Уплотнение вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15/ дова- низаески тны 04 ескии еплен я вы- сасыдинен мичема- ют, осуществляя надду вано дополнительного газа,.анамического элемента д щее осуществляя вакуумиров ина- сом газа.дав- Недостатками изве жду являются низкая надежн кон- потери энергии, а также теп- ки уплотняемой среды и чем надежность уплотнения ия в . наличием постоянной ци иче- емой среды в полости уп- приводит к ее загрязнен ости носа, изменению физиче 1 ша- свойств в условиях пов е относится к области и может быть использо ии вращающегося вала.лотнение вала, содержа вленный в нем на валу д нт, систему изменения сти герметизации ме элементом и концевым ением, а также систему ического элемента. При темы изменения давлен тизации между динам и концевым контактным повышения герметичн элемента давление повь ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР 1(71) Самарский филиал Научно-исслтельского института технологии и оргации производства двигателей(57) Сущность изобретения: динамичэлемент установлен в корпусе и закрна валу. Система изменения давлениполнена в виде сорбера с каналами ввания и нагнетания, один из к-рых соес полостью герметизации между дина Изобретени шиностроения для герметизацИзвестно уп корпус и устано мический элеме ления в поло динамическим тактным уплотн лоотвода динам с помощью сис полости герме ским элементом лотнением для динамического 1781494 А 1 2ским элементом и койцевым контактным уплотнением, Система теплоотвода динамического элемента выполнена в виде взаимосвязанных магистралей отвода сре, ды из полости корпуса, прохода через сорбер и возврата в полость герметизации. В магистрали отвода среды из полости корпуса установлен распределитель режима работы сорбера. Концевое контактное уплотнение выполнено многоступенчатым с образованием полости между ступенями со свободным каналом нагнетания или всасывания сорбера, Генератор с обратными клапанами всасывания и нагнетания выполнен в виде емкости, заполненной сорбентом ра. бочего вещества, с системой нагрева и охлаждения. 3 з.п,ф-лы, 4 ил.в полости подачей для охлаждения диавление понижают, ание полости отсостного уплотнения ость, значительные возможность утечо валу. Пониженнаявала объясняется ркуляции уплотнягерметизации, что ию продуктами изских и химических ышенных температур. Приуплотнениидинамическим элемен- ния, в котором канал всасывания сорбератом имеет место значительное тепловыде- связан с полостью герметизации, а каналление, при этом тепло. или отводится нагнетаииясорбера-смежступеннойполопотоком среды в полость роторной машины, стью концевого контактного уплотнения; начто снижает, например, кавитационные 5 фиг.4 - сорбер уплотнения вала.свойства насосов. Утечка жидкости на валу Уплотнение вала содержит корпус 1, усроторной машины возможна в паровой фа- тановленный в нем на валу 2 динамическийзе через контактное уплотнение. элемент 3, например, в виде радиальногоИзвестны также конструкции концевых импеллера, систему изменения давления вконтактных уплотнений многоступенчатого 10 полости герметизации 4 между динамичетиба, в кбторых межс"гуйенчатэя полость ли- ским элементом 3 и концевым контактнымбо йадуааемая или вакууйируется. уплотнением 5, а также систему тедлоотвоНедостэткомэтихуплотнений является дэ от дийамического элемента 3, причем,.-: .наличие дойолнительных потерь энергии на система изменения давления образованасоздание давления наддува или вакуумиро сорбером 6, включающим генераторы 7 и 8вания межступенной полости, с обратными клапанами 9, образующими каЦелью изобретения является повыше-, налы всасывания 10 и нагнетания 11, одинние надежности, уменьшение йотерь энер- из которых соединен с полостью герметизагии и повышение герметичности . ции 4,причемсистематеплоотводаотдинауплотнения вала., 20 мического элемента 3 связана с системойУказанная цель достигается тем, что уп- теплообмена сорбера 6 и может быть выполлотнение вала содержит корпус и устаной- нена в виде взаимосвязанных магйстралейленный в нем на валу динамический отвода 12 среды изкорпуса 1, магистралейэлемент, систему изменения давления в по- теплообмена 13 сорбера 6 и магистралейласти герметизации между