Торцевое уплотнение вращающегося вала Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 F04D29/10 

1 Изобретение относится к уплотнительнрй технике, в частности к торце вым уплотнениям вращающихся валов. Известно торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, размещенные в нем неподвижную и вращающиеся втулки, снабженные уплотнительными поясками 13 Недостатком известного уплотнения является низкая надежность работы, так как прорыв газа всистему запорной жидкости и в машинный зал может привести к возникновению высокой пожаро- и взрывоопасности. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, размещенные в нем не подвижную и вращающуюся втулки и пла вающее кольцо, снабженные уплотнител ными поясками и образующие с корпусо уплотняемую полость, подключенную при помощи гидролинии к источнику уп лотняющей среды, причем уплотнительные пояски втулок взаимодействуют между собой, а уплотнительный поясок кольца расположен на противоположном от полости торце кольца и взаимодействует с корпусом С 23. Однако и такое выполнение уплотнения не обеспечивает достаточн5по надежность его работы. Целью изобретения является повышение надежности работы торцевого уплотнения вращакицегоея вала. Поставленная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении вращающегося вала, содержащем корпус, размещенные в нем неподвижную и вращакщуюся втулки и плавакицее кольцо, снабженные уплотнительными поясками и образующие с корпусом уплотняемую полость, подключенную при помощи гидролинии к источнику уплотняющей ереды, причем уплотнительные пояски втулок взаимодействуют между собой, а уплотнительный поясок кольца расположен на противоположном от полости тор це кольца и взаимодействует с корпусом, в корпусе со стороны уплотнительного пояска кольца выполнена дополнительная полость, подключенная к источ1 ику уплотняющей среды при помощи вспомогательной гидролинии, и обе гидролинии снабжены отсечными клапана ми, а плавающее кольцо - расположенным со стороны втулок вторым уплотнительным пояском, взаимодействующим с 0 поочередно с первым пояскорпусомком. На фиг.1 изображено торцевое уплотнение вращающегося вала; на фиг.2торцевое уплотнение опорного подшипника, при аварийной ситуации в результате увеличения зазора между валом и подшипником; на фиг.З - то же, при аварийной ситуации в результате возникновения зазора между уплотнительными поясками втулок, взаимодействующими между собой. Торцевое уплотнение вращающегося вала содержит корпус 1, размещенные в нем неподвижную и вращающуюся втулки 2 и 3 соответственно и плавающее кольцо 4, снабженные уплотнительными поясками 5, 6 и 7 и образующие с корпусом 1 уплотняемую полость 8, подключенную при помощи гидролинии 9 к источнику 10 уплотняющей среды, причем уплотнительные пояски 5 и 6 втулок 2 и 3 взаимодействуют между собой, а уплотнительный поясок 7 кольца 4 расположен на противоположном от полости 8 торце кольца 4 и взаимодействует с корпусом 1. В корпусе 1 со стороны уплотнительного пояска 7 кольца 4 выполнена дополнительная полость 11, подключенная к источнику 10 уплотняющей среды при помощи вспомогательной гидролинии 12 и обе гидролинии 9.и 12 снабжены отсечными клапанами 13 и 14 соответственно а плавающее кольцо 4 - расположенным со стороны втулок 2 и 3 вторым уплотнительным пояском 15, взаимодействующим с корпусом 1 поочередно с первым пояском 7. Втулки 2 и 3, контактирующие между собой поясками 5 и 6, вместе с валом 16образуют полость 17. В корпусе 1 на валу 16 установлен опорньй подшипник 18, на трущейся поверхности 19 которого выполнена баббитовая заливка, обеспечивающая минимальный зазор Л между валом 16 и поверхностью 19 опорного подшипника 18. Корпус 1 уплотнения установлен в статоре 20 и уплотнен по посадочному диаметру уплотнительными элементами 21 и 22, При нормальном режиме работы турбомашины отсечные клапаны 13 и 14 открыты, уплотняющая среда подводится. в полости 8 и 11 по гидролиниям 9 и 12 и имеет давление, превьшхающее давление уплотняемого газа в полости 17на величину, определяемую заданным перепадом давления между уплотняющей жидкостью и уплотняемым газом соответственно в полостях 8 и 17. Незначительная часть уплотняющей среды перетекает через зазор между уплотнительными поясками 5 и 6 неподвижно втулки-2 и вращающейся втулки 3 из