основную часть тепла, выделившегося в зазоре между кольцом 4 и валом 1, и затем течет в двух направлениях. Основная часть жидкости (15-20 л/мин) протекает через зазор между кольцом 3 и валом 1 в камеру 17 свободного слива. Меньшее количество жидкости (0,03-0,05 л/мин) протекает через зазор между кольцом 4 и валом 1 в газовую полость 13, где смешивается с уплотняемым газом, а затем отводится через газоотделительное устройство (не показано).

Утечка уплотняемого газа из машины исключена, так как в полости 6 поддерживается давление жидкости несколько большее, чем давление газа в полости 13.

В результате выполнения ребер 8 вдоль оси кольца 6 увеличилась поверхность теплообмена и обеспечивается постоянный поток жидкости между ними. Подвод уплотнительной жидкости через кольцевую камеру 13 обеспечивает ее равномерный поток между ребрами 8. Благодаря наличию бандажа 15 существенно увеличилась скорость обтекания ребер 8 и коэффициент теплоотдачи. Увеличение поверхности теплообмена и коэффициента теплоотдачи снижает температуру уплотнительной жидкости в зазоре между валом 1 и уплотнительным кольцом 4, обеспечивая тем самым уменьшение расхода жидкости в сторону газовой полости 13 и увеличение надежности работы уплотнения.

Такая конструкция уплотнения позволит снизить температуру и количество утекаемой жидкости в сторону газовой полости 13 на 15-20% по сравнению с лучшими конструкциями плавающих уплотнений. Это повысит ресурс безостановочной работы машин, например центробежных компрессоров, для которых именно концевые уплотнения являются основным источником поломок и производственных потерь. Кроме того, уменьшение расхода уплотнительной жидкости в сторону газовой полости 13 сокращает ее безвозвратные потери и упрощает систему уплотнений.

1. Уплотнение вала газовой машины, содержащее неподвижно установленные в корпусе, по меньшей мере, два кольца, связанные между собой и образующие между обращенными друг к другу торцевыми поверхностями и внутренней поверхностью корпуса уплотнительную полость, сообщенную с полостью для подачи уплотнительной жидкости, отличающееся тем, что одно из колец имеет со стороны уплотнительной полости кольцевой уступ, в котором равномерно по его окружности выполнены радиальные пазы и в котором установлен бандаж, образующий с радиальными пазами каналы, сообщающие уплотнительную полость с полостью для подачи уплотнительной жидкости.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что рабочая поверхность кольца с радиальными пазами имеет покрытие из антифрикционного материала.

3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что кольца связаны между собой посредством шпонки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к узлам устройств, содержащих средства уплотнения. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашинах. .

Изобретение относится к устройствам для уплотнения турбины от утечки рабочей жидкости. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в золотниковых распределительных механизмах с вращающимся золотником. .

Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительный кольцевой гребешок и уплотняющие блоки. Гребешок выполнен или установлен на бандаже лопаток ступени ротора турбины. Уплотняющие блоки установлены с уплотняющим радиальным зазором относительно кольцевого гребешка бандажа лопаток ступени ротора и закреплены пайкой в держателях уплотняющих блоков. Держатели выполнены в обойме статора турбины, каждый из которых выполнен с кольцевым сектором Т-образного в продольном сечении турбины хвостовика. Хвостовик установлен в кольцевом пазу обоймы статора турбины, имеющем Т-образную в продольном сечении турбины форму. Уплотняющие блоки выполнены из адгезионно соединенных между собой в монолитный материал частиц прирабатываемого порошкового материала в виде призмы, с трапецеидальным или прямоугольным поперечным сечением с боковыми опорными выступами, контактирующими с боковыми стенками держателей уплотняющих блоков. Уплотняющий блок имеет с каждой стороны по крайней мере но одному симметрично расположенному боковому опорному выступу. В качестве прирабатываемого порошкового материала используют материал состава в вес.%: Cr - от 12,0 до 14,0%, Мо - от 1,0 до 3,0%, Fe - остальное, с размерами частиц порошка от 10 мкм до 160 мкм в механической смеси с порошковым, с размерами частиц порошка менее 1 мкм, гексагональным нитридом бора - BN в количестве в вес.%: от 5,0 до 6,5% от общего объема смеси и стеарат цинка - Zn(C18H35O2)2 с размерами частиц порошка от 1 до 75 мкм в вес.%: от 0,9 до 1,1% от общего объема материала уплотнения, причем уплотняющий блок выполнен холодным прессованием с последующим спеканием в вакууме или в защитной среде при температуре от 1050 до 1150°С, а в качестве защитной среды использована газовая смесь состава в об.%: аргон от 6 до 50%, аммиак - остальное. Изобретение позволяет повысить прочность и износостойкость уплотнения. 2 ил.

