УПЛОТНЕНИЕ КОМПРЕССОРА

I ft205
УПЛОТНЕНИЕ КОМПРЕССОРА
Предлагаемое решение относится к области компрессоростроения и касается концевого уплотнения на нагнетании компрессора.
Известна установка концевых уплотнений компрессора для герметизации вращающихся частей (см. Уплотнения и уплотнительная техника/Справочник под ред Голубева А.И., Кондакова Л.А. М, Машиностроение, 1986. с.400-410). Например, по патенту RU2065111 (от 01.03.94, опубл. 10.08.96) для герметизации вращающихся валов применено лабиринтное уплотнение в виде кольцевых канавок, эксцентричных относительно оси вала, с частным случаем исполнения ориекгации по винтовой линии. Уплотнение не позволяет получить минимальные зазоры между контактными поверхностями.
Известно уплотнение по патешу RU2193698 (от 21.08.00, опубл. 27.11.02), применяемое в компрессорах газотурбинных установок в виде многозаходной резьбы на роторе и статоре с противоположным направлением, с определенным числом зубьев, углом подъема резьбы, высотой зубьев и шагом резьбы. Радиальный зазор между статором и ротором при этом составляет не более 20 мм. Решение направлено на создание уплотнения, работающего при любых оборотах ротора. Уплотнение не является прямоточным, требует подгонки в осевом направлении. Что влияет на трудоемкость изготовления компрессора, снижает ремонтопригодность уплотнения.
За прототип выбрано решение уплотнения, например компрессора (см. Сборник предложений по экономии электрической и тепловой энергии, Энергоатомиздат, М, 1989, №643/40), в котором уплотнительный сегмент, расположенный в обойме, снабжен усиками из нержавеющей стали и металлокерамическими вставками, направленными в сторону контактной вращающейся поверхности, которюй являются рабочие лопатки. В патенте решена задача замены гибких уплотнений на жесткие с использованием промежуточных тел из металлокерамики в конструкции уплотнений. При этом предусмотрена дополнительная установка усиков на вращающейся контактной поверхности - рабочих лопатках. Это позволяет снизить потери и повысить КПД в отдельных случаях до 7,4%. Однако размещение усиков с торцов вращающейся контактной поверхности сказьшается на возможности протечек и недостаточности
МПК Р16Л5/00 F16J15/44 (Полезная модель)
радиального уплотнения, не обеспечивая дополнительного эффекта от лабиринтного уплотнения, которое получается от взаимодействия определенного количества усиков из прочного материала и металлокерамики.
Задачей создания предложенного технического решения является повышение эффективности радиального уплотнения и как следствие повышение КПД установки.
Поставленная задача решается за счет того, что в уплотнении компрессора, содержашем контактируемые врашающуюся и не врашающуюся поверхности, металлокерамические вставки, размешенные в расточке уплотнительного кольцевого элемента обоймы на не врашаюшейся поверхности, уплотнительные усики, размешенные на врашаюшейся поверхности, новым является то, что врашаюшейся контактируемой поверхностью является выходной вал компрессора, в котором выполнена радиальная расточка и в ней размешены уплотнительные усики, уплотнительные усики выполнены вьгточными высотой 6 мм и размешены равномерно с заданным шагом по всей контактируемой поверхности напротив металлокерамических вставок, уплотнительный кольцевой элемент зафиксирован в осевом направлении прокладкой. Таким образом, применяется прямоточное уплотнение с надежной фиксацией, обеспечиваюшее минимальные радиальные зазоры в уплотнении, позволяюшие снизить перетечки, теплопередачу на корпус компрессора и повысить тем самым КПД установки.
Полезная модель поясняется чертежами, где
На фиг.1 представлен фрагмент компрессора с размешением концевого металлокерамического уплотнения,
На фиг.2 - металлокерамическое уплотнение.
Компрессор содержит концевые уплотнения 1 вала 2 (см.фиг.1). Па валу 2 выполнена радиальная расточка 3 (см.фиг.2). На поверхности этой расточки выточены уплотнительные усики 4 с оптимальным расчетным размером по высоте 6 мм и заданным для обеспечения лабиринтного уплотнения шагом установки по длине расточки напротив металлокерамических вставок 5. В расточке 6 обоймы 7 корпуса компрессора размешен кольцевой уплотнительный элемент 8, состояший из двух половин (на чертеже не показано). Уплотнительный элемент 8 в осевом направлении в обойме 7 зафиксирован прокладкой 9. Металлокерамические вставки 5 размешены на контактируемой поверхности уплотнительного элемента 8.
Использование металлокерамических вставок 5 уменьшает трение контактируемых поверхностей и таким образом снижается нагрев этих поверхностей, кроме того, низкая теплопроводность металлокерамических вставок обеспечивает отсутствие нагревания контактируюших с ними элементов корпуса компрессора, исключая их температурные
расширения. Кроме того, металлокерамические вставки 5, являющиеся нетешюпроводным элементом сами меньше нагреваются в процессе работы установки и исключают коробление обоймы газотурбинной установки. Сочетание выточенных уплотнительных усиков 4 с металлокерамическими вставками 5 обеспечивает минимальный радиальный зазор между обоймой корпуса и концом вала, при этом при равномерности размещения усиков еще более уменьшается вероятность перетечек через уплотнение, образуя в процессе вращения вала, лабиринтное уплотнение. Прямоточное уплотнение не требует подгонки как в осевом направлении, так и в радиальном направлении, что снижает трудоемкость изготовления компрессора, обеспечивает его ремонтопригодность, что делает установку более экономичной. Кроме того, конструкция усиков учитывает тепловое расширение вала компрессора при работе для постепенного заглубления их в металлокерамическую поверхность и образования лабиринта. Использование промежуточного элемента, в данном случае уплотнительного кольцевого элемента 8 повьш1ает ремонтопригодность конструкции уплотнения и дает возможность расточки корпуса, при необходимости, без изменения размеров основного посадочного диаметра вала.
Технический результат использования заявляемой конструкции концевого уплотнения компрессора заключается в повышении КПД установки вследствие уменьшения протечек через уплотнение, в повышении надежности конструкции за счет исключения температурных деформаций деталей, в повышении технологичности конструкции за счет ее простоты и ремонтопригодности.