Торцовое уплотнение Советский патент 1987 года по МПК F16J15/34 

113

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнениям, и может быть использовано в турбинах и насосах.

Цель изобретения - повышение на- дежности торцового уплотнения за сче обеспечения гидродинамического режима смазки уплотнительньгх поверхностей независимо от скорости вращения ротора.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема возникновения колебаний в зазоре пары трения,

Уплотнение состоит из корпуса 1, в котором на валу 2 закреплено вращающееся кольцо 3 тренияS к торцу уплотнительного бурта которого прижат сильфоном 4 торец уплотнительного бурта аксиально-подвижного кольца 5 трения, изготовленного из пье- зокерамического материала. К части торцовой поверхности кольца 5 трения вне уплотнительного бурта прикреплен кольцевой электрод 6, а на тыльной стороне кольца трения 5 закреплены электроды 7-12, выполненные в вид кольцевых секторов, разделенных друг от друга, причем диаметрально расположенные секторные электроды попарно соединены между собой проводника-ми, а каждая пара соединена с фазой трехфазного источника 3 питания, нулевой провод которого соединен с кольцевым электродом 6.

Уплотнение работает следующим образом.

На стоянке уплотняемая жидкость под действием избыточного давления в корпусе 1 турбомашины продавливается через уплотнительпую щель и попадает в атмосферу. Так как зазор чрезвычайно мал, утечка невелика Л г/ч. При прогреве машины включается валоповоротное устройство. За несколько секунд до включения вало- поворота включается блок 13 питания. Подается напряжение на электроды 7-12. Происходит попеременное сжатие кольца напротив каждого из сек- .торных электродов таким образом, что на рабочем торце кольца 5 тре-- ния генерируется аксиальное волновюе возмущение геометрии .(бегущая волна), перемещающееся в тангенциальном направлении со скоростью, опре-. деляемой частотой источника 13 питания. Амплитуда возмущений определя

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ется напряжением источника питания (для амплитуды - 1 мкм необходимо напряжение 100 В). Величина частоты и .амплитуды в каждом конкретном случае подбирается экспериментально, например путем замера электропроводности зоны контакта колец таким образом, чтобы достигалось их размыкание. Бегущая волна по поверхности кольца 5 трения осуществляет перенос жидкости, заполняющей уплот- нительную щель, в тангенциальном направлении (как перистальтический насос), при этом в щели генерируется гидродинамическое давление, способствующее разделению поверхностей.

Таким образом, на стоянке поверх- разделяются тонким слоем смазочного материала, величина которого регулируется блоком 13 питания. Угловая скорость бегущей волны велика и может на несколько порядков превышать угловую скорость ротора, поэтому работа на режиме валоповоро- та и на частичных режимах аналогична режиму на стоянке. В этом случае к гидродинамическому давлению, генерируемому бегущей волной, добавляется гидродинамическое давление, вызванное движением уплотнительных поверхностей друг относительно друга.

При- выходе на режим, когда давление, обусловленное движением поверхностей, достаточно для разделения уплотнительных поверхностей, блок 13 питания выключается.

Таким образом, в предложенном уплотнении независимо от вращения ротора достигается гидродинамическое разделение поверхностей путем создания дополнительного гидродинамического давления за счет бегущей волны на рабочей поверхности невращающегося кольца 5 трения. После выхода установки на режим, когда скорость скольжения уплотнительных поверхностей достаточна для создания такого гидродинамического давления смазки, которое разделяет поверхности, блок 13 питания выключается.

В уплотнении может быть использован любой ис7 Очник питания,, имеющий две и более фаз. Трехфазный источник питания выбран как наиболее доступный в практике и не требующий дополнительных преобразтещих блоков.

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, содержащее вран1ающееся и невращающееся кольца трения, элемент из материала с электрострйкционными свойствами, кольцевые электроды, соединенные с источником питания, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности, один из кольцевых электродов невращающегося кольца трения выполнен в виде шести кольцевых секторов, равномерно расположенных по окружности с его тьшь

ной стороны, и невращающееся кольцо трения выполнено из пьезокерамики, а кольцевой электрод расположен на поверхности невращаюп1;вгося кольца трения, граничащей с поверхностью трения, причем источник питания выполнен трехфазным, а электроды в виде кольцевых секторов, расположенные диаметрально, соединены между собой проводниками, и каждая пара юс соединена с фазой трехфазного источника питания, нулевой провод которого соединен с кольцевым электродом.

От 6

Фиг. г

Х З

Составитель В.Красильников Редактор М.Келемеш Техред В. Кадар

Заказ 1291/37 Тираж 812Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раувюкая наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.З

Корректор М.Демчик

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено и турбинах и насосах, работающих на переменных режимах. Цель изобретения - повышение надежности торцового уплотнения за счет обеспечения гидродинамического режима смазки уплотнительных поверхностей независимо от скорости вращения ротора. Уплотнение состоит из корпуса 1, вала 2, колец 3, 5 трения, поджатых сильфоном 4. На невращающемся кольце 5 трения, выполненном из пьезоке- рамики, на поверхности смежной с поверхностью трения, закреплен кольцевой электрод 6, а с тьшьной стороны . кольца - шесть секторных электродов 8. Секторные электроды 8, расположенные диаметрально, соединены попарно между собой проводниками и каждая пара соединена с фазой трехфазного источника 13 питания. При подаче напряжения в зазоре за счет электрострикционных свойств кольца 5 трения в зазоре пары трения генерируются колебания, перемещающиеся по окружности, образуюпше бегущую волну, которая осуществляет перенос жидкости, при этом происходит гидродинамическое разделение колец 3,5 трения. При выходе на номинальный режим, когда гидродинамическое разделение происходит от вращения кольца, источник питания отключается. 3 ил. (Л 3 ff J со о со с