динамическим 25 возврата 14 в полость герметизации 4, приэлементом и концевым контактйым уплот- чем в пбследней установлен очистительсренеййем, а также системутеплоотводэдина- ды 15, например, фильтр. Концевоемического элемента, причем система контактноеуплотнение 5 может быть выполизменения давления образована сорбером нено многоступенчатым с образованиемс каналами всасывания и нагнетания,один 30 межступенной полости 16, связанной соизкоторых соединен с полостью герметиза- свободным каналом нагнетания 11 или всацййМеждудинамическим элементом и кон- сывания 10 сорбера 6. Между магистралямицевым койтактным уплотнением, а система отвода 12 и прохода 13 установлен распретеплоотвода динамического элемента вц- делитель 17,полнена в виде взаимосвязанных магистра Сорбер содержит генераторы 7 и 8 слей отвода среды из полости корпуса, обратными клапанами всасывания 18 и напрохода через сорбер и возврата в полость . гнетания 19, каждый из генераторов выполгерметизации, причем в магистрали отвода нен в виде емкости 20, заполненнойсреды из полости корпуса установлен рас- сорбентом рабочего вещества и снабженпределитель режима работы сорберэ. Для 40 ной системами нагрева и охлаждения сорповышения степени герметизации вала бента. Причем система нагрева образованакольцевое контактноеуплотнение вцполня- магистралью прохода 21 уплотняемой среется многоступенчатым с образованием дц через сорбер, а система охлаждения вымежступенной полости, связанной со сво- полнена в виде ребер 22 емкости 20,бодным каналом нагнетания или всасцва взаимодействующихсокружающей средой.ния сорберэ. Сорбер содержит, по меньшей Работа уплотнения осуществляется слемере, один генератор с обратными клапана- дующим образом.ми всасывания и нагнетания, причем гене- При вращении вала 2 совместно с динаратор выполнен в виде емкости, мическим элементом 3 создается перепадзаполненной сорбентом рабочего вещест давления уплотняемой среды в полости герва, с системой нагрева и охлаждения сор- метизации 4. При работе динамическогобента, элемента 3 происходит выделение тепла,На фиг.1 изображена схема уплотне- которое с помощью системы теплоотвода.ния, в котором канал нагнетания сорбера отводитсяциркуляциейуплотняемойсреды,связан с полостью герметизации; на фиг.2 - 55 Для утилизации тепла, выделяемого динасхемэ уплотнения. в котором канал нагнетэ- мическим элементом 3, уплотняемую средуния сорберэ связан с полостью герметизэ- с помощью магистрали отвода 12 и распреции, э канал всэсывэния сорберэ - с депителя 17 подэютпопеременносопреде 4 ежступеиой полостью концевого контэк- ленным периодом то в генератор 7, то потного уплопн;нич нэ фиг.З - схема уплотне- магистралям теплообменэ 13 и магистралямпрохода 21 отдает тепло и по магистралям возврата 14 при пониженной температуре в полость герметизации 4. Такая циркуляция уплотняемой среды позволяет охлаждать динамический элемент 3. Утилизированное тепло от динамического элемента 3 в сорбере 6 преобразуется в энергию наддува или вакуумирования. Для повышения герметичности динамического элемента 3 полость герметизации 4 наддувается, для чего последняя соединяется с каналами:нагнетания 11 сорбера 6. Для увеличения теплоотвода от динамического элемента 3 за счет дополнительного парообразования в полости герметизации 4 последнюю вакуумируют, для чего она соединяется с каналами всасывания 10 сорбера 6. Работа сорбера 6 осуществляется следующим образом, При пропускании уплотняемой среды по каналам теплообмена 13 сорбера 6 в генератор, между последними осуществляется теплообмен. Например, при включении распределителя 17 таким образом, что уплотняемая среда повышенной температурыпропускается через генератор 7 и отсекается от генератора 8, то в первом при нагревании сорбента рабочее вещество, например, окружающий воздух выделяется в канал нагнетания 11, а во втором вследствие теплообмена с окружающей средой через ребра 22 сорбент охлаждается,поглощая через каналы всасывания 10 рабочее вещество, При переключении распределителя 12 режимы работы генераторов 7 и 8 меняются обеспечивая непрерывность процессов всасывания и нагнетания рабочего вещества,Количество генераторов в сорбере 6 может быть установлено как несколько, так и.один, причем в последнем емкость генера- тора по рабочему веществу должна обеспечивать работу уплотнения вала в течение всего цикла работы роторной машины, Работу сорбера 6 с одним генератором наиболее просто осуществить в конструкции, реализующей наддув полости герметизации 4, так как в этом случае система практически безрасходная и сорбер обеспечивает только компенсацию утечки рабочего вещества через концевое контактное уплотнение. Режим всасывания и нагнетания генератора определяется соотношением температур сорбента, размещенного в генераторе уплотняемой среды, протекающей по каналам теплообмена 13, так как уплотняемая среда для сорбента сорбера 6 может выполнять функции как повышения, так и понижения его температуры.При проектировании уплотнения валаследует иметь в виду, что при охлаждении сорбента осуществляется сорбция вещества, а при нагревании - десорбция рабочеговещества. Например, если температура уплотняемой среды больше температуры сор 5 бента генератора, что характерно дляавтономного размещения сорбера 6 от уплотнения вала когда температура рабочейсреды соответствует температуре окружающей среды, то уплотняемая среда повышает10 температуру сорбента, а это приводит.к десорбции рабочего вещества из генератора.Вследствие десорбции рабочее веществопопадает в канал нагнетания, осуществляянаддув соединенной с нйм полости.15 В том случае, если температура уплотняемой среды меньше температуры сорбента генератора, что возможно, еслиуплотняемая среда представляет собой криогенную жидкость, то температура сорбента20 понижается, а это приводит к сорбции рабочего вещества в генераторе, Вследствиеэгого рабочее вещество поступает в генератор йо каналам всасывания, вакуумируя соединенную с ними полость,25 Предложенное решение позволяет повысить надежность работы, уменьшить потери энергии, а также повыситьгерметичность уплотнения вала.Уплотнение вала может быть реализо 30 вано не только применительно к гидродинамическим радиальным уплотнениям, атакже в устройствах с динамическими винтовыми или дисковыми уплотнениями,Системы теплоотвода и теплообмена35 могут быть выполнены как автономно, так инепосредственно в корпусе уплотнения,чтопозволит сделать устройство более компактным,Для повышения эффективности работы40 сорбера свободный теплообмен генераторов с окружающей средой может быть заменен на принудительный теплообмен сдополнительной средой,Это позволит увеличить диапазон рабо 45 чих температур в генераторах, а, следовательно, и их поглощающую и выделяющуюспособность при минимальных габаритныхразмерах.Формула изобретения1, Уплотнение вала, содержащее установленные в корпусе и закрепленные на валу динамический элемент, систему изменения давления в полости герметизации между. динамическим элементом и концевым контактным уплотнением и систему теплоотвода динамического элемента, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, система изменения давления1781494 6 выполнена в виде сорбера с каналами всасывания и нагнетания, один изкоторых соединен с- полостью герметизации между динамическим элементом и концевым контактнымуплотнением, при этом система 5 теплоотвода динамического элемента выполнена в виде взаимосвязанных магистралей отвода среды из полости корпуса, прохода через сорбер и возврата в полость герметизации. 102; Уплотнение поп.1, отл ича ю щеес я тем, что а магйстрали отвода среды из йолости корпуса устайовлен распределитель режима работы сорбера. 3. Уплотнение по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я т ем, что, с целью повышения герметичности, концевое контактное уплотнение выполнено многоступенчатым с образованием полости между ступенями, связанной со свободным каналом нагнетания или всасывания сорбера.4. Уплотнение по пп.1-3, о т л и ч а ю ще е с я тем, что сорбер содержит по крайней мере один генератор с обратными клапанами всасывания и нагнетания, причем генератор выполнен в виде емкости, заполненной сорбентом рабочего вещества, с системой нагрева и охлаждения сорбента.1781494 Составитель И.ПэщенкТехред М.Моргентал дакт алко рек роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. аз 4265 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5