Уплотнение горизонтального вала центробежного компрессора

(19) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1280222, кл, Р 16 С 23/02, 1985,(57) Использование: в области уплотнительной техники, а именно в плавающих уплотне(5 О 5 Г 04 О 29/04, Р 16 Л 15/44 2ниях горизонтальных валов центробежных компрессоров, Сущность изобретения: уплотнение горизонтального вала центробежного компрессора содержит установленное в корпусе 1 уплотнительное кольцо 2, образующее с валом 3 радиальный зазор и состоящее из наружного 4 и внутреннего 5 колец, и упругие элементы 6 - 8, расположенные по периметру между кольцами. За счет упругих элементов 6-8 обеспечивается гарантированное соосное расположение внутреннего кольца относительно вала, 2 ил,5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к плавающим уплотне- нияз горизонтальных валов центробежных компрессоров.Известно уплотнение горизонтального вала центробежного компрессора, содержащее установленное в корпусе уплотни. тельное кольцо, охватывающее вал с радиальным зазором. Существенным недостатком такого уплотнения являются повышенные протечки уплотняющей среды из полости высокого давления в полость низкого давления, что обусловлено эксцентричным положением уплотнительного кольца относительно уплотняемого вала. т.е, эксцентричной формой зазора. При этом протечки через эксцентричный зазор между кольцом и валом превышают в 1,5-2 раза протечки при зазоре концентричном оси вала. Кроме того, при эксцентричном зазоре температуры и давления в масляном слое в радиальном зазоре распределяются неравномерно в окружном направлении, что вызывает неравномерную тепловую деформацию кольца, нарушает плоскостность в зоне прилегания уплотнительного торцового бурта кольца к корпусу Это существенно снижает эффективность работы уплотнения, поскольку в торцовом стыке образуются зазоры и происходит дополнительное увеличение протечек через уплотнение, Особенно сильно эти недостатки, проявляются при высоких перепадах давления, действующих на уплотнительное кольцо. В момент пуска, когда уплотнительное кольцо лежит на Валу, действующий высокий перепад давления создает большие усилия прижатия в торцовом стыке, Поскольку , в период пуска при малых частотах вращения вала гидродинамическая подъемная си ла масляного клина в радиальном зазоре мала и не может преодолеть силу трения в торцовом стыке, кольцо некоторое время не всплывает и работает в условиях полусухого трения или даже металлического контакта с вращающимся валом, В результате происходит износ антифрикционного слоя кольца. Вследствие износа зазор увеличивается, что еще больше увеличивает протечки через уплотнение и снижает надежность работы как уплотнения, так и компрессора в целом,Известно уплотнение, содержащее установленное в корпусе уплотнительное кольцо, образующее с валом радиальный зазор и выполненное из наружного и внутреннего колец и упругие элементы. располо)женные по периметру между кольцами.Существенный недостаток такого уплотнения заключается в том, что зазор между кольцом и валом имеет эксцентричную форму, что увеличивает протечки через .уплотнение, Кроме этого,при эксцентричном зазоре между кольцом и валом температуры и давления в масляном слое в радиальном зазоре распределяются неравномерно в окружном направлении, что вызывает неравномерную тепловую деформацию кольца, нарушает плоскостность в зоне прилегания уплотнительного бурта кольца к корпусу. В результате образуются непредусмотренные зазоры в торцовом стыке, что дополнительно увеличивает протечки через уплотнение, Особенно сильно недостатки такого уплотнения проявляются при высоких перепадах давления, действующих на уплотнительное кольцо. В момент пуска, когда уплотнительное кольцо лежит на валу, действующий высокий перепад давления создает большие усилия прижатия в торцовом стыке, Поскольку в период пуска при малых частотах вращения вала гидродинамическая подъемная сила масляного клина в радиальном зазоре мала, кольцо некоторое время не всплывает, поскольку не может преодолеть силу трения в торцовом стыке, и работает в условиях полусухого трения или металлического контакта, что еще больше увеличивает протечки через уплотнение, снижает надежность работы как уплотнения, такикомпрес. сора в целом,Цель изобретения - повышение надежности работы и снижение протечек,На фиг, 1 представлен продольный разрез уплотнения с обозначением сечения А -А; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1Уплотнение горизонтального вала компрессора содержит корпус 1, в котором установлено уплотнительное кольцо 2,образующее с валом 3 радиальный зазор д .