Центробежное жидкостное уплотнение вращающегося вала для газа Советский патент 1981 года по МПК F16J15/50 

(54) ЦЕНТРОБЕЖНОЕ ЖИДКОСТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА ДЛЯ ГАЗА

I

Изобретение относится ,к уплотнительнрй технике, в частности для герметичного бесконтактного уплотнения места прохода; высокооборотного вала сквозь стенку емкости, заполненной газом под дарлением. Известны центробежные жидкостные, уплотнения (гидрозатворы), предназначенные для бесконтактного уплотнения высокоЬборотных валов в месте прохода их сквозь стенку емкости, заполненной газом под давлением. Эти уплотнения содержат устаТйовленный на валу корпус с лопатками на его внутренних торцовых поверхностях, охватывающий гладкий разделительный диск, неподвижно закрепленный на стенке емкости }.

Однако при работе их в расчетном режиме, под действием уплотняемого давления, радиус свободной поверхности уплотнякицей жидкости, на которую действует это давление, по мере повышения давления увеличивается, в связи с чем растет скорость СУЮЯ жидкости у ее свободной поверхности относительно стенки неподвижного разделительного диска. С этого момента начинается перенос газа через наружную кромку разделительного диска в окружающую среду, т. е. снижаетс:я герметичность работы уплотнения. Цель изобретения - повышение точ. ности уплотнения на расчетном режиме работы и увеличение уплотняемого им перепада давления газовой среды.

Для достижения этой цели в известном центробежном уплотнении со стороны уплотняемого давления выполнена компенсационная камера, а на прилегающей к ней торЦовой поверхности разделительного диска ,Q установлены лопатки.

Кроме того, в компенсационной камере могут быть установлены дополнительные импеллерные лопатки.

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - то же, 15 с расположением уплотняющей жидкости при отсутствии давления Ч-Р (см. левук) часть фиг. 2) и при наличии максимального давления +-Рмакс (см. правую часть фиг. 2).

Уплотнение содержит закрепленную на 2 уплотняемом валу 1 винтом 2 ступицу 3 с уплотнением 4. В ступице выполнена компенсационная полость 5, в которой могут быть расположены импеллерные лопатки 6. При помощи винтов 7, на ступице 3 закреплена крышка 8 с импеллерными лопатками 9 на ее внутренней торцовой поверхности и манжетным стояночным уплотнением 10. Разделительный диск 11 с тормозящими лопатками 12 закреплен при помощи разрезного кольца 13, накидного фланца 14 и болтов 15 в корпусе емкости 16, сквозь стенку 17 которой проходит уплотняемый вал 1. Перед вводом в эксплуатацию, уплотнение частично заполняется уплотняющей жидкостью ЖУплотнение работает следующим образом. При отсутствии вращения вала 1, уплотняющая жидкость заполняет нижнюю часть внутренней полости уплотнения, в том числе и компенсационную камеру 5. При вращении вала 1 и отсутствии избыточного давления (+Р 0) жидкость, заполняющая компенсационную камеру 5 приобретает угловую скорость и под действием развитого в ней гидростатического напора нагнетается по междулопаточным каналам неподвижного лопастного венца с лопатками 12 в междулопаточное пространство лопастного импеллерного венца с лопатками 9, где вновь приобретает угловую скорость вала и образует жидкостное кольцо, радиус R свободной поверхности которого уменьщается до тех пор,, пока гидростатическое давление в нем на радиусе Кд разделительного диска не уравновещивает гидростатическое давление, развитое в жидкости вращающейся в компенсационной, камере 5. При этом, в компенсационной камере свободная поверхность уплотняющей жидкости устанавливается на радиусе го) . Для снижения влияния на формирование свободной поверхности в камере 5 торможения жидкости неподвижной стенкой разделительного диска 11 в камере 5 могут быть установлены импеллерные лопатки 6, что повыщает угловую скорость, жидкости в этой камере до угловой скорости вала, а тем самым, и развитый в ней гидростатический напор. Это обеспечивает увеличение радиальной толщины жидкостного кольца (уменьшается величина RQ ) в камере лопаток 9, т.е. уменьшается вероятность попадания внешней газовой среды в уплотняемую полость 16. При вращении вала 1 и наличии избыточного давления уплотняемой газовой среды (+Р 0), давление+Р суммируется с давлением, развитым вращением жидкости в капере 5 и вытесняет уплотняемую жидкость в междулопаточное пространство лопастного венца с лопатками 9, уменьшая тем самььм радиус свободной поверхности ROI ДО Ro2- При этом, в связи с больщой емкостью камеры 5, радиус свободной поверхности Гр, изменяется незначительно, до величины Гог . Этот режим работы уплотнения, при максимальном значении уплотняемого давления ( Рщакс.) соответствует расчетному. Больщая радиальная толщина Д/ (фиг.2) жидкостного кольца объясняется тем, что в междулопаточном пространстве лопаток 12 угловая скорость жидкости равна нулю, а напор, развитый в компенсационной камере 5, даже при наличии в ней лопаток 6, мал в связи с малыми значениями величины Гз. При этом, в связи с малым значением Го2, скорость жидкости относительно разделительного диска на этом радиусе мала, что исключает причину ее перемещивания с уплотняемой газовой средой. Таким образом, зона насыщенная уплотняющей жидкости уплотняемым газом значительно удалена от наружной кромки разделительного диска, скорость свободной поверхности уплотняющей жидкости мала относительно торцовой поверхности его, т. е. обеспечены условия повышения герметичности в соответствии с целью по заявке. Экономическая эффективность изобретения состоит в повышении герметичности уплотнения. Формула изобретения 1. Центробежное жидкостное уплотнение вращающегося вала для газа, содержащее закрепленную на валу ступицу с прикрепленной к ней крыщкой, образующими полость, внутри которой расположен разделительный диск, закрепленный на стенке емкости, отличающееся тем, что, с целью повыщения герметичности уплотнения и увеличения уплотняемого им перепада давления, в ступице выполнена расположенная в ее центральной части компенсационная полость, а на торцовой поверхности разделительного диска со стороны компенсационной полости установлены тормозные лопатки. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что в компенсационной полости установлены импеллерные лопатки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3765688, кл. 277-14, опублик. 1973.