УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА Российский патент 2007 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотняющей технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов в конструкциях компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других роторных центробежных машин.

Известно уплотнение вращающегося вала, содержащее основное торцевое уплотнение, подвижной контакт которого образован элементами неподвижного и вращающихся узлов, взаимодействующих по уплотняющему поясу. Вращающийся узел выполнен в виде обоймы с антифрикционным кольцом. Вспомогательное щелевое уплотнение и основное торцевое уплотнение разделены между собой затворною камерой. Вспомогательное щелевое уплотнение имеет, по меньшей мере, два плавающих кольца, каждое из которых установлено в отдельный корпус и контактирует с ним торцевым уплотняющим поясом. При этом каждое плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинах, размещенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях под углом 45° к направлению силы тяжести [патент РФ на изобретение №2170864, F16J 15/34, 2001].

Указанное уплотнение вращающегося вала имеет следующие недостатки:

- недостаточное центрирование колец и демпфирование ротора центробежной машины;

- недостаточное предупреждение электрохимической коррозии внутреннего антифрикционного покрытия плавающих колец;

- наличие поперечных колебаний колец;

- недостаточное предупреждение пригаров во время пусковых режимов;

- довольно большой износ торцевых уплотняющих поясов.

В основу изобретения поставлена задача устранить указанные недостатки и создать уплотнение рабочей полости с минимальной утечкой затворной жидкости.

Поставленную задачу решают тем, что в уплотнении вращающегося вала, содержащем корпус, через который проходит вращающийся вал, на котором установлены с уплотняющими зазорами внешнее и внутреннее плавающие кольца, контактирующие с корпусом уплотняющими поясами, внутренние поверхности плавающих колец имеют антифрикционное покрытие, а внутреннее плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве, согласно изобретению, внутри внешнего плавающего кольца расположены реверсивные самоустанавливающиеся демпферные колодки на гидростатической пленке, между которыми установлены реверсивные скребки из антизадирного токопроводящего материала, антифрикционное покрытие внутренних поверхностей плавающих колец разделено в направлении течения затворной среды канавками, содержащими одинарный ряд лунок, торцевые уплотняющие пояса имеют износостойкое покрытие, в корпусе установлена пластина с износостойким покрытием, а пружинное устройство размещено в направлении действия силы тяжести.

Установка внутри внешнего плавающего кольца реверсивных самоустанавливающихся колодок на гидростатической пленке обеспечивает надежное центрирование внешнего кольца и демпфирование ротора центробежной машины. Реверсивные самоустанавливающиеся колодки обеспечивают работоспособность независимо от направления вращения вала.

Размещение между реверсивными самоустанавливающимися колодками реверсивных скребков из антизадирного токопроводящего материала, выполняющих роль токосъемных щеток, позволяют снизить статическое электричество с вала и предупредить электрохимическую коррозию внутреннего антикоррозийного покрытия плавающих колец.

Разделение антифрикционного покрытия внутренних поверхностей плавающих колец в направлении течения затворной среды канавками, содержащими одинарный ряд лунок, способствует разбиванию кольцевого вихря затворной жидкости, образующегося под действием сил трения и вращательного движения вала. Тем самым лунки способствуют гашению поперечных колебаний колец.

Установка в корпусе пластины с износостойким покрытием обеспечивает минимальный износ торцевых уплотняющих поясов.

Размещение пружинного устройства, на котором подвешено внутреннее плавающее кольцо, в направлении действия силы тяжести способствует компенсации массы внутреннего плавающего кольца и силы трения в торцевом стыке уплотняющего пояса, что, в свою очередь, позволяет предупредить сухой контакт внутреннего плавающего кольца с валом и, как следствие, пригары во время пусковых режимов. При работе такая компенсация позволяет с максимальным эффектом использовать гидродинамическую центрирующую силу, обеспечивающую концентричность уплотняющего зазора.

Изобретение объясняется чертежами.

