Узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора



Узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора
Узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора

 


Владельцы патента RU 2614297:

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

Изобретение относится к уплотнениям вала центробежных компрессоров. Узел уплотнения вала центробежного компрессора содержит жестко связанные друг с другом газовое уплотнение в виде пакета уплотнительных колец и проставков и гидростатический масляный затвор в виде внутренней и внешней стенок, ограничивающих внутреннюю кольцевую полость, открытую в сторону вала. Кольцевая полость масляного затвора сообщена через отверстие во внешней стенке с внутренней полостью корпуса подшипника и через отверстие во внутренней стенке с проточной частью компрессора. В меридианальном сечении внутренняя кольцевая полость имеет диффузорность. Изобретение позволяет создать узел уплотнения вала компрессора, не требующий подвода в него буферного газа при пуске и останове компрессора за счет исключения попадания масла из подшипникой опоры в прототочную часть компрессора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнениям вала центробежных компрессоров общего назначения для сжатия воздуха или технологических компрессоров для сжатия инертных газов.

Узел уплотнения вала, ограничивающий или исключающий утечки рабочего газа и попадание смазки в проточную часть является одним из основных узлов компрессоров с принудительной смазкой.

Известен узел уплотнения вала фирмы "Cooper Bessemer" (США), выполненный в виде масляного уплотнения с плавающими кольцами, состоящего из двух колец с резиновыми кольцами на их контактных поверхностях, предварительно поджатых к корпусу посредством пружины (В.А. Максимов, М.Б. Хадиев. "Бесконтактные уплотнения роторов центробежных и винтовых компрессоров", ФЭН, Казань, 1998 г., с. 20).

Данная конструкция имеет радиальные проточки на валу, которые являются концентраторами напряжения, что при определенных обстоятельствах может приводить к разрушению вала. В такой конструкции для достаточного запаса прочности требуется увеличение размеров вала.

Известна конструкция узла уплотнения фирмы "Ingersoll-Rand" (США), представляющего собой газодинамическое уплотнение в виде пакета уплотнительных плавающих бесконтактных колец и проставков (В.А. Максимов, М.Б. Хадиев. "Бесконтактные уплотнения роторов центробежных и винтовых компрессоров", ФЭН, Казань, 1998 г., с. 86).

В данной конструкции в период пуска и останова компрессора, в случаях, когда имеют место резкие колебания давления сжимаемого газа и возможен унос масла со стороны подшипника, осуществляется наддув воздуха или инертного газа повышенного давления в камеру перед кольцом со стороны опорного подшипника, что, с одной стороны, предотвращает попадание смазки в проточную часть машины, а, с другой стороны, требует наличия системы наддува буферного газа.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание узла уплотнения вала компрессора, не требующего подвода в него буферного газа при пуске и останове компрессора, за счет исключения попадания масла из подшипникой опоры в прототочную часть компрессора.

Технический результат достигается тем, что узел уплотнения вала центробежного компрессора, содержащий установленное в корпусе подшипника между его опорной втулкой и проточной частью компрессора газовое уплотнение, включающее уплотнительные кольца и проставки, дополнительно содержит жестко закрепленный на газовом уплотнении гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и внешней стенок, ограничивающих внутреннюю кольцевую полость, открытую в сторону вала и сообщенную с внутренней полостью корпуса подшипника через дренажное отверстие, выполненное во внешней стенке, и с проточной частью компрессора через отверстие, выполненное во внутренней стенке, при этом внутренняя кольцевая полость в меридианальном сечении имеет диффузорность.

Наличие в узле уплотнения наряду с газовым уплотнением жестко связанного с ним масляного затвора, состоящего из внутренней и внешней стенок, ограничивающих внутреннюю кольцевую полость, открытую в сторону вала, повышает герметичность узла уплотнения. Сообщение внутренней кольцевой полости через отверстия во внешней и внутренней стенках соответственно с внутренней полостью корпуса подшипника и с проточной частью компрессора позволяет разгрузить радиальный зазор между поверхностью вала и стенками масляного затвора при возникновении перепада давления между проточной частью и внутренней полостью корпуса подшипника, и, тем самым, предотвратить утечку масла в проточную часть компрессора.

