Уплотнительный узел Советский патент 1992 года по МПК F04D29/04 F16J15/34 

ё

Изобретение м. б. использовано в центробежных турбомашинах и насосах Цель изобретения - повышение надежности путем автоматической разгрузки осевой силы, действующей на ротор. В корпусе 1 установлен ротор 2 с последовательно расположенными по ходу потока первым и вторым дисками 3, 4 и уплотнительными кольцами 5, 6. На корпусе 1 закреплены подпружиненные пружинами 7, 8 аксиально подвижные кольца 9, 10, образующие с уплотнитель- ными кольцами 5, 6 последовательно сообщенные торцовые щели 11. 12. Кольца 9, 10 снабжены ограничителями аксиального перемещения 13, 14. Уравновешивающая ротор сила Fp создается в разгрузочной камере 15. 1 ил.

Изобретение относится к турбокомп- рессорной и насосной технике и может быть использовано для уплотнения и компенсации осевых сил высокоскоростных валов, например валов центробежных турбома- шин или насосов.

Цель изобретения - повышение надежности путем автоматической разгрузки осевой силы, действующей на ротор.

Для этого в уплотнительном узле, содержащем корпус с установленным в нем ротором, включающем последовательно расположенные по ходу потока первый и второй диски с уплотнительными кольцами, закрепленные на корпусе подпружиненные аксиально-подвижные кольца, образующие с уплотнительными кольцами последовательно сообщенные торцовые щели, согласно изобретению аксиально-подвижные кольца обращены рабочими поверхностями в разные стороны и снабжены ограничителями аксиального перемещения по направлению к соответствующему уплотни- тельному кольцу, при этом уплотнительное копьцо второго диска расположена на его периферии на радиусе, превышающем радиус расположения уплотнительного кольца первого диска, а торцовой поверхностью центральной части второго диска и корпусом образована разгрузочная камера.

На чертеже изображен уплотнительный узел, продольный разрез.

Узел содержит корпус 1 с установленным в нем ротором 2, включающим последовательно расположенные по ходу потока первый 3 и второй 4 диски с уплотнительны J

О ч|

1ЧЭ

S

ми кольцами 5 и б, закрепленные на корпусе 1 подпружиненные пружинами 7 и 8 аксиально-подвижные кольца 9 и 10, образующие с уплртнительными кольцами 5 и 6 последовательно сообщенные торцовые щели 11 и 12. Аксиально-подвижные кольца 9 и 10 обращены рабочими поверхностями в разные стороны и снабжены ограничителями аксиального перемещения 13 и 14 по направлению к соответствующему уплотни- тельному кольцу. Уплотнительное кольцо 5 второго диска 4 расположено на его периферии на радиусе, превышающем радиус расположения уплотнительного кольца 4 первого диска 3, а торцовой поверхностью центральной части второго диска 4 и корпусом 1 образована разгрузочная камера 15. Аксиально-подвижные кольца 9 и 10 уплотнены эластичными кольцами 16 и 17. В корпусе имеются кольцевые упорные вставки 18 из антифрикционного материала.

Уплотнительный узел работает следующим образом.

На расчетном режиме обе уплотнитель- ные пары работают с одинаковым расходом Gi G2. Через торцовый зазор в разгрузочной камере 15 сохраняется определенное давление Рпр, которое определяет разгрузочную силу Fp, действующую на разгрузочный диск 4. В этом случае разгрузочная сила Fp равна осевому усилию ротора F8. В случае увеличения осевой силы FB происходит осевое смещение ротора 2 в сторону уменьшения зазора 3. Объем разгрузочной камеры уменьшается, увеличиваются промежуточное давление Рпр и разгрузочная сила Fp. Если указанного эффекта недостаточно для уравновешивания сил Fp и FB. то происходит дальнейшее уменьшение зазора 5i. При зтом происходит уменьшение зазора 62 между буртиком аксиал.ьно-по- движного кольца 10 и ограничителем 14 до нуля, после чего происходит увеличение зазора 5з в паре трения первого уплотнения, повышение расхода и увеличение давления Рпр до восстановления равенства сил FPH F0. При этом конструкция узла должна обеспечивать неравенство (5г (5i. В случае уменьшения осевой силы Р происходит осевое смещение вала в сторону уменьшения зазора (54. Объем разгрузочной камеры 15 увеличивается, уменьшаются РПр и Fp. Если указанного эффекта недостаточно для уравновешивания сил Fp и FB. то происходит

дальнейшее уменьшение зазора дл. При этом зазор 5s между буртиком аксиально- подвижного кольца и ограничителем 14 уменьшается до нуля, происходит увеличение зазора (5е в паре трения вторичного

уплотнения, расход G2 увеличивается, давление Рпр уменьшается1 до восстановления равенства сил Fp и Fe. При этом конструкция узла должна обеспечивать неравенство $4 (5s. Антифрикционные вкладыши

18 служат для обеспечения осевой разгрузки ротора в случае выхода из строя одного из уплотнений на аварийном выбеге ротора.

Экономическая эффективность изобретения основана на повышении надежности турбомашин ээ счет автоматического регулирования осевой разгрузки ротора, совмещения разгрузочного и уплотнительного узлов, исключения или уменьшения думиса.

материалоемкости турбомашин.

Формула изобретения Уплотнительный узел, содержащий корпус с установленным в нем ротором, включающим последовательно расположенные

по ходу потока первый и второй диски с уплотнительными кольцами, закрепленные на корпусе подпружиненные аксиально-подвижные кольца, образующие с уплотнительными кольцами последовательно

сообщенные торцовые щели, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем автоматической разгрузки осевой силы, действующей на ротор, аксиально подвижные кольца обращены в

разные стороны и снабжены ограничителями аксиального перемещения по направлению к соответствующему уплотнительному кольцу, при этом уплотнительное кольцо второго диска расположено на его периферии на радиусе, превышающем радиус расположения уплотнительного кольца первого диска, а торцовой поверхностью центральной части второго диска и корпусом образована разгрузочная камера.

-Ю