Уплотнение вала турбомашины Советский патент 1992 года по МПК F04D29/10 

Ј

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 уплотни- тельных 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.ф- лы, 3 ил.

Изобретение относится к уплотнитель- ной 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.З - 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,

расположенных по окружности на внутренней поверхности 9 каждой втулки 6. При этом отверстия 8 каждого ряда смещены по азимутальному 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 из перфорированной ленты толщиной, равной глубине глухих отверстий 8. жестко закрепленной в расточках 7 плавающих колец 4 и 5.

Уплотнение вала турбомашины работает следующим образом.

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

Ч|

О

4J 43

о ел

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, кро- ме того, сглаживает аэродинамические пульсации, возникающие вследствие неравномерности подачи запорной среды и наличия окружной составляющей потоков последней и уплотняемого газа, что позво- ляет 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 макси- мального 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.

9 3

2 6

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

Формула изобретения

ммд

7 7 V

25

4- + -Г+-1

А-Л

8

0ui.2

Фи.г.3