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Уплотнительный узел (146) содержит первый гибкий уплотнительный компонент (136), расположенный в проходящей радиально внутрь зоне неподвижной части и находящийся во фрикционном контакте с поверхностью (142) вращающейся части. Уплотнительный узел (146) также содержит, по меньшей мере, один жесткий уплотнительный элемент (162), выполненный за одно целое с несущим элементом (154) первого гибкого уплотнительного компонента, расположенным на определенном расстоянии по оси от первого гибкого уплотнительного компонента. Технический результат заключается в обеспечении возможности упрощения монтажа и замены уплотнительных устройств без какой-либо обработки или модификации сопла. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ уплотнения турбины от утечки рабочего флюида. Турбина имеет неподвижный элемент и вращающийся элемент, уплотнительное кольцо введено с возможностью скольжения по меньшей мере в один паз неподвижного элемента, паз имеет расположенную выше по течению боковую поверхность и расположенную ниже по течению боковую поверхность. Способ включает в себя следующие операции: используют уплотнительное кольцо, содержащее головку и корпус, имеющий элементы дросселирования, выступающие радиально из него. Используют, по меньшей мере, один комплект устройств подвески, который подвешивает уплотнительное кольцо в проектном радиальном зазоре. Устанавливают датчик между элементами дросселирования. Соединяют датчик с комплектом устройств подвески, таким образом, что комплект устройств подвески поддерживал уплотнительное кольцо в проектном радиальном зазоре без повреждения элементов дросселирования, всякий раз когда датчик контактирует с вращающимся элементом. Другой способ уплотнения турбины от утечки рабочего флюида включает в себя операции: определение центральной продольной оси, относительно которой вращается вращающийся элемент. Определение проектного радиального зазора между самым длинным элементом дросселирования плавающего уплотнительного кольца и внешней поверхностью вращающегося элемента. Установка с возможностью скольжения плавающего уплотнительного кольца, имеющего корпус, содержащий элементы дросселирования, головку и по меньшей мере один датчик, связанный по меньшей мере с одним комплектом устройств подвески, в паз неподвижного элемента, за счет чего осуществляется соосная подвеска плавающего уплотнительного кольца в проектном радиальном зазоре при помощи комплекта устройств подвески. Поддержание плавающего уплотнительного кольца в проектном радиальном зазоре. Восстановление проектного радиального зазора плавающего уплотнительного кольца без повреждения каких-либо его элементов дросселирования, всякий раз когда датчик контактирует с вращающимся элементом. Изобретение позволяет уменьшить утечки рабочего тела. 2 н.п. ф-лы, 30 з.п. ф-лы, 9 ил.

Уплотнительный узел (86), расположенный между вращающимся компонентом (82) и неподвижным компонентом (84) вращательного механизма, содержит зубцы (94) и гребешки (96). Зубцы (94) расположены в первых осевых местах (89) на расстоянии друг от друга вдоль оси вращения вращающегося компонента (82). Гребешки (96) расположены в указанных первых осевых местах (89) с обеспечением осевого согласования с зубцами (94). Каждый из гребешков имеет поверхность (106), расположенную смежно с одним из уплотнительных зубцов, и первую и вторую противолежащие боковые поверхности (112), проходящие от указанной поверхности (106) в радиальном внутреннем направлении. На первой, на второй или на обеих боковых поверхностях (112) выполнена треугольная выемка (116). Достигается минимизация протечки текучей среды через уплотнение на 5-25% за счёт создаваемых треугольными выемками завихрений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. В динамическом уплотнении один пакет дисков выполнен заодно с втулкой, а другой пакет выполнен заодно с невращающимся стаканом, причем каждый из каналов имеет тангенциальный вход, аксиальный выход и соединяет лабиринтный зазор с внешней средой по криволинейной траектории. При этом торцовая поверхность стакана имеет паз в области выхода каналов, частично закрытый наружным диском. Изобретение направлено на повышение эффективности динамического уплотнения, в частности повышение герметичности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Лабиринтное уплотнение для уплотнения кольцевого пространства между ротором и статором паровой турбины или газовой турбины содержит множество уплотнительных полос, расположенных последовательно в осевом направлении, прикрепленных к статору и выступающих в пространство, где уплотнительные полосы взаимодействуют, обеспечивая уплотнительный эффект, с уплотнительными элементами, выступающими со стороны ротора, расположенными в шахматном порядке. При использовании такого лабиринтного уплотнения достигается повышенный уплотнительный эффект посредством уплотнительных полос, установленных в холодном состоянии, смещенных относительно симметричного положения, где смещение имеет противоположное направление и ту же величину расстояния, на которое уплотнительная полоса смещается относительно смежных уплотнительных элементов, выступающих со стороны ротора, в результате теплового расширения неподвижных и вращаемых компонентов и опорной структуры при нагреве от холодного установленного состояния до горячего устойчивого рабочего состояния. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх