Уплотнение вращающегося ротора Советский патент 1982 года по МПК F16J15/34 

(54) УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РОТОРА

1

Изобретение относится к уплотнительной технике.

Известно уплотнение вала турбомашины, содержащее наружное и внутреннее плавающие кольца, установленные с зазором ртносительно вала, и камеру подвода затворной среды, расположенную между кольцами 1.

Данное техническое решение обеспечивает радиальную подвижность кольца за счет гидростатического взвешивания его относительно вала путем подачи затворной среды с уплотняемым давлением в специально выполненные на внутренней поверхности наружного кольца гидростатические кар-, маны, охватывающие часть поверхности вала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уплотнение вращающегося ротора, содержащее неподвижную или следящую щель, образуемую ротором и кольцевым элементом уплотнения, на внутренней поверхности которого размещены гидростатические карманы, импульсно запитываемые затворной средой посредством каналов, размещенных на роторе 2.

Однако при уплотнении высоких давлений такая конструкция будет обладать повыщенным расходом затворной среды, так как каналы, выполненные на валу постоянно находятся под уплотняемым давлением и участок щели в зонах каналов не является уплотняющим. Следовательно, в этих зонах центрирующие силы существенно меньще, чем на участке щели где нет питающих каналов.

Цель изобретения - повышение виброустойчивости, герметичности и центрирующих сил в уплотнении.

Указанная цель достигается тем, что на кольцевом элементе уплотнения выполнены окна в полость высокого давления, обеспечивающие поочередную импульсную подпитку гидростатических карманов затворной средой с уплотняемым давлением, кроме того, путем создания различных амплитуд импульсов давления в гидростатических кар2Q манах радиальная глубина, тангенциальная протяженность и аксиальная длина окон выполнены различными.

Выполнение кольцевого элемента уплотнения, снабженного окнами в полость высокого давления, обеспечивает при вращении

ротора поочередную импульсную подпитку гидростатических карманов затворной средой с уплотняемым давлением. Находясь в промежутке между карманами и, следовательно, между окнами питающий канал перекрывается кольцевым элементом уплотнения, что ограничивает поступление затворной среды через канал в гидростатический карман. Мгновенное значение расхода затворной среды через уплотнение при этом уменьшается. Варьируя указанными размерами окон можно повысить виброустойчивость, герметичность и центрирующие силы в уплотнении.

На фиг. 1 изображено уплотнение с неподвижным кольцом, продольный разрез; на фиг. 2 - уплотнение со.следящей щелью (плавающее кольцо), продольный разрез; на фиг. 3 - сечение уплотнения по окнам (сечение А-А на фиг. 2).

Неподвижную 1 или следящую щель 2 образует ротор 3 и кольцевой элемент 4 уплотнения, на внутренней поверхности которого размещены гидростатические карманы 5. Гидростатические карманы 5 сообаются посредством каналов 6 через окна 7, выполненные на кольцевом элементе 4 уплотнения, с полостью 8 высокого давления. Давление PI на входе в щель (полость 8 высокого давления), на выходе Рг (полость 9 низкого давления).

Уплотнение вращающегося ротора работает следующим образом.

Уплотняемая среда под высоким давлением из полости 8 дросселируется в щели 1 и отводится в полость 9 низкого давления. При вращении ротора 3 с каналами 6, последние поочередно сообщают гидростатические карманы 5 через окна 7 с полостью 8 высокого давления, при этом происходит впрыскивание среды высокого давления в один из гидростатических карманов 5, что вызывает резкое повышение давления в последнем. Находясь некоторый период времени в промежутке между гидростатическими карманами 5 и между окнами 7, канал 6 перекрывается кольцевым элементом 4 уплотнения, что ограничивает поступление среды щелью 1 в канал б и карман 5.

В обычных щелевых уплотнениях гидростатическая центрирующая сила возникает за счет разности падений давления на входе

в щель. Наличие карманов с импульсной подпиткой, осуществляемой с помощью выполненных на кольцевом элементе уплотнения окон в полость высокого давления, существенно увеличивает центрирующую силу, благодаря чему уплотнение выполняетодновременно функцию промежуточной радиальной гидростатической опоры с вращающимися импульсными питателями.

Использование заявляемого уплотнения на практике обеспечит снижение вибраций роторов центробежных мащин за счет повыщения радиальной гидродинамической жесткости уплотнений, что приведет к уменьщению изгибных напряжений, действующих в поперечных сечениях вала и повышению усталостной долговечности последнего. Снижение протечек через уплотнение повысит КПД машины.

Формула изобретения

которого размещены гидростатические карманы, импульсно запитываемые затворной средой посредством каналов, размещенных на роторе, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и центрирующих сил в уплотнении, на кольцевом элементе уплотнения выполнены окна в полость высокого давления, обеспечивающие поочередную импульсную подпитку гидростатических карманов затворной средой с уплотняемым давлением.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

фиг. J