Уплотнение вала турбомашины

 

Изобретение позволяет повысить демпфирующую и уплотнительную способность , а также упростить технологию изготовления уплотнения. При вращении вала 3 затворная среда подается между наружным и внутренним уплотнительными кольцами 4, 5. Дросселируясь в уплотнительных зазорах 2, затворная среда препятствует прорыву уплотняемого газа в окружающую среду. Средство демпфирования и герметизации в виде расположенных по окружности цилиндрических глухих отверстий на внутренней поверхности 9 втулок 6 увеличивает турбулизацию потоков затворной и уплотняемой сред и сглаживает аэродинамические пульсации. Суммарная площадь поперечных отверстий составляет 0,3...0,4 площади поверхности 9. а глубина отверстий - 3...4 величины зазора 2. 1 з.п.флы, 3 ил.

СОЮЗ СОНЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РГСПУЬЛИК (я)5 F 04 D 29/10

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

Г1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4785449/29 (22) 23.01.90 (46) 23.01.92. Бюл. М 3 (71) Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им.M.Â.Ôðóíýå (72) Н.В.Малик. Ю,С.Зинченко, Л.В.Черепов и С.А.Мовчан (53) 621.671 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1293434, кл. F 16 J 15/44, 1985. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение позволяет повысить демпфирующую и уплотнительную способность, а также упростить технологию изготовления уплотнения. При вращении

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов насосов. компрессоров и турбин, Цель изобретения — повышение демпфирующей и уплотнительной способности, а также упрощение технологии изготовления.

На фиг.1 изображено уплотнение вала, разрез; на фиг.2 — промежуточная втулка. разрез; на фиг.3 — сечение А-А на фиг,2.

Уплотнение вала имеет корпус 1, установленные в нем с радиальным зазором 2 относительно вала 3 наружное 4 и внутреннее 5 плавающие кольца, каждое из которых снабжено промежуточными втулками 6, размещенными в расточках 7 плавающих колец

4, 5, В промежуточных втулках 6 выполнено средство демпфирования и герметизации в виде цилиндрических глухих отверстий 8, „„SU„, .707265 А1 вала 3 затворная среда подается между наружным и внутренним уплотнительными кольцами 4, 5. Дросселируясь s уплотнительных зазорах 2, затворная среда препятствует прорыву уплотняемого газа в окружающую среду. Средство демпфирования и герметизации в виде расположенных по окружности цилиндрических глухих отверстий на внутренней поверхности 9 втулок 6 увеличивает турбулизацию потоков затворной и уплотняемой сред и сглаживает аэродинамические пульсации. Суммарная площадь поперечных отверстий составляет

0,3...0,4 площади поверхности 9. а глубина отверстий — 3...4 величины зазора 2. 1 з.п.флы, 3 ил. расположенных по окружности на внутренней поверхности 9 каждой втулки 6. При этом отверстия 8 каждого ряда смещены по аэимутальному углу относительно отверстий 8 соседних рядов и выполнены глубиной 3...4 величины радиального зазора 2. а суммарная площадь поперечных сечений глухих отверстий 8 составляет 0,3...0,4 площади внутренней цилиндрической поверхности 9 промежуточной втулки 6.

Промежуточная втулка 6 может быть выполнена иэ перфорированной ленты толщиной. равной глубине глухих отверстий 8.жестко закрепленной в расточках 7 плавающих колец4и5.

Уплотнение вала турбомашины работает следующим образом.

При вращении вала 3, например. центробежного компрессора высокого давления затворная среда подается между наружным

1707265

4 и внутренним 5 уплотнительными кольцами под давлением, превышающим давление уплотняемого газа. При этом затворная среда, дросселируясь в уплотнительных зазорах 2, препятствует прорыву уплотняемого газа в окружающую среду. Средство демпфирования и герметизации увеличивает турбулизацию потоков затворной и уплотняемых сред и тем самым препятствует их перетоку в уплотнительных зазорах 2 и, кроме того, сглаживает аэродинамические пульсации, возникающие вследствие неравномерности подачи запорной среды и наличия окружной составляющей потоков последней и уплотняемого газа, что позволяет практически полностью погасить возникающие в радиальных зазорах 2 вихри, При этом каждое цилиндрическое глухое отверстие 8 является как бы газовым демпфером, где слой газа выполняет роль газового поршня, гасящего прецессионные силы, действующие на вал 3.

Глубина и суммарная площадь поперечных сечений глухих отверстий 8 подобрана так, что способствует удержанию максимального перепада давления рабочей среды. Соответственно снижаются и утечки рабочей среды. Смещение отверстий 8 в каждом последующем ряду относительно отверстий 9 предыдущего ряда повышает уплотнительную способность и гидростатическую жесткость уплотнения. Предпочтительным оказывается шахматное расположение отверстий 8 в рядах относительно друг друга. Степень демпфирования уплотнения вала при этом увеличивается, что позволяет практически полностью подавлять 90 (,-ную подсинхронную прецессию.

Таким образом, предлагаемое уплотнение вала турбомашины характеризуется более высокой надежностью в работе эа счет повышения его демпфирующей и уплотни5 тельной способности, что позволяет подавить прецессионные силы в уплотнении и снизить утечки уплотняемого газа. Кроме того, упрощается технология изготовления уплотнения.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала турбомашины, содержащее корпус, установленные в нем с радиальным зазором относительно вала на15 ружное и внутреннее плавающие кольца и средство демпфирования и герметизации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения демпфирующей и уплотнительной способности. а также упрощения иэго20 товления. уплотнение снабжено двумя промежуточными втулками, в каждом иэ плавающих колец выполнена расточка, в которой установлена промежуточная втулка, а средство демпфирования и герметизации

25 выполнено в виде рядов расположенных по окружности цилиндрических глухих отверстий на внутренней поверхности каждой втулки, при этом отверстия каждого ряда смещены по азимутальному углу относи30 тельно отверстий соседних рядов и выполнены глубиной 3„,4 величины радиального зазора. а суммарная площадь поперечных сечений глухих отверстий составляет

0,3...0,4 площади внутренней цилиндриче35 ской поверхности промежуточной втулки.

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что промежуточная втулка выполнена иэ перфорированной ленты толщиной, равной глубине глухих отверстий.

1707265 г. Г

Составитель Л.Черепов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор А.Бер

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

Заказ 251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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