Наличие диффузорности в меридианальном сечении у внутренней кольцевой полости, образованной внешней и внутренней стенками масляного затвора, повышает активность отвода масла из этой полости за счет изменения профиля мениска (искривления поверхности жидкости) с вогнутого на плоский или выпуклый, что способствует образованию капель масла.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлен узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора; на фиг. 2 укрупненно представлен масляный затвор узла уплотнения - место А фиг. 1; на фиг. 3 также представлен масляный затвор узла уплотнения - место Б фиг. 1.

Узел уплотнения содержит газовое уплотнение 1, установленное в корпусе подшипника 2 между опорной втулкой 3 и проточной частью 4 компрессора, представляющее собой размещенный в корпусе пакет уплотнительных колец и проставков, а также гидростатический масляный затвор 5, состоящий из внутренней стенки 6, внешней стенки 7 и дистанционных шайб 8, образующих пакет уплотнения. Данный пакет жестко закреплен на газовом уплотнении 1. Внутренняя полость 9, ограниченная внутренней и внешней стенками 6, 7, выполнена открытой в сторону вала 10 и сообщается с внутренней полостью подшипника через дренажное отверстие 11, выполненное в нижней части внешней стенки 7, а со стороной проточной части - через отверстие 12, выполненное в верхней части внутренней стенки 6.

Полость 13 между газовым уплотнением 1 и масляным затвором 5 может сообщаться с атмосферой или коллектором сброса утечек из уплотнения.

При подготовке к пуску компрессора или его останове маслосистемой компрессора осуществляется подача масла в опорную втулку 3.

Из втулки 3 масло попадает на поверхность вала 10 и под действием смачивания распространяется по этой поверхности, в том числе в направлении газового уплотнения 1 и проточной части 4. Попадая в радиальный кольцевой зазор 14 затвора 5, находящийся между поверхностью вала 10 и внутренними калиброванными расточками стенок 6, 7, масло заполняет зазор 14 с образованием торцовых стенок жидкости, удерживаемых за счет вязкости и поверхностного натяжения масла.

Гидростатические силы дополнительно удерживают масло в кольцевой полости 9, образованной стенками 6 и 7, от его продвижения в сторону проточной части 4.

Внутренняя полость 9 в меридианальном сечении имеет диффузорность, то есть расширяется от вала 10 к периферии. Раскрывающийся канал (диффузор) позволяет удалять масло из кольцевой полости 9, т.к. в его нижней части изменяется профиль мениска с вогнутого (для смачивающих жидкостей при наличии параллельных стенок мениск имеет вогнутый профиль со стороны жидкости) на плоский или выпуклый профиль (в зависимости от давления в зоне раздела сред в полости 9), и под действием гравитации, а также за счет вязкости масла, происходит образование капель масла, которые отводятся из полости 9 через дренажное отверстие 11.

Работа масляного затвора осуществляется следующим образом.

На режиме, когда давление в проточной части 4 и во внутренней полости корпуса подшипника 2, находящейся со стороны втулки 3, относительно равны, масло удерживается в радиальном зазоре 14 за счет сил поверхностного натяжения масла в зазоре 14 и капиллярности в полости 9, что препятствует его распространению в сторону проточной части.

В случае, когда давление газа в проточной части 4 выше, чем давление со стороны втулки 3, избыточное давление проточной части 4 вытесняет масло из радиального зазора 14 в сторону втулки 3, обеспечивая защищенность проточной части 4 от попадания масла.

На режиме, когда давление газа со стороны втулки 3 больше, чем в проточной части 4, поверхностного натяжения масла недостаточно для обеспечения затвора в радиальном зазоре 14, и защита от протечки масла в проточную часть 4 обеспечивается за счет усиления капиллярности во внутренней полости 9, путем разрежения во внутреннем объеме затвора, обеспечиваемого наличием отверстия 12 во внутренней стенке 6, соединяющего полость 9 с проточной частью 4. Масло отбирается из радиального зазора 14 в зоне вала 10 и из полости 9, и под действием гравитации отводится через отверстие 11 во внешней стенке 7 в сторону втулки 3.

Предлагаемый масляный затвор, кроме защиты от попадания масла в проточную часть, практически не требует увеличения пространства для его размещения и применим с другими типами уплотнений.

