ЛАБИРИНТНО-ЛУНОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотняющей технике и может быть использована для уплотнения валов роторных машин, в частности компрессоров со средними и высокими перепадами давления.
Известно лабиринтное уплотнение, содержащее лабиринт с лабиринтными гребешками, расположенными на внутреннем диаметре диафрагмы, разделяющей полость высокого и полость низкого давления и ротор [декларационный патент Украины на полезную модель №1507, F 04 D 29/08, 2002 г.].
В лабиринтном уплотнении такой конструкции, работающем в высокооборотном компрессоре с большим перепадом давления между секциями (7-10 МПа), в результате закручивания потока газа резко увеличивается силовое воздействие на уплотняющую поверхность ротора. Из-за этой же причины возникают вибрации с амплитудой, иногда превышающей зазоры в подшипниках, и происходит повреждение уплотняющих поверхностей лабиринтов и ротора при их касании, снижается сопротивление и увеличивается перетекание в лабиринтах, увеличивается действующая на ротор осевая сила. Все указанное снижает надежность работы лабиринтного уплотнения.
В основу полезной модели поставлена задача повышения надежности работы лабиринтно-луночного уплотнения путем уменьшения аэродинамических воздействий на ротор за счет торможения закрученного потока.
Поставленная задача решается тем, что в лабиринтно-луночном уплотнении, содержащем лабиринт с лабиринтовыми гребешками и серпообразными лунками, расположенными на внутреннем диаметре диафрагмы, разделяющей полость высокого и полость низкого давления и ротор, согласно полезной модели, в каждом гребешке серпообразные лунки размещены друг за другом по внутреннему диаметру гребешка, при этом каждый гребешок имеет по два зуба, образованных фасками, выполненными со стороны меньшего давления.
Лабиринтно-луночное уплотнение может содержать дополнительное лабиринтовое уплотнение из антифрикционного полимерного материала.
Дополнительное лабиринтовое уплотнение может быть установлено с зазором к уплотняющей поверхности.
Дополнительное лабиринтовое уплотнение может быть установлено без зазора к уплотняющей поверхности.
Дополнительное лабиринтовое уплотнение может быть выполнено с лунками.
Выполнение в каждом гребешке серпообразных лунок, размещенных друг за другом по внутреннему диаметру гребешка, который имеет по два зуба, образованных фасками, выполненными со стороны меньшего давления, препятствует возникновению аэродинамических циркуляционных сил и существенно снижает протекание через уплотнение, повышая надежность лабиринтно-луночного уплотнения.
Лабиринтные гребешки с лунками, размещенными внутри них, имеют повышенную жесткость и прочность.
Серпообразная форма лунок улучшает условия вымывания из них твердых частиц и препятствует их отложению в рабочей зоне уплотнения.
Выполнение дополнительного лабиринтного уплотнения, особенно с лунками, уменьшает перетекание из полости высокого давления в полость низкого давления. При этом сохраняется хорошее демпфирование ротора в лабиринтно-луночной части уплотнения.
Изобретение поясняется рисунками.
На Фиг.1 изображен продольный разрез лабиринтно-луночного уплотнения;
на Фиг.2 - продольный разрез лабиринтно-луночного уплотнения с дополнительным лабиринтным уплотнением;
на Фиг.3 - вид лабиринтно-луночного уплотнения со стороны входа потока (зоны высокого давления);
на Фиг.4 - разрез Г Фиг.3;
на Фиг.5 - разрез Л-Л Фиг.4.
Лабиринтно-луночное уплотнение содержит лабиринт 1 с лабиринтными гребешками 2 и серпообразными лунками 3, расположенными на внутреннем диаметре диафрагмы, разделяющей полость высокого и полость низкого давления и ротор 4. В каждом гребешке 2 серпообразные лунки 3 размещены друг за другом по внутреннему диаметру гребешка 2. Каждый гребешок 2 имеет по два зуба, образованных фасками 5, выполненными со стороны меньшего давления. Зона входа закрученного потока газа соединена с серпообразными лунками 3 посредством пазов 6.
Лабиринтно-луночное уплотнение может содержать дополнительное лабиринтное уплотнение 7 из антифрикционного полимерного материала. Дополнительное лабиринтное уплотнение 7 может быть установлено с зазором или без зазора к уплотняющей поверхности.
Дополнительное лабиринтное уплотнение 7 может быть выполнено с лунками (не показаны).
Лабиринтно-луночное уплотнение функционирует следующим образом.
В узких кольцевых щелях гребешков 2 происходит торможение потока газа. При движения потока газа вдоль щели давление дросселируется на уплотняющих гребнях гребешка 2, а серпообразные лунки 3 препятствуют круговым перетеканиям. При этом снижается окружная скорость потока и повышается гидравлическое давление щели, уменьшаются циркуляционные силы, вызывающие прецессию ротора 3 и, соответственно, вибрацию.
Попадая через пазы 6 в лунки 3, закрученный поток разбивается и тормозится, теряя при этом свою энергию.