Лабиринтное уплотнение — SU 12675 (original) (raw)
Класс 471 26 Я 1267 б ТЕНТ НА И РЕТЕНИЕ ОПИСАН лабиринтного уплотнения.(ваяв, свид. н-ца Е, Фишера, (К. Ив аявленному 29 июня 1Чо 17820). К патентуГермания п. п, 1, 2 и 4 предмета патент тября 1926 года, по п. и. о и 8 7 - от 31 января 1927 года на о соглашения об охране промыш юля 1926 года, поапреля 1927 года,и ст. 6 Советскособствевности. от 7- от 28 новак енной Приоритет по п. 3 - от 21 се ипоп,п.бигерманског О выдаче патента опубликовано 81 января 1980 распространяется на 15 лет от 81 янв а. Действие патент1980 года. Предлагаемое изобретение касается лабиринтного уплотнения со сменными прокладочными кольцами при высоком давлении между валом и корпусом центробежных насосов, паровых и водяных турбин и т. д вследствие чего получается возможность монтировать. все вращающиеся части на шариках пли роликах.Прежние конструкции лабиринтных сальников стремятся к тому, чтобы при наибоьшем уменьшении зазора и при использовании трения конденсируемых панельных или перешедших в газообразное состояние жидкостей о стенки зазора или лабиринта, уменьшить высокое внутреннее давление до атмосферного. Этот способ имеет тот недостаток, что совершенное уплотнение никогда не может быть достигнуто; дело в том, что всякое количество выступающей жидкости является функцией поперечного разреза зазора, длины зазора или лабиринта. Так как ширину зазора приходится уменьшать до крайнего предела, возникает еще и тот недостатбк, в особенн 6 сти у паровых турбин, что, вследствие расширения от теплоты вала, лабиринтные гребни 1 даже при употреблении известных в турбиностроении угольных прокладочных колец) легко изнашиваются, так что неплотность повышается и, в конце концов, при известных обстоятельствах наступает разрушение лабиринта.Недостатки известных до сих пор конструкций устраняются предлагаемым изобретением тем, что все прокладочные кольца, - как вращающиеся, так и неподвижные, делают жесткими и, ввиду этого, удерживают при уплотнении зазор постоянным и тем, что зазор устанавливают наискось таким образом, что вращающаяся жидкость создает в нем давление, возникающее вследствие центробежных сил, развивающимися в частицах вращающейся жидкости и противодействующих давлению выбрасываемой прочь жидкости. Целесообразнее всего образовывать зазоры параллельными стенками и направлять их по выбрасываемой прочь жидкости так, чтобы, при постоянной ширине зазора, объем истечения постепенно уменьшался кнаружи. Благодаряэтому, скорость истечения возрастает за счет статического изменения давления и кпотере высоты напора, вследствие трения о стенки, прибавляется еще потеря высоты напора в виду уменьшения площади истечения,При предлагаемом способе уплотнения сужение площади истечения уже бодее не играет решающей роли и теперь представляется возможность получить совершенное уплотнение лабиринта. Износ, а тем более разрушение лабиринта исключаются, так как зазор может быть достаточно широк, не нарушая возможности уплотнения,На чертеже фиг. 1 изображает прододьный разрез устройства дабириптного уплотнения; фиг. 2-9 - видоизменения уплотняющих колец,Предлагаемое лабиринтное уплотнение (фиг, 1), состоит из наружных неподвижных прокладочных колец а, затянутых во втулке И с помощью гаек Ь и с, и внутренних прокладочных колец е, закрепленных на валу Ь машины гайкамии д вращающимися вместе с ним. Для. установки надлежащей ширины косо направленных зазоров г, образованных параллельными стенками колец, служит установочное кодьцо 7 с. Натяжением втудки И относительно кожуха машины 8 все зазоры г делаются на одну и ту же величину уже и, таким образом, во. время работы их можнопроизвольно изменять. Боковые прилегающие поверхности кодец а и е шлифуются, так чтоони взаимно уплотняются; гайки Ь, с,и д имеют форму колец (рекомендуется с радиальными канавками для затяжки). Втулку а, прокладочные кольца а и е, а также гайки Ь, с,и д рекомендуется делать из красного литья,Действие предлагаемого уплотнения состоит в следующем., Находящаяся под давлением жидкость поступает справа и ищет себе пути через отдельные камеры, при постепенном понижении давления, наружу. Вследствие большой окружной скорости стенок зазора, образованной вращением прокладочных колец е, находящаяся в зазоре жидкость также увлекается во вращение, Это вращение, в свою очередь, вызывает центробежные сиды, увлекающие частицы жидкости, находящейся в зазоре, и создают давление, противодействующее падению напора выбрасываемой наружу жидкости. Кроме того, вследствие вращения, возникают токи жидкости вдоль радиально направленных поверхностей прокладочных колец е от вала Ь по направлениюк наружным кольцам а; часть этойжидкости улавливается выступающим краем ю наружного кодьца а и поступает в косой зазор г; отсюда она перегоняется центробежной силой, например, из камеры Ш в камеру П, а отсюда - в камеру 1 (фиг. 2).