1. Узел уплотнения вала центробежного компрессора, содержащий установленное в корпусе подшипника между его опорной втулкой и проточной частью компрессора газовое уплотнение, включающее уплотнительные кольца и проставки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит жестко закрепленный на газовом уплотнении гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и внешней стенок, ограничивающих внутреннюю кольцевую полость, открытую в сторону вала и сообщенную с внутренней полостью корпуса подшипника через дренажное отверстие, выполненное во внешней стенке, и с проточной частью компрессора через отверстие, выполненное во внутренней стенке.

2. Узел уплотнения по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя кольцевая полость в меридианальном сечении имеет диффузорность.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области авиадвигателестроения. Браслетное контактное уплотнение вала ротора компрессора низкого давления турбореактивного двигателя летательного аппарата установлено между масляной полостью и полостью суфлирования передней опоры.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей опор роторов газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей опор роторов газотурбинных двигателей и энергетических установок.

Изобретение относится к двойному уплотнительному устройству для вращающегося вала и насосу, включающему в себя такое устройство. Устройство содержит первое и второе уплотнение, установленные рядом друг с другом в круглом цилиндрическом корпусе, через который проходит вал, подлежащий уплотнению, причем каждое из этих уплотнений состоит, с одной стороны, из опорного кольца из металлического материала с наружным осевым фланцем и внутренним радиальным фланцем, и, с другой стороны, из уплотнительной шайбы, образующей уплотнительный выступ, с возможностью скольжения опирающийся на вал.

Группа изобретений относится к расходным уплотнениям для использования в промышленности, угольной индустрии, обработке минералов и может быть использована в гидроциклонах и насосах для суспензий.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра газовых компрессоров. Сальник газовых компрессоров содержит по меньшей мере одну уплотнительную камеру, размещенную в отдельном корпусе и содержащую разрезанное уплотнительное кольцо, сегменты которого стянуты кольцом-пружиной, и разрезанное замыкающее кольцо, сегменты которого также стянуты кольцом-пружиной, при этом уплотнительное и замыкающее кольца в каждой уплотнительной камере зафиксированы между собой штифтом.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессоров. Сальник компрессора содержит корпус с по крайней мере одной дренажной уплотнительной камерой, в каждой из которых размещены манжета и подпирающая ее пружина, также у стенки корпуса в каждой дренажной уплотнительной камере размещена кольцевая проставка, на внешней поверхности которой выполнена канавка, сообщающаяся через по крайней мере одно отверстие с внутренней поверхностью проставки.

Винтовой центробежный насос (1) содержит корпус (3) насоса с входным отверстием (3а) насоса и расположенное внутри корпуса (3) насоса с возможностью вращения винтовое центробежное колесо (20) со ступицей (21), а также лопастью (25), и содержит вращаемый приводной вал (33), который соединен с винтовым центробежным колесом (20), и закрывающую пластину (2).

Изобретение относится к уплотнительной технике. Устройство (1) для уплотнения насоса электростанции содержит корпус насоса, включающий в себя первый и второй трубопроводы для прохождения текучей среды, вал, включающий в себя, рядом с корпусом насоса, первый канал для текучей среды, механическое уплотнение, вмонтированное между валом и корпусом насоса и содержащее фрикционные элементы для трения друг о друга вращающейся детали и стационарной детали.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может использоваться для герметизации цилиндра компрессора. Техническим результатом является обеспечение ремонтопригодности уплотнительного устройства.

Изобретение касается системы торцевого уплотнения, включающей в себя: вращающееся кольцо (2) торцевого уплотнения, имеющее первую поверхность скольжения, и неподвижное кольцо (3) торцевого уплотнения, имеющее вторую поверхность скольжения, которые ограничивают между собой уплотнительный зазор 4, при этом первая и вторая поверхности скольжения имеют различные твердости, причем более твердая поверхность скольжения имеет алмазное покрытие (20), а более мягкая поверхность скольжения изготовлена из углеродного композитного материала, при этом средняя начальная шероховатость Ra1 алмазного покрытия 20 меньше, чем средняя начальная шероховатость Ra2 поверхности скольжения из углеродного композитного материала. Изобретение повышает надежность системы торцевого уплотнения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх