Уплотнение вала гидромашины Советский патент 1977 года по МПК F03B11/00 

(54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ГИДРОМАШИНЫ

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в уплотнениях валов гидротурбин и насосов. Известны уплотнения вала гидротурбины, содержащие два ряда резиновых мембран, контактирующих с металлическими поверхностями дисков, установленных на валу. В камеру уплотнения подводится очищенная вода под давлением, превышающим давление воды перед уплотнением Ll Однако в таких уплотнениях повышены протечки из-за сложности поддержания оптимального зазорд между контактными поверхностями мембран и дисков и велик износ металлической поверхности дисков. Известны также уплотнения вала, содерж щие углеграфитовые уплотнительные кольца, уложенные в пазы диска, вращающегося вмес те с валом, и прижимного металлического кольца, образующего совместно с диском и уплотнитель1-1ыми кольцами камеру уплотнения, в которую подводится очищенная вода под давлением, превыщающим максималь ное давление перед уплотнением. Удельное давление на поверхностях трения создается пружинами и давлением воды перед уплотнением С. Однако в таких уплотнениях не постоянна величина удельного давления на контактных поверхностях при различных режимах работы турбины, что приводит к повыщенному износу углеграфитовых колец, и сложна установка величины оптимального прижатия контактных поверхностей. Целью изобретения является повыщение надежности уплотнения вала гидромашины. Ноставленная цель достигается тем, что уплотнение снабжено поршневым демпфером, порщень которого сочленен с прижимным кольцом, а рабочая полость демпфера соединена с камерой уплотнения при помощи каналов в поршне. При этом площадь поршня демпфера меньше площади прижимного кольца. На чертеже изображено уплотнение вала гидромашины в разрезе. На валу 1 гидротурбины закреплен диск 2 с установленными в нем уплотнительными кольцами 3 и 4. Уплотнительные кольна 3 и 4 находятся в контакте с прижимным колыюм 5. Диск 2, уплотнительные кольца 3 и 4 и прижимное кольцо 5 обра,зуют камеру уплотнения А. На крышке турбины 6 установлен корпус кольцевого поршневого демпфера, состоящий из двух кольцевых деталей 7 и 8. Кольцевой норшень 9 демпфера сочленен с прижимным кольцом 5, В рабочую полость Б демпфера подводится уплотняющая среда, например очищенная вода, давление которой выше, чем давление воды перед уплотнением (в полости В). Рабочая полость Б демпфера и камера уплотнения А соединены между собой каналами 10, выполненными S лпршне 9, Лэктактцое давлен гэ на трущихся поверхност1-х устанавливается регулируемы / -; ., Рабочая кольцевая площадь Л(гт17Пя 9 Б голости демпфера Б выполнена ме гыиэ}:, кольцевая площадь прижимно то солыта S, ограниченная наружным диаметром угшотнительного кольца 3 и вцутренним диаметром уплотж1тельыого кольца 4, а не верхней поверхности прижимного кольца о оэразо.ваны кольцевые площадки 12 к 13. При отсутствии давления перед уплотнением в полости В и равном давяеьши в ка мере уплотнения А и рабочей полости Б демпфера пшравпичаское усилие, действующее на порщень, будет направлено вверх, так как площадь порш}ш в полости Б мень ще, чем площадь прижимного кольца 5, на которую действует давление из камеры уплотнения А. При полном (рабочем) давлении перец уллотнением (в полости В) оно возде -;ствует на кольцевую площадку 12 прижимного кольца 5 и создает гидравлтгчЕское усилие Jнаправленное вниз и, таким образам, ур.авновешиваются гидравлические усилия, действующие на порщень 9 демпфера. При уменьщении давления перед уплотнением (в полости В) при нестационарных режимах, уменьщаэтся гидравлическое усилие, действующее на кольцевую площадку 12, нарущается равновесие порщня 9 демп фера и он поднимается вверх. При подъеме порщня 9 вверх увеличивается зазор между прижимным кольцом 5 и уплотни- тельными кольцами 3 и 4, давление в полости А падает и гидравлическое усилие, 00 действующее в полости Б демпфера, становится больщим и опускает поршень 9 демпфера вниз до тех пор, пока гидравлические усилия, действующие поршень 9, не уравновесятся и не создастся оптимальный для данного режима зазор между прижимным кольцом 5 и уплотнитель ными кольцами 3 и 4. При подбросах ротора поршень 9 демпфера возвращается в исходное положение пружинами 11. Наличие в уплотнении порщневого демпфера, сочлененного с прижимным кольцом, соединение рабочей полости демпфера с камерой уплотнения позволяет значительно уменьшить износ уплотнительных колец как в стационарном, так и в нестационарном режимах работы гидрюмащины, повышает работоспособность уплотнения в 1,5-2,5 раза. Разность рабочих площадей порщня и прижимного кольца позволяет поддержать оптимальный зазор в уплотнении и обеспечить минимальный расход уплотняющей воды. Формула изобретения 1.Уплотнение вала гидромашины, содержащее насаженный на вал диск, закрепленные в нем наружное и внутреннее уплотнительные кольца, и прижимное кольцо, образующие камеру уплотнения, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности, уплотнение снабжено поршневым демпфером, порщень которого сочленен с прижимным кольцом, а рабочая полость демпфера соединена с камерой уплотнения при помощи каналов в поршне. 2.Уплотнение по п. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью поддержания оптимального зазора в уплотнении, площадь порщня демпфера меньше площади прижимного кольца. Источники информации принятые во внимание при экспертизе: 1.Свинарев Г. А. и др. Горизонтальные капсульные гидротурбины осевого типа, Мащиностроение Л., 1969, с.169-170. 2.Зубков И. А . Уплотнения в гидротурбинах, М-Л,1972, с. 88, рис. 63.

77