Если уменьшение давления от камеры 1 к камере П равно противо- давлению центробежно ускоренных частиц жидкости, обусловленному вращением прокладочных колец е, то тогда создается равновесие и жидкость не сможет проступить через уплотне- ния. Таким образом, создается возможность совершенно, уплотнить в зазоре от атмосферы жидкость данного напора, при совершенно определенной окружной скорости внутренних прокладочных колец или скорости вращения, Число потребных здесь для этого прокладочных колец зависит исключительно от напора и от окружной скорости вращающихся стенок зазора,В видоизменении уплотнения, изображенном на фиг. 2, число зазоров, при равной длине уплотнения, удвоено.Наряду с,повышенной эффектностью сил вращения здесь выступает повышенное, сужение площади прохода, вследствие увеличенной общей длины зазора, Жидкость отсасывается из камеры Ш, например, через зазор Р в промежуточную камеру и таким образом, что в жидкости, отбрасываемой радиально прочь от вала, в камере П 1образуется вакуум, Жидкость из промежуточной камеры перегоняется в камеру П через зазор Р.В видоизменении уплотнения, изображенном на фиг. 3, промежуточные камеры м тоже могут иметь видзазора о. Таким образом, достигают увеличения длины зазора каждого эдемента лабиринта и получают возможность сократить число элементов лабиринта. При этом получается сокращение всего уплотнения в направлении оси вала и удовдетворяется стремление делать уплотнение как можно короче. Рекомендуется давать зазору о такое направление, чтобы жидкость отклонялась в нем самом, Если жедают уменьшить потери трения жидкости в зазоре, то длину посдеднего можно сильно уменьшить за счет его суживающего действия (фиг. 4).Для всех форм выполнения важно то обстоятельство, что жидкость, прогоняемая справа налево через прокладки, должна протекать на пути через косые зазоры с параллельными стенками, по направлению к валу. При этом площадьистечения, при той же ширине зазора, уменьшается; скорость истечения возрастает за счет статического падения напора, и наряду с потерей напора, вследствие трения о стенки, происходит еще потеря напора вследствие уменьшения поперечного сечения, Это относится также и к промежуточным камерам а (фиг. 2).Наилучший результат, при целесообразной конструкции камер получается таким образом, что уничтожают энергию истечения и вращения частиц жидкости, протекающей черезкамеры 1, П и пр. и, таким образом, парализуют статическое повышение давления, могущее произойти вследствие случайного увеличения поперечного сечения. Ддя достижения большей эффективности отдельных элементов лабиринта в смысле их уплотняющей способности, можно сдедать вращающиеся стенки зазора шероховатыми или снабдить их косыми бороздками, Благодаря этому, можно значительно увеличить скорость вращения жидкости в зазоре или в промежуточных камерах тем более, что тормозящее действие неподвижной стенки зазора сильно уменьшается ее шлифовкойПотеря всдедствие трения, увеличившаяся от шероховатости одной из стенок зазора, парализуется уменьшением потерь вследствие тре. ния благодаря шлифовке другой стенки зазора и кольцевых поверхностей. Такой способ обработки может быть применен при разных формах выполнения элементов лабиринта.Чтобы получить в сальнике переменное противодавдение, прокладочные кольца, согласно изобретению, обрабатываются таким образом, что внутренние кольца, обращенные к высокому давдению, делаются менее шероховатыми, чем те, которые обращены к атмосфере. При внезапном повышении давления (например, когда в действии находится только одна часть лабиринта), жидкость будет выгоняться наружу; здесь, однако, она встречает элементы лабиринта с повышенным противодавлением, так что быстро устанавливается равновесие, При внезапном падении напора жидкость, вследствие более сильного действия наружных эдементов, загоняется внутрь и здесь быстро устанавливается равновесие благодаря тому, что сила давдения отдельных эдементов постепенно убывает.При недостатке жидкости в сальник вводится добавочно жидкость при помощи насоса, питающего котел, давление которого, как известно, выше начального давления в турбине, при чем подачу жидкости лучше всего произвести в районе камер,.имеющих наименьшее давление. Вращающиеся стенки зазора можно сделать шероховатыми прикреплением к ним ребер, которые могут быть прилиты, отлиты или выфрезерованы предпочтительно а загибом назад (радиально или в направлении вращения вала машины), как представлено на фиг. 5 и 6, из коих фиг. 5 изображает элемент лабиринта в поперечном разрезе и фиг. 6 - расположение и устройство ребер в перспективе.Буква а обозначает наружное неподвижное прокладочное кольцо, а буква е - вращающееся внутреннее прокладочное кольцо, Неподвижная стенка ж зазора г шдифована, вращающаяся стенка у снабжена ребрами т, форма которых видна из фиг, 6.