Лабіринтове ущільнення

1. Лабіринтове ущільнення, що містить концентрично встановлену відносно вала нерухому обойму, в якій розташовані ущільнювальні гребені та розширювальні камери, що послідовно чергуються в осьовому напрямі, причому робочі крайки гребенів відносно вала встановлені з дроселюючим зазором, а периферійна в радіальному напрямі поверхня розширювальних камер виконана у вигляді профілю, що повторюється в окружному напрямі, переважно серпоподібної форми, яке відрізняється тим, що периферійна поверхня 3 15748 4 F16J15/447, публікація від 15.10.84р.] відома конснів, так і розширювальних камер змінної площі, що трукція лабіринтового ущільнення, прийнята як дозволить підвищити ефективність ущільнення. прототип. Це ущільнення також містить нерухому Крім того, додатковим завданням вдосконалення обойму, концентрично встановлену щодо ущільлабіринтового ущільнення є здешевлення вартості нюваного вала. У обоймі сформовані ущільнювайого виготовлення. льні гребені, що послідовно чергують в осьовому Поставлене завдання розв'язується тим, що напрямі із розширювальними камерами. Останні лабіринтове ущільнення, як і раніше відоме, місутворені у тілі обойми шляхом виконання на її внутить концентрично встановлену відносно вала трішній поверхні серпоподібних лунок, розташованерухому обойму, в якій розташовані ущільнюваних рядами в осьовому та окружному напрямах. льні гребені та розширювальні камери, що посліПри цьому ряди лунок, що чергуються в осьовому довно чергуються в осьовому напрямі, причому напрямі, розділені перемичками, які утворюють в робочі крайки ущільнювальних гребенів відносно окружному напрямі кільцеві ущільнювальні гребевала встановлені із дроселюючим зазором, а пені. Робочі крайки цих гребенів розташовані щодо риферійна в радіальному напрямі поверхня розвала з дроселюючим зазором. Таким чином між ширювальних камер виконана у вигляді профілю, ущільнювальними гребенями утворені розширющо повторюється в окружному напрямі, переважно вальні кільцеві камери, периферійна (у радіальносерпоподібної форми, згідно корисної моделі, пему напрямі) поверхня яких є профілем серпоподіриферійна поверхня розширювальних камер утвобної форми, що повторюється в окружному рена розташованими між ущільнювальними гренапрямі. За рахунок цього такі розширювальні кабенями проставками, кожна з яких виконана у мери мають в окружному напрямі змінну площу, вигляді згорнутої у кільце стрічки з профілем, що що є чинником, який визначає додаткові втрати повторюється по її довжині, переважно серпоподітиску при розширенні ущільнюваного середовища. бної форми, причому зовнішні поверхні виступів Крім того, змінна в окружному напрямі площа розпроставок спряжені зі внутрішньою поверхнею ширювальної камери обмежує окружний перебіг обойми. ущільнюваного середовища і тим самим сприяє Більш ефективно поставлене завдання розв'ярівномірному розподілу тиску навколо обертового зується при таких варіантах конструктивного виковала, що значно знижує його вібрації. нання лабіринтового ущільнення, при яких: У викладеній конструкції лабіринтового ущільторцеві поверхні проставок спряжені із суміжнення профілізація периферійної поверхні розшиними поверхнями ущільнювальних гребенів, які рювальних камер шляхом виконання у тілі обойми виконані у формі зрізаного конуса з прямолінійною серпоподібних лунок спричинила за собою вкрай твірною або зрізаного конуса з криволінійною твіробмежені можливості для використання оптимальною, наприклад, у вигляді гіперболи; них форм і параметрів ущільнювальних гребенів. проставки в окружному напрямі виконані склаОдин з чинників найбільшої ефективності лабіринденими. тового ущільнення - це наявність максимально У такому ущільненні стрічка, форма якої в потонкого ущільнювального гребеня. Але у разі видовжньому напрямі має профіль різноманітної конання серпоподібних лунок у тілі обойми метоформи (зубчатий, серпоподібний, хвилеподібний, у дом, наприклад, фрезерування практично неможвигляді гофри і т.