Уплотнительное кольцо 2 выполнено из наружного 4 и внутреннего 5 колец, между которыми по периметру расположены упругие элементы, например цилиндрические пружины 6. Винты 7, опирающиеся на упоры8, регулируют силу натяжения каждой из пружин, Внутреннее кольцо 5 установлено соосно валу 3, а наружное кольцо 4 установлено в корпусе 1 неподвижно. Пружины 6, винты 7 и упоры 8 соединяют наружное 4 ивнутреннее 5 кольца между собой. В корпусе 1 предусмотрены отверстия 9, закрытые резьбовыми пробками 10, Через отверстия 9 регулируют требуемую силу натяжения пружин 4 после установки уплотнения 2 в корпусе 1, Резиновые кольца 11 герметизируют наружное кольцо 4 в корпусе 1. Резьбовые пробки 10 уплотнены герметиком (на фиг, не показан). Внутреннее кольцо 5 снабжено торцовым буртом 12, образующим герметичный стык 13 с корпусом 1, Крышка 14фиксирует уплотнение 2 в корпусе 1 в осевом направлении,Уплотнение работает следующим образом.Со стороны полости Р 1 в сторону поло сти Р 2 с меньшим давлением через радиальный зазор д перетекает уплотняющая среда, например турбинное масло. Перепадом давления ЬР=Р 1-Р 2 внутреннее кольцо 5 прижимается своим торцовым буртом 12 к корпусу 1, образуя герметичный стык 13, Поскольку внутреннее кольцо 5 посредством регулирования натяга пружин б установлено соосно валу 3, а наружное кольцо 4 установлено в корпусе 1 неподвижно, радиальный зазор д имеет концентричную форму, т.е. имеет по существу одну и ту же величину в окружном направлении, вследствие чего металлический контакт между внутренним кольцом 5 и валом 3 отсутствует(фиг, 2). При этом протечки через зазор д при заданном перепаде давления ЛР существенно в 1,5 - 2 раза уменьшаются. Вследствие концентричности зазора д гидродинамические силы, возникающие в момент пуска в масляном слое в зазоре д, имеют высокую окружную равномерность, В результате распределение температур и давлений в окружном и радиальном направлении внутреннего кольца 5 также имеет высокую окружную равномерность, что обеспечивает относительно вала 3 осесимметричность тепловой деформации внутреннего кольца 5. Это сохраняет плоскость прилегания торцового бурта 12 к корпусу 5, исключает образование непредусмотренных зазоров в торцовом стыке 13 между буртом 12 и корпусом 1 и дополнительно уменьшает протечки через уплотнение, Кроме того, в момент пуска и при малых частотах вращения вала 3 отсутствует контакт между последним и внутренним кольцом 5 и, следовательно, обеспечивается жидкостное трение между валом и кольцом. Это исключает износ антифрикционного слоя кольца и сохраняет заданную величину радиального зазора д в течение длительного времени работы уплотнения, обеспечивает стабильность характеристик уплотнения, повышает надежность работы как уплотнения, так и компрессора в целом. Вследствие того, что зазор д имеет концентричную относительно вала 3 форму, можно уменьшить величину зазора д, например, в 1,5-2 раза, т,е, до величины, соизмеримой с толщиной масля 40 Формула изобретения Уплотнение горизонтального вала центробежного компрессора, содержащее установленное в корпусе уплотнительное кольцо, образующее с валом радиальный зазор и выполненное из наружного и внутреннего колец, и упругие элементы, расположенные по периметру между кольцами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы и снижения протечек, внутреннее кольцо расположено соосно валу, а наружное кольцо установлено в корпусе неподвижно, причем внутреннее соединено с наружным при помощи упругих элементов,45 50 55 ного слоя. При этом в последнем начинает формироваться гидродинамическая сила.Это еще более улучшает равномерность распределения в окружном направлении 5 гидродинамических сил, формирующихсяпри вращении вала 3, В результате внутреннее кольцо 5 приобретает воэможность самоцентрирования относительно вала 3, При смещении внутреннего кольца 5 в радиаль ном направлении относительно наружногокольца 4 зазор д в произвольно взятой точке уменьшается, а в диаметрально противоположной точке увеличивается. В зоне уменьшения зазора гидродинэмическая си ла увеличивается, а в зоне увеличения зазора - уменьшается. В результате появляется разность гидродинамических сил, возвращающая кольцо 5 в исходное положение.Колебания кольца 5 при этом не воэбужда ются, т.к. масляный слой, вследствие малойвеличины зазора д, обладает высокими демпфирующими свойствами и подавляет развитие колебательных процессов. В результате еще более повышается надеж ность работы уплотнения, стабилизируютсяего характеристики и уменьшаются прбтеч- ки.Изобретение позволяет уменьшить величину протечек путем придания зазору 30 концентричной относительно оси вала формы и обеспечения минимальной величины радиального зазора, и повысить надежность работы уплотнения путем исключения металлического контакта между кольцом и 35 валом, улучшения температурного режимаработы уплотнительного кольца и предотвращения развития колебательных процессов в системе вал-уплотнение./ 4 Составитель Техред М.Морг ктор М.Петров эктор изводственно-издательский комбинат "Патент" город, ул,Гагарин экэз 4110 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5