Высота ребер от 0,5 до 0,75 мм, толщина - около 1 мм, Поверхности колец я, нР, иР и а 4 рекомендуется шлифовать, поверхности о, о, ю и ю 4 лучше ободрать или оставить в виде необработанных отливок.Расположением ребер на вращающихся стенках зазора значительно увеличивается скорость -вращения воды в зазоре или в промежуточной камере. Хотя скорость вращения жидкости в камерах 1, 11 и т. д, вышеуказанной обработкой внутренних и наружных прокладочных колец можно сделать значительно ниже скорости вращения в наклонных зазорах, все же ее нельзя устранить полностью; самая малая скорость вращения жидкости в камерах имеет тот недостаток, что возникающие в нейцентробежные силы, в отдельности незначительные, в сумме создают затруднения, 11 оэтому необхо димо стремиться полностью устранить их.Согласно предлагаемому изобретению, это может быть достигнуто тем, что в камерах помещают радиальные реора, которые уничтожают вращение жидкости и, кроме того, вызывают в камерах вихревое движение, поглощающее энергию. Расположение радиальных ребер р (в каждой камере по 4-6 ребер) может быть такое, как показано в примерной форме выполнения на фиг. 7, Их лучше всего прилить к наружным прокладочным кольцам а и заострить вблизи выхода из зазора (в сторону высокого давления) для того; чтобы создать наименьшее сопротивление вытеканию жидюети из зазора, форма и размер ребер зависят от конструкции элементов лабиринта; так, например, можно избрать форму выполнения согласно фиг. 8, в которой имеется звезда из радиальных ребер у, рф, рф, соединенные друг с другом венцами д, д, ди дф,В предложенной до сих пор форме камер отдельных прокдадочных элементов возникает, в направлении к наружному диаметру, постепенное расширение площади истечения, вследствие чего, благодаря колебаниям в давлении при истечении жидкости,. в камерах возникают повышения давления, в полном соответствии с уменьшением скорости (так как закон Борда-Карно действителен лишь при внезапных расширениях поперечного сечения).Согласно предлагаемому изобрете нию, этотнедостаток устраняется тем,. что высота камеры по наружному поперечнику уменьшается так, чтобы площадь истечения в камерах оставалась постоянной, Одна из форм выполнения прокладочаого элемента, согласно изобретению; изображена на фиг. 9, где буква и означает наружное, буква е в внутренн прокладочное кольцо, буквы Р, Р и о означают . зазоры, Поверхность е наклонена так, что площади истечения в камерах остаются постоянными,Преддагаемое лабирифное уплотнение в особенности пригодно ддя жидкостей с высоким удельным весом, Для водянного пара, воздуха и газов, в виду йх низкого удельного веса, если было бы желатедьно хотя бы приблизиться к результатам, какие получаются например для воды, то. потребовалась бы значитедьно болев высокая окружная скорость вращающихся стенок зазора или лабиринта. В таком случае в качестве запорного материала применяют воду или ртуть; таким образом получают возможность устранять потери в лабиринтном уплотнении паровых турбин. Предмет патента,1. Лабиринтное уплотнение, характеризующееся,применением неподвижных колец а (фиг. 1) и прокдадочных колец е, закрепленных на валу Ь,. образующих своими косыми, близко расположенными, параллельнымикромками косо направденные или кониче ские зазоры г, из каковых колец наружные, неподвижные кольца а имеют края и, выступающие над внутрен ними, прокладочными кодьцами е.2. Видоизменение охарактеризован, ного в п. 1 уплотнения, отдичающееся тем, что кольцам а и е в смежных частях придано ступенчатое очерта.2 а у л 1 фиг.9 фиг ип. Ридрогр. Уйр. Управл. В. М. Сил РККА, Ленинграл Рл, Адмиралтейства. ние с косыми кромками(фиг. 2), благодаря которым получаются косые зазоры Р, Р и промежуточные камеры и,3. Видоизменение охарактеризован- в и. 2 уплотнения, отличающееся тем, что камерам и придано зигзагообразное очертание (фиг. 3), благодаря которому образуются добавочные, промежуточные зазоры о,4. Видоизменение охарактеризованного в и. 1 уплотнения, отличающееся тем, что кольца е имеют заостренную форму фиг. 4).5, Видоизменение охарактеризованного в п, 1 уплотнения, отличающееся тем, что кольца е на косых кромках снабжаются ребрами г (фиг, 5 и 6),6. Видоизменение охарактеризован ного в п, 1 уплотнения. отличающеестем, что кольца а снабжаются ребрами д (фиг, 7).7. Видоизменение охарактеризованного в п, 1 уплотнения, отличающееся тем, что между кольцами вставляются звездочки с ребрами р, р, р (фиг, 8), соединенными между собою венцами д, Я.) Я, Я.8, Видоизменение охарактеризованного в п, 3 уплотнения, отличающееся тем, что кольца а с свободных сторон ограничиваются коническими поверхностями ю (фиг. 9), - с целью сохранения постоянства площадей истечения в камерах.