д.), що повторюється, при згорливо сформувати тонкої і гострої робочої крайки танні її у кільце формує в окружному напрямі проущільнювального гребеня. Крім цього, проаналізофіль відповідної форми. Сформовані таким шлявана конструкція не дозволяє на практиці розтахом проставки після їх встановлення між тонкими шовувати робочі крайки ущільнювальних гребенів ущільнювальними гребенями традиційної форми і під кутом назустріч потоку ущільнюваного середоконструкції утворюють однуз поверхонь розширювища, 3 відмічених причин, не дивлячись на явні вальних камер лабіринтового ущільнення - перипереваги розширювальних камер змінної площі у ферійно розташовану в радіальному напрямі. При їх здатності пригнічувати вібрацію вала, що оберцьому спряження зовнішніх поверхонь виступів тається, ефективність (скорочення об'ємних випрофілю кільцевої стрічки з внутрішньою поверхтрат) лабіринтового ущільнення такої конструкції у нею обойми, а торцевих поверхонь з ущільнювацілому не перевищило рівень ефективності лабільними гребенями, забезпечує необхідну для умов ринтових ущільнень інших конструкцій. Крім того, роботи ущільнення міцність і жорсткість конструкдля виключення задиру ущільнювальних гребенів ції. Вказаним шляхом забезпечується формування з валом, що обертається, таке лабіринтове ущільрозширювальних кільцевих камер змінної в окружнення виконують цілком з кольорового металу, що ному напрямі площі, що дозволяє інтенсифікувати при великих його розмірах веде до високих фінанвихрові процеси в них та збільшити пов'язані з цим сових витрат. Кінець кінцем, не дивлячись на наявтрати тиску ущільнюваного середовища, а також вність певних переваг такого ущільнення відносно обмежити окружні перетікання ущільнюваного сезменшення вібрації вала, що обертається, це ларедовища. Одночасно введення у конструкцію біринтове ущільнення має високий коефіцієнт проставок у вигляді замкнутої кільцевої стрічки об'ємної витрати ущільнюваного середовища та зберігає можливість конструювання і встановлення високу вартість виготовлення. ущільнювальних гребенів різноманітного типу і В основу створення корисної моделі поставформи з тонкими і високими гребенями, розташолене завдання вдосконалення конструкції лабіринваними упоперек (перпендикулярно) потоку ущільтового ущільнення шляхом створення умов для нюваного середовища або під кутом назустріч до поєднання в ній переваг як форм, що зарекоменнього. Досягається це шляхом видозміни форми дували себе, і параметрів ущільнювальних гребевиконання торцевих поверхонь цілісної або такої, 5 15748 6 що складається із частин, але замкнутої в окружгребенів 3 встановлені щодо ущільнюваного вала ному напрямі, профільної стрічки. Залежно від 2 із дроселюючим зазором 6, утворюючи кільцеві форми ущільнювального гребеня (кільцева - конічщілини ущільнювачів розрахункової величини. на з прямою або криволінійною твірною) торцевим Ущільнення з такою формою гребенів 3 надане поверхням профільних проставок шляхом механіФіг.2. Можлива також конструкція, в якій робочі чної обробки додається необхідна для їх спряженкрайки 5 ущільнювальних гребенів 3 розташовані ня з ущільнювальними гребенями форма. Кінець під кутом назустріч потоку ущільнюваного середокінцем, у такому ущільненні забезпечується можвища, як це зображено на Фіг.4 і 6. Таке розташуливість викладеними засобами оптимально з'єдвання робочих крайок 5 забезпечується шляхом нати і сумарно використати переваги як тонких і додання ущільнювальним гребеням 3 форми двох високих ущільнювальних гребенів з гострими рорізновидів зрізаного конуса. При будь-якій формі бочими крайками, так і розширювальних камер виконання ущільнювальних гребенів 3 розширюзмінної в окружному напрямі площі. Відмічене у вальні кільцеві камери 4 формуються шляхом своїй сукупності дозволить збільшити перепад встановлення між цими гребенями 3 проставок 7. тиску між ступенями ущільнення, що в значній мірі Останні є згорнутою в кільце стрічкою 8, яка в попонизить у порівнянні з відомими конструкціями, чатковому стані має по своїй довжині форму провеличину об'ємних витрат ущільнюваного середофілю раніше згаданих конфігурацій, що повторювища. ються, а бічні (торцеві) сторони стрічки 8 З усіх можливих форм профілю стрічки серпопаралельні між собою. Певні (також відмічені раподібна його форма найбільш переважна, оскільки ніше) переваги має серпоподібний профіль, що не забезпечує найбільший робочий об'єм в розширювиключає в конкретних умовах застосування інших вальній камері лабіринтового ущільнення. Одноконфігурацій профілів. Профільна стрічка 8, будучасно із цим така форма профілю не сприяє накочи згорнутою у кільце та встановленою між двома пиченню бруду у западинках профілю і, отже, суміжними ущільнювальними гребенями 3 до зменшенню об'єму розширювальної камери при спряження зовнішніх поверхонь її виступів 9 зі внуперекачуванні компресором брудних газів, що містрішньою циліндровою поверхнею обойми 1, фортять механічні суспензії та липкі складові. У серпомує своєю внутрішньою профільною поверхнею подібних западинок немає застійних зон, тому вопериферійну в радіальному напрямі поверхню ни мають властивість до самоочищення. В цілому розширювальної камери 4. Таким чином, чергуущільнення такої конструкції вигідно відрізняється вання профілю стрічки 8 в окружному напрямі довід відомих за своєю вартістю, оскільки в ній тільки зволяє сформувати розширювальну камеру 4 ущільнювальні гребені, необхідно виготовляти з змінною в окружному напрямі площі (приймати до кольорових металів. уваги, що торцеві поверхні камер 4 утворені повеСуть корисної моделі ілюструється кресленрхнями суміжних ущільнювальних гребенів 3). Понями, на яких зображено. Фіг.1 - аксонометричне дальші видозміни проставок 7 безпосереднім чизображення загального виду лабіринтового ущільном пов'язані із різними варіантами розташування нення без вала. робочих крайок 5 і формою ущільнювальних греФіг.2 - подовжній перетин лабіринтового ущібенів 3. Коли ущільнювальні гребені 3 мають плольнення, варіант конструкції з прямими в радіальску форму, а їх робочі крайки 5 розташовані перному напрямі ущільнювальними гребенями. пендикулярно до напряму потоку ущільнюваного Фіг.3 - аксонометрична проекція фрагмента середовища, торцеві поверхні проставок 7 лежать профільної кільцевої стрічки та її розгортка варіану двох паралельних площинах, кожна з яких парату конструкції ущільнення на Фіг.2. лельна поверхням ущільнювальних гребенів 3 Фіг.4 - подовжній перетин лабіринтового ущі(Фіг.2). При конструктивному виконанні ущільнення льнення, варіант конструкції із похиленими назупо Фіг.4 торцеві поверхні проставок 7 спряжені з стріч потоку ущільнюваного середовища ущільнюсуміжними поверхнями ущільнювальних гребенів вальними гребенями. 3, виконаних у вигляді прямого зрізаного конуса Фіг.5 - аксонометрична проекція фрагмента (Фіг.4). У варіанті виконання лабіринтового ущільпрофільної кільцевої стрічки та її розгортки варіаннення по Фіг.6 після механічної обробки проставок ту конструкції ущільнення на Фіг.4. 7 їх торцевим поверхням надається форма, що Фіг.6 - подовжній перетин лабіринтового ущізабезпечує їх спряження із суміжними поверхнями льнення, варіант конструкції із криволінійними та ущільнювальних гребенів 3, які виконані у вигляді похиленими назустріч потоку ущільнюваного сезрізаного конуса з криволінійною твірною у формі, редовища ущільнювальними гребенями. наприклад, гіперболи. Саме така форма криволіФіг.7 - аксонометрична проекція фрагмента кінійної твірної забезпечує не тільки похилене розльцевої стрічки та її розгортка варіанту конструкції ташування робочих крайок 5 