Уплотнение вала ротора центробежного компрессора

(54) УПЛОТН РОБЕЖНОГО (57) Изобрете ной технике, а центробежны тения - повыш РОТОРА ЦЕНТЕНИЕ ВАЛАКОМПРЕССОние относитеименно к упх компрессорение надежн я к уплотнительотнениям валов ов. Цельизобреости уплотнения,О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1257345, кл, Р 16 3 15/44; 1986, Я 2 164214 за счет исключения контакта уплотнительного кольца 3 и вала при малых оборотах , вращения вала. При отсутствии вращения за счет разности давл".,ний между полостями 4, 5 происходит обжатие консольного участка 7 втулки 6 с образованием конфузорнога зазора между уплотнительным кольцом 3 и втулкой 6. Конфузорный зазор приводит к возникновению гидростатической силы, которая препятствует контактированию втулки 6 и уплотнитель,.ого кольца 3. При рабочей частоте вращени; за счет действия центробежной сцлы конфузорнасть уменьшается до оптимальной величины, необходимой для обеспечения работоспособности уплотнения на рабочих оборотах. 3 ил,Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям валов центробежных компрессоров,Цель изобретения - повышение надежности уплотнения.На фиг. 1 показано уплотнение вала, разрез, эпюра распределения величиныдеформации от давления уплотняемой среды при неподвижном вале; на фиг, 2 - уплотнение вала при рабочей частоте вращения, эпюра распределения величины деформации от центробежной силы; на фиг. 3 - сопоставление эпюр деформации вала от сил давления и центробежной силы при рабочей частоте вращения,Уплотнение вала 1 -содержит установленное в корпусе 2 уплотнительное кольцо 3, разграничивающее полость 4. высокого давления и полость 5 низкого давления компрессора. Уплотнительное кольцо 3 охватывает. закрепленную на валу 1 втулку 6 с радиально зазором д, Втулка б имеет консольный участок 7, расположенный со стороны полости 4 высокого давления и образующий кольцевую камеру 8 между внутренней поверхностью 9 втулки 6 и валом 1, Резиновое кольцо 10 герметизирует кольцевую камеру 8 относительно полости 4 высокого давления. Кольцевая .камера .8 сообщена каналами 11 с полостью 5 низкого давления.Уплотнение работает следующим образомПри отсутствии вращения после появления разности давлений между полостями 4 и 5 через радиальный зазор д уплотняющая жидкость протекает из полости 4 высокого давления в полость 5 низкого давления компрессора. При этом давление в зазоре линейно падает от Р 1 в полости 4 до Рг в полости 5 Вследствие того, что кольцевая камера 8 сообщена каналами 11. с полостью 5 низкого давления перепад давления Л Р действует снаружи втулки 6 и обжимает последнюю,создавая линейно уменьшающиеся напряжение сжатия в стенке консольного участка 7. В результате последний деформируется в радиальном направлении, Поскольку . величина деформации Ь Вя уменьшается вдоль Зазора в направлении протечек ц, консольный участок 7 приобретает коническую форму, а зазор д - конфузорный характер, Конфузорный характер движений уплотняющей жидкости в зазоре д приводит к появлению гидростатиче-. ской центрирующей силы, которая обеспечивает всплытие уплотнительного кольца 3 относительно консольного участка7, втулки б и исключает контакт между ними в момент трогания ротора,После пуска при малой скорости вращения вала 1 напряжения сжатия остаются близкими к максимальным, так как центробежная сила, создающая радиальные растягивающие напряжения в стенке консольного участка 7, мала. Вследствие этого конфузорность зазора, а следовательно, и гидростатическая центрирующая сила, действующая на уплотнительное кольцо 3, име 10 ют величины близкие к максимальным, Это гарантирует отсутствие контакта во время набора оборотов между уплотнительным кольцом 3 и консольным участком 7, исключает взаимный износ трущихся поверхностей, . сохраняет заданную величину зазора д и обеспечивает стабильность характеристик уплотнения.После выхода вала 1 на рабочие частоты вращения на консольный участок 7 втулки 6 начинает действовать центробежная сила. Указанная центробежная сила при.отсутст 20 вии (условйо) перепада давления (Л Р= О) 25 создавала бы растягивающие напряжения в стенке консольного участка 7, в результате чего стенка консольного участка 7 деформировапась бы условно в соответствии с эпюрой на фиг. 2,консольный участок 7,одновременно с центробежной силой действует, перепад давления Ь Р; направленный противоположно действию центробежной силы. При этомрадиальные напряжения сжатия в стенке втулки б задаются такой величины, чтобы они несколько превышали радиальные напряжения растяжения от центробежной силы с тем, чтобы гарантировалась 40 некоторая конфузорность зазора в направлении проточек ц при частотах вращения ротора равных рабочим.Внутренняя поверхность консольного 45 участка может иметь, например, конуснуюкриволинейную форму в соответствии с заданным законом изменения кривизны образующей, при котором выполнялось бы условие примерного равенства деформации 50 консольного участка 7 от давления и центробежной силы на рабочих частотах вращенияротора,формула изобретенияУплотнение вала ротора центробежного 55 компрессора, содержащее корпус, плавающие уплотнительное кольцо, разделяющее полости высокого и низкого давления, втулку, закрепленную на валу ротора, снабженную консольным участком; образующим 30 При работе центробежного компрессора на рабочих частотах вращение на1642141 7 Я между втулкой и валом кольцевую камеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, консольный участок втулки расположен со стороны полости высокого давления, кольцевая камера выполнена герметичной относительно этой полости и сообщена каналами с полостью низкого давления.Составитель В.КрасильниковТехред М.Моргентал Корректор М.Демчик Редактор М;Кеяемеш Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1135 . Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5