На Фиг.1 изображен продольный разрез уплотнения вращающегося вала;

на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1.

Уплотнение вращающегося вала содержит корпус 1, через который проходит вращающийся вал 2. На валу 2 установлены с уплотняющими зазорами внешнее 3 и внутреннее 4 плавающие кольца.

Внутри внешнего 3 плавающего кольца расположены реверсивные самоустанавливающиеся демпферные колодки 5 на гидростатической пленке, между которыми установлены реверсивные скребки 6 из антизадирного токопроводящего материала. Внутреннее 4 плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве 7, размещенном в направлении действия силы тяжести. Внутренние поверхности внешнего 3 и внутреннего 4 плавающих колец имеют антифрикционное покрытие 8, разделенное в направлении течения затворной среды канавками 9, содержащими одинарный ряд лунок 10. Плавающие кольца 3, 4 контактируют с корпусом уплотняющими поясами 11, имеющими износостойкое покрытие. В корпусе 1 установлена пластина 12 с износостойким покрытием.

Между внутренним 4 плавающим кольцом и корпусом 1 размещена камера 13 подвода запорной жидкости, соединенная через пазы 14, кольцевую проточку 15 и отверстия 16 внутреннего 4 плавающего кольца с полостью 17 между плавающими кольцами 3, 4.

Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.

Затворную жидкость под давлением, превышающим давление в рабочей полости 18, подают в камеру подвода 13. Из камеры подвода 13 через пазы 14, кольцевую проточку 15 и отверстия 16 внутреннего плавающего кольца 4 затворная жидкость поступает в полость 17, создавая гидравлический затвор и препятствуя утечке уплотняющей среды в атмосферу.

Изобретение относится к уплотняющей технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов в конструкциях компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других роторных центробежных машин. Уплотнение содержит корпус, через который проходит вращающийся вал. На валу установлены с уплотняющими зазорами внешнее и внутреннее плавающие кольца. Внутри внешнего плавающего кольца расположены реверсивные самоустанавливающиеся демпферные колодки на гидростатической пленке, между которыми установлены реверсивные скребки из антизадирного токопроводящего материала. Внутреннее плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве, размещенном в направлении действия силы тяжести. Внутренние поверхности внешнего и внутреннего плавающих колец имеют антифрикционное покрытие, разделенное в направлении течения затворной среды канавками, содержащими одинарный ряд лунок. Плавающие кольца контактируют с корпусом уплотняющими поясами, которые имеют износостойкое покрытие. В корпусе установлена пластина с износостойким покрытием. Создано уплотнение с минимальной утечкой затворной жидкости, обеспечивающее надежное центрирование внешнего кольца и демпфирование ротора центробежной машины, предупреждающее электрохимическую коррозию внутреннего антикоррозийного покрытия плавающих колец, способствующее гашению поперечных колебаний колец и минимальному износу торцевых уплотняющих поясов, позволяющее предупредить сухой контакт внутреннего плавающего кольца с валом и пригары во время пусковых режимов. 2 ил.

Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, через который проходит вращающийся вал, на котором установлены с уплотняющими зазорами внешнее и внутреннее плавающие кольца, контактирующие с корпусом уплотняющими поясами, внутренние поверхности плавающих колец имеют антифрикционное покрытие, а внутреннее плавающее кольцо подвешено в радиальном направлении на пружинном устройстве, отличающееся тем, что внутри внешнего плавающего кольца расположены реверсивные самоустанавливающиеся демпферные колодки на гидростатической пленке, между которыми установлены реверсивные скребки из антизадирного токопроводящего материала, антифрикционное покрытие внутренних поверхностей плавающих колец разделено в направлении течения затворной среды канавками, содержащими одинарный ряд лунок, торцевые уплотняющие пояса имеют износостойкое покрытие, в корпусе установлена пластина с износостойким покрытием, а пружинное устройство размещено в направлении действия силы тяжести.