ущільнювальних грена Фіг.6. бенів 3 до потоку ущільнюваного середовища під Лабіринтове ущільнення містить нерухому різними кутами, але і дозволяє конструкції ущільобойму 1, яка встановлена щодо ущільнюваного нення мати мінімальну осьову довжину. При веливала 2 концентрично. У внутрішній циліндровій кому діаметрі ущільнюваного вала 2 згорнута в порожнині обойми 1 розташовані ущільнювальні кільце стрічка 8 може бути не цілісною, а такою, гребені 3 та розширювальні кільцеві камери 4., що що складається з декількох складових частин, що послідовно чергуються в осьовому напрямі. Ущізакріплюються (наприклад, зваркою, клеєм і т.д.) льнювальні гребені 3 є тонкими кільцями з робона внутрішній поверхні обойми 1. чою крайкою 5, розташованою на меншому діамеУ викладеній конструкції герметизація ущільтрі. При цьому, робочі крайки 5 ущільнювальних нюваного середовища здійснюється таким чином. 7 15748 8 На робочих режимах машини, наприклад турбоагмери 4 лабіринтового ущільнення ущільнюване регату, у торця 10 нерухомої обойми 1 ущільнювасередовище на виході із нього (у торця 11 обойми не середовище має вищий тиск, ніж у торця 11. 1) у порівнянні з подібними конструкціями має ниПри русі ущільнюваного середовища від торця 10 жчий тиск. Оптимальне поєднання традиційних обойми 1 до торця 11 вона дроселює в зазорі 6 форм і розмірів робочих крайок 5 ущільнювальних між робочими крайками 5 ущільнювальних гребегребенів 3 і камер розширення 4 змінної площі нів 3 та валом 2. Процес дроселювання супрововідміченим шляхом забезпечують підвищення джується інтенсивним вихороутворенням ущільефективності ущільнення, тобто зниження коефінюваного середовища та зростанням швидкості цієнта об'ємних втрат ущільнюваного середовища. його витікання через зазор 6. Після дроселювання Вказані параметри лабіринтового ущільнення вичерез зазор 6 ущільнюване середовище заповнює являються з ще більшим ефектом у варіанті консрозширювальну камеру 4. У цій камері 4 швидкіструктивного виконання відповідно до Фіг.4 і 6 за ний натиск ущільнюваного середовища після його рахунок похиленого розташування робочих крайок розширення трансформується в тиск, але по ве5 ущільнювальних гребенів 3 назустріч потоку личині меншій ніж до дроселювання. При цьому ущільнюваного середовища. профільна поверхня стрічки 8 проставок 7 перешВикладені варіанти здійснення заявленої конскоджає вільному перетіканню ущільнюваного сетрукції лабіринтового ущільнення підтверджують, редовища в окружному напрямі, створюючи їй дощо в ній створені необхідні умови для оптимальнодатковий динамічний опір та забезпечуючи го поєднання переваг як ефективних форм та парівномірний розподіл тиску навколо вала 2. Таким раметрів ущільнювальних гребенів 3, так і розшичином, непоправні втрати тиску ущільнюваного рювальних камер 4 змінної площі. При цьому середовища в цьому ступені ущільнення, як і у всіх істотним є той факт, що обмеження перетікання подальших, складаються із втрат, пов'язаних з ущільнюваного середовища в окружному напрямі вихороутворенням у зоні дроселюючого зазора 6, розширювальних камер 4 знижує величину циркуа також із втрат, пов'язаних з розширенням та ляційних сил, що викликають прецесійний рух роокружним динамічним опором у камері розширентора 2. Ця обставина, крім усього іншого, підвищує ня 4. Тим самим створені умови для збільшення вібронадійність турбомашини. Забезпечуючи відперепаду тиску ущільнюваного середовища на мічені переваги, заявлена конструкція ще й дешевході та виході із кожної розширювальної камери 4 вша у виробництві, оскільки в ній дорогі кольорові ущільнення. Таким чином, проходячи послідовно метали або сплави витрачаються тільки на вигочерез дроселюючі зазори 6 та розширювальні катовлення ущільнювальних гребенів 3. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 15748 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601