Центробежное жидкостное уплотнение вращающегося вала для газа

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

«»872879

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— ,(22) Заявлено 17.12.79 (21) 2854020/25-08 (51) M Кл з с присоединением заявки №вЂ”

F 16 J 15/50

Гесударствеиый кемитет

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано .15.10.81. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 25.10.81 (53) УДК 62-762 (088.8) по делам кзебретений н еткрытий (72) Авторы изобретения

А. Ю. Цыбульник и Ю. А. Цыбуль (71) Заявитель (54) ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

ВРАЩАЮШЕГОСЯ ВАЛА ДЛЯ ГАЗА!

Изобретение относится,к уплотнительной технике, в частности для герметичного бесконтактного уплотнения места прохода; высокооборотного вала сквозь стенку емкости, заполненной газом под давлением.

Известны центробежные жидкостные уплотнения (гидрозатворы), предназначенные для бесконтактного уплотнения высокооборотных валов в месте прохода их сквозь стенку емкости, заполненной газом под давлением. Эти уплотнения содержат установленный на валу корпус с лопатками на его внутренних торцовых поверхностях, охватывающий гладкий разделительный диск, неподвижно закрепленный на стенке емкости 111.

Однако при работе их в расчетном режиме, под действием уплотняемого давления, радиус свободной поверхности уплотняющей жидкости, на которую действует это давление, по мере повышения давления увеличивается, в связи с чем растет скорость слоя жидкости у ее свободной поверхности относительно стенки неподвижного разделительного диска. С этого момента начинается перенос газа через наружную кромку разделительного диска в окружающую среду, т. е. снижается герметичность работы уплотнения.

Цель изобретения — повышение точности уплотнения на расчетном режиме работы и увеличение уплотняемого им перепада давления газовой среды.

Для достижения этой цели в известном центробежном уплотнении со стороны уплотняемого давления выполнена компенсационная камера, а на прилегающей к ней торцовой поверхности разделительного диска в установлены лопатки.

Кроме того, в компенсационной камере могут быть установлены дополнительные импеллерные лопатки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение, общий вид; на фиг. 2 — то же, 1 с расположением уплотняющей жидкости при отсутствии давления +Р (см. левую часть фиг. 2) и при наличии максимального давления +Р„,а„с (см. правую часть фиг. 2).

Уплотнение содержит закрепленную на

Зт уплотняемом валу 1 винтом 2 ступицу 3 с уплотнением 4. В ступице выполнена компенсационная полость 5, в которой могут

872879 быть расположены импеллерные лопатки 6.

При помощи винтов 7, на ступице 3 закреплена крышка 8 с импеллерными лопатками

9 на ее внутренней торцовой поверхности и манжетным стояночным уплотнением 10.

Разделительный диск 11 с тормозящими лопатками 12 закреплен при помощи разрезного кольца 13, накидного фланца 14 и болтов 15 в корпусе емкости 16, сквозь стенку

17 которой проходит уплотняемый вал 1.

Перед вводом в эксплуатацию, уплотнение частично заполняется уплотняющей жидкостью Ж.

Уплотнение работает следующим образом.

При отсутствии вращения вала 1, уплотняющая жидкость заполняет нижнюю часть внутренней полости уплотнения, в том числе и компенсационную камеру 5.

При вращении вала 1 и отсутствии избыточного давления (+P = 0) жидкость, заполняющая компенсационную камеру 5 приобретает угловую скорость и под действием развитого в ней гидростатического напора нагнетается по междулопаточным каналам неподвижного лопастного венца с лопатками 12 в междулопаточное пространство лопастного импеллерного венца с лопатками 9, где вновь приобретает угловую скорость вала и образует жидкостное кольцо, радиус

R свободной поверхности которого уменьшается до тех пор,. пока гидростатическое давление в нем на радиусе Rä разделительного диска не уравновешивает гидростатическое давление, развитое в жидкости вращающейся в компенсационной камере 5.

При этом, в компенсационной камере свободная поверхность уплотняющей жидкости устанавливается на радиусе го .

Для снижения влияния на формирование свободной поверхности в камере 5 торможения жидкости неподвижной стенкой разделительного диска ll в камере 5 могут быть установлены импеллерные лопатки 6, что повышает угловую скорость жидкости в этой камере до угловой скорости вала, а тем самым, и развитый в ней гидростати ческий напор. Это обеспечивает увеличение радиальной толщины жидкостного кольца (уменьшается величина R ) в камере лопаток 9, т.е. уменьшается вероятность попадания внешней газовой среды в уплотняемую полость 16.

При вращении вала 1 и наличии избыточного давления уплотняемой газовой среды (+Р >О), давление+Р суммируется с давлением, развитым вращением жидкости в камере 5 и вытесняет уплотняемую жидкость в междулопаточное пространство лопастного венца с лопатками 9, уменьшая тем самым радиус свободной поверхности

Ro до Ro,. При этом, в связи с большой емкостью камеры 5, радиус свободной поверхности г„изменяется незначительно, до величины г„. Этот режим работы уплотнения, при максимальном значении уплотняемого давления (+Р „, ) соответствует расчетному.

Большая радиальная толщина ЬЕ (фиг2) жидкостного кольца объясняется тем, что в междулопаточном пространстве лопаток

12 угловая скорость жидкости равна нулю, а напор, развитый в компенсационной камере 5, даже при наличии в ней лопаток 6, мал в связи с малыми значениями величины r3. При этом, в связи с малым значением гф, скорость жидкости относительно разделительного диска на этом радиусе мала, что исключает причину ее перемешивания с уплотняемой газовой средой. Таким 0 образом, зона насыщенная уплотняющей жидкости уплотняемым газом значительно удалена от наружной кромки разделительного диска, скорость свободной поверхности уплотняющей жидкости мала относительно торцовой поверхности его, т. е. обеспечены условия повышения герметичности в соответствии с целью по заявке.

Экономическая эффективность изобретения состоит в повышении герметичности

Зо уплотнения.

Формула изобретения

1. Центробежное жидкостное уплотнение вращающегося вала для газа, содержащее закрепленную на валу ступицу с прикрепленной к ней крышкой, образующими полость, внутри которой расположен разделительный диск, закрепленный на стенке емкости, отличающееся тем, что, с целью по40 вышения герметичности уплотнения и увеличения уплотняемого им перепада давления, в ступице выполнена расположенная в ее центральной части компенсационная полость, а на торцовой поверхности раздели45 тельного диска со стороны компенсационной полости установлены тормозные лопатки, 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что в компенсационной полости установлены импеллерные лопатки.

50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3765688, кл. 277 — 14, опублик. 1973.

872879

Ф.г

Составитель Г. Бутома

Редактор М. Хома Техред А. Бойкас Корректор М. Демчик

Заказ 8992 57 Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4