полости 8 в полость 17 в направлении от периферии к центру уплотнения и отводится из полости 17 на регенерацию и дегазацию. В осевом зазоре между плавающим кольцом 4 -и вращающейся втулкой 3 часть уплотняющей среды вовлекается во вращение. Это приводит к тому, что давление уплотняющей среды в зоне сопряжения плавающего кольца 4 и втулки 3 понижается и становится меньше давления уплотняющей среды в полости 11. При этом кольцо 4 под действием этого перепада давления сдвигается в осевом направлении и прижимается уплотнительным пояском 1 к корпусу 1, что дополнительно уплотняет полость 8 и способствует поддержанию перепада давления между полостями 8 и 11 на уровне, обеспечивающем перетечки уплотняющей среда Iиз полости 11 в полость 8 через зазор меящу плавающим кольцом 4 и вращающейся втулкой 3 в количестве, необходимом и достаточном дпя нормального теплового режима работы.кольца 4 При аварии опорного пода1ипника 18 например, из-за выплавления баббитовой заливки трущейся поверхности 19, резко увеличивается зазор Д между ва лом 16 и подшипником 18 (фиг.2), дав ление в полости 11 падает. Появивший ся перепад давления между полостями 8 и 11 сдвигает плавающее кольцо 4 в осевом направлении в сторону опорног подшипника 18 до упора уплотнительно го торцевого пояска 7 в корпус 1. Одновременно закрывается отсечной клапан 14 на гидролинии 12 и предотв ращается сброс давления из полости 8 Это сохраняет перепад давления между уплотняющей средой в полости 8 |i уплотняемым газом в полости 17 в задан ном диапазоне, что полностью исключае прорыв газа в систему уплотняющей . . среды и, следовательно, в машинный зал. Выполнение на плавающем кольце 4торцевого уплотнительного пояска 7 со стороны опорного подшипника 18 обеспечивает снижение силы прижатия плавающего кольца 4 к корпусу 1 до допускаемой величины при высоком давлении уплотняющей среды в полости 8 и атмосферном давлении Е полости 11. Это сохраняет радиальную подвижность плавающего кольца 4, позволяет кольцу 4 следить за положением оси вала 16,смещающейся из-за увеличения за-, зора при аварии опорного подшнпника 18. При аварии торцевого уплотнения, например, из-за нарушения плотности контактирующих уплотнительных поясков 5и 6 или повреждении уплотнительного элемента 22 (фиг.З) давление в полости 8 падает. Это приводит к закрытию отсечного клапана 13 на гидролинии 9, что обеспечивает поддержание давления уплотняющей среды в полости 11 на заданном уровне, превьш1ающем давление уплотняемого газа в полости 17,и исключает прорыв газа в полость 11 и унос больших количеств уплотняющей среды в полость 17. КоличесГво протечек уплотняющей среды из полости 1 1 в полости 8 и 17 в этом случае определяется фактическим зазором между плавающим кольцом 4, втулкой 3 и перепадом давления между полостями 11 и 17. Сохранение и автоматическое поддержание давления в полости 11 обеспечивает также нормальную работу опорного подшипника 18 при выходе из строя торцевого уплотнения, локализируя аварийный процесс в пределах одного узла. , Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность работы уплотнения и эксплуатации агрегатов в целом вследствие повышения качества и мобильности выполнения ремонтных работ, улучшения культуры обслуживания машин, сокращения сроков ремонтов, повышения долговечности ° °Р и элементов маслосистемы.

Л

15

18

Фиг.З

ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАННЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащее корпус, размещенные в нем неподвижную и вр ащающуюся втулки и плавающее кольцо, снабженные уплотнительными поясками и образующие с корпусом уплотняемую полость, подключенную при помощи гидролинии к источнику, уплотняющей средь, причем уплотнительные пояски втулок взаимодействуют мевду собой, а уплотнительный поясок кольца расположен на противоположном от полости торце кольца и взаимодействует с корпусом, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, в корпусе со стороны уплотнительного пояска кольца выполнена дополнительная полость, подключенная к источнику уплотняющей среды при помощи вспомогательной гвдройинии, и обе ГИДРОЛИНИИ снабжены отсечными клапанами, а плавающее кольцо - расО) положенным со стороны втулок вторым уплотнительным пояском, взаимодейс ствующим с корпусом поочередно с первым пояском. :о о 00 о