Лабиринтное винтовое уплотнение

(5 Ц Ь 4 й Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам ОПИСАН(54) ЛАБИРИНТНОЕ ВИНТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ(57) Использование: в паровых и газовых турбомашинах для герметизации картеров подшипниковСущность изобретения; гладкий цилиндрическийротор охватывает статор с винтовым пазом на внутренней поверхности, в котором установлена герметиэирующая вставка в виде упругой ленты. Лента установлена с воэможностью перемещения по пазу и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на основную и дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них Вал охвачен одной из зон канавок Величина углов наклона канавок к направлению вращения ротора в каждой зоне по отношению к соответствующим углам в смежных зонах подчиняется заданному соотношению. 1 э.п.ф - пы,5 ил.Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано, например, в паровых и газовых турбомашинах тепловых и атомных электростанций для герметизации картеров подшипников,Известны лабиринтные винтовые уплотнения для узлов с вращающимися валами, содержащие винтовые канавки в Виде резьбы либо на роторе, либо на статоре, либо на роторе и статоре одновременно ЩЭти уплотнения эффективны лишь в узком расчетном диапазоне частоты .вращения вала и ненадежны при переменных режимах работы агрегата, когда частота и вращения вала изменяется в широких пределах,Известно другое лабиринтное уплотнение. содержащее гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовыми пазами на внутренней поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты (2),Однако и зто "сдвоенное" уплотнение непригодно для обеспечения необходимой герметичности узла при изменении режимов работы агрегата (пуск, нагружение, длительная эксплуатация, останов), характеризующихся широким диапазоном частот вращения вала,Цель изобретения - повышение надежности уплотнения (в широком диапазоне изменения частоты вращения вала),Эта цель достигается тем, что в лабиринтном винтовом уплотнении, содержащем гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовыми. пазами на внутренней:поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты, лента установлена с возможностью перемещения по винтовому пазу, и на ее поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно на основную и по меньшей мере одну дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них, причем вал охвачен одной иэ зон канавок.На фиг. 1 изображен продольный разрез уплотнительного узла; на фиг, 2 - виток уплотнительной ленты (без деталей ротора и статора); на фиг, 3 - развертка внутренней стороны ленты; на фиг, 4 - поперечное сечение ленты; на фиг. 5 - структурная схема транспортйрования ленты.Уплотнение содержит гладкий цилиндрический ротор 1 и охватывающий его статор 2 с винтовыми пазами 3 на внутреннейповерхности 4, В пазах установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты 5,изготовленной, например, иэ полимерного материала (фторопласт) и армированной ме 10 таллической полосой 6 и струнами 7, Лента установлена с возможностью продольного перемещения по винтовому пазу при воздействии на нее транспортирующего механизма, состоящего из катушек 8 и 9 (для перемотки ленты) с приводами 10 и 11, размещенными в боковых приливах 12 и 13корпуса подшипника 14. В ленту эавальцованы шарики 15, фиксирующие ее радиальное положение в пазе и обеспечивающие, подобно подшипнику качения, снижения сил тренля при перемещении ленты. На внутренней поверхности ленты выполнены винтовые канавки 16, разделенные15 последовательно на основную 17 и по меньшей мере одну дополнительную ,8 зоны сразнол величиной угла наклона вих(апа 18), Осевой габариткаждой зоны таков,что вал может бьггь охвачен полностью толь 2 О ко одной из зон канавок: либо основной,лиоо дополнительной,жидкость (масло), попавшая из корпуса .подшиг 1 ника 14 в зазор между цилиндрическим ротором 1 и внугренней поверхностьюсленты 5, выталкивается влнтовыми канавками 16 обратно в герметизируемую пОлость(корпус подшипника), Уплотнение.функционирует как винтовой вязкостный насос и дляего эффективной работы необходимо, чтобы3 О из множества зон 17, 18 , вращающийсявал охватывался только тем единственнымучастком ленты, на котором геометрическиепараметры канавок (главный из них - уголнаклона а) обеспечивали Ьы наибольшуюгерметичность при фиксированном узкомдиапазоне частоты и вращения вала, Так,при номинальной веичине частоты пп валохватывается основной зоной 17 винтовюхканавок, имеющих оптимальный угол наклона ап, При изменении частоты вращениявала до п 18 пп (например, режим тихоходного "валоповорота" турбоагрегата) спомощью приводов 10 и 11, размещенных вприливах 12 и 13, лента перематывается с"5 катушек 8 и 9 таким образом, чтобы валохватывался дополнительной зоной 18 канавок, в которой оптимальный угол наклонаа 18 ап соответствует изменившимся условиям работы (п 18п 17).На ленте может быть выполнено несколько дополнительных зон (в т,ч. резервных) с оптийальными углами наклонаканавок а 18":"аа 17, обеспечивающимигерметичность узла при промежуточных частотах вращения вала п 18п 1п 17.Упругие свойства ленты, достигаемыеэа счет армированных струн.7 и полосы 6, а.также наличие шариков 15, играющих рольподшипника качения, обеспечивают надежИ 03 903 ное перемещение ленты по винтовому пазу 3 на внутренней поверхности 4 статора 2 с использованием как ручных приводов 10 и 11, так и при необходимости автомати. ированных (шаговые сервомоторы, подключенные к локальной следящей системе регулирования).Преимущества предложенного уплотнения перед известными конструкциями того же назначения:всережимность, т.е. получение высокого уплотнительного эффекта не только при номинальной (расчетной) частоте вращения вала, но и при переменных режимах - от пуска турбины (и = 0 об/мин) до ее наФормула изобретения ЛАБИ РИНТНОЕ ВИНТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее гладкий цилиндрический ротор и охватывающий его статор с винтовым пазом на внутренней поверхности, в которых установлена герметизирующая вставка в виде упругой ленты, отличающееся тем, что лента установлена с возможностью перемещения по винтовому пазу и на ее внутренней поверхности выполнены винтовые канавки, разделенные последовательно наосновную и по меньшей мере одну дополнительную зоны с разной величиной угла наклона канавок в них, причем вал охвачен одной из зон канавок. гружения и длительной эксплуатации (и = =3000 об/мин);ремонтопригодность, т.е, возможностьбыстрого восстановления уплотнительного 5 эффекта, нарушенного, например. при вчезапной сильной вибрации валопровода или от другой причины, приведшей к износу лабиринта, путем перематывания ленты и выставления нового, не изношенного (ре зервного) участка без останова турбины.(56) Васильцев З.А. Бесконтактные уплотнения. Л;: Машиностроение, 1974, с, 83-113.Авторское свидетельство СССР 15 М 400759, кл, Р 16 3 15/44, 1973. 2. Уплотнение по п,1, отличающеесятем, что величина углов наклона канавок к 20 направлению вращения ротора в каждойзоне по отношению к соответствующим углам в смекньх зонах подчиняется соотно- шению аОа,25где ао - величина угла наклона канави к направлению вращения вала в основной зоне, град.,а; - величина угла наклона канавок в до полнительных зонах, град,;= 1, 2, 3, - порядковый номер дополнительных зон, следующих последовательно за основной зоной.2003903 Составитель В. Казанскийедактор Н. Цалихина . Техред М.Моргентал инН ектор Л. Л одписно ский комбинат "Патент", г,оизводственно-изда од, ул.Гагарина, 101 Заказ 3319 113035, Москва, Ж,ТиражНПО "поиск" Роспатешская наб 4/5