Опорно-ущільнювальний вузол

Реферат: Опорно-ущільнювальний вузол, зокрема турбокомпресора містить встановлений на валу корпус зовнішнього ущільнювального кільця, в якому із зазором відносно вала розміщені опорні колодки. Вузол додатково забезпечений упорним диском, встановленим на валу з вільного боку вузла, причому упорний диск утворює з корпусом зовнішнього ущільнювального кільця вузла торцеву щілину і камеру для сприйняття неврівноважених осьових зусиль, що діють на вал. UA 105054 U (12) UA 105054 U UA 105054 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до ущільнювальної техніки, і може бути використана в конструкціях швидкохідних компресорів, газових і парових турбін, насосів та інших відцентрових машин. Як правило, для забезпечення працездатності турбокомпресора ущільнювальний вузол застосовується в комплекті з підшипниковим вузлом. Відомо опорний підшипниковий вузол, що містить корпус з каналами підведення мастила і зливною порожниною, самоустановлювальні колодки, що охоплюють вал, з радіальними отворами, виконаними в центральній частині робочої поверхні, і розподільними канавками, які виконані біля вхідної і вихідної кромок і одна з яких, біля вхідної кромки, з'єднана через канали в тілі колодки з каналами підведення мастила, а інша, біля вихідної кромки, виконана наскрізною і розташована паралельно поздовжній осі підшипникового вузла, фіксуючі гвинти, маслознімні скребки [RU № 2193123, F16C 32/06, F16C 17/03. 2002]. Відомо упорний підшипник ковзання, що містить корпус, в якому встановлені упорні колодки з порожнинами для їх охолодження і системою каналів підведення і відведення мастильного середовища і вал з упорним гребенем, причому підшипник забезпечено системою регулювання підведення мастильного середовища [Авт. свід. СРСР № 1700299, F16C 33/10, 1991]. Відомо опорно-упорний підшипник, що містить корпус, в якому встановлені упорні і опорні колодки з порожнинами для їх охолодження і системою каналів підведення і відведення мастильного середовища, а також вал з упорним гребенем [Хисамеев И.Г., Максимов В.А., Баткис В.Г., Гузельбаев Я.З., Проектирование и эксплуатация промышленных центробежных компрессоров - Казань: Изд-во "ФЭН", 2010. - 671 с.]. Робота машини забезпечується за умови обов'язкового застосування маслосистем низького і високого тиску, технічне утримання яких збільшує вартість машини в цілому, а також приводить до підвищених експлуатаційних витрат на обслуговування і ремонт. Найближчим до корисної моделі, що заявляється, є плаваюче ущільнення обертального вала, що включає корпус, через який проходить обертальний вал, на якому з ущільнювальним зазором встановлене внутрішнє плаваюче ущільнювальне кільце, зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце із зафіксованими в ньому опорними демпферними колодками, що самовстановлюються [патент РФ на винахід № 2303731, F16J 15/34, 2006]. Зазначене ущільнення має недостатньо високі ущільнювальні характеристики і демпфуючі властивості. В основу корисної моделі поставлена задача створення опорно-ущільнювального вузла, який би мав високі ущільнювальні характеристики і поліпшені демпфуючі властивості для сприймання неврівноважених осьових зусиль. Поставлена задача вирішується тим, що опорно-ущільнювальний вузол, зокрема турбокомпресора, який містить встановлений на валу корпус зовнішнього ущільнювального кільця, в якому із зазором відносно вала розміщені опорні колодки, згідно з корисною моделлю, додатково забезпечений упорним диском, встановленим на валу з вільного боку вузла, причому упорний диск утворює з корпусом зовнішнього ущільнювального кільця вузла торцеву щілину і камеру для сприйняття неврівноважених осьових зусиль, що діють на вал. Між опорними колодками встановлені маслознімні скребки. Суттєвою ознакою, якою конструкція відрізняється від найближчого аналога, є наявність упорного диска, який встановлено з вільного боку вузла і який утворює з корпусом зовнішнього ущільнювального кільця торцеву щілину і камеру для сприйняття неврівноважених осьових зусиль, що діють на вал. Між відповідними поверхнями упорного диска і корпусу зовнішнього ущільнювального кільця утворена камера, наповнена маслом під тиском. Тиск масла на упорний диск створює осьове зусилля, яке зрушує ротор у вільну сторону. Це приводить до збільшення торцевої щілини і зростання витрати масла через вказаний зазор. Із збільшенням витрати масла тиск в кільцевому зазорі падає і осьова сила зменшується. Осьові зусилля, що діють на вал, врівноважуються. Упорний диск встановлюється на валу з вільного боку вузла для зручності монтажу, з метою забезпечення підведення масла, що пройшло через опорні колодки і зовнішнє ущільнювальне кільце, а також для забезпечення мінімально можливої міжопорної відстані між опорними колодками з обох сторін турбокомпресора. За рахунок установки між опорними колодками маслознімних скребків усувається перенесення гарячого масла з колодки на колодку, а також знімається статична електрика, що запобігає електричній ерозії колодок і ротора. Відмінні ознаки корисної моделі є необхідними і достатніми для вирішення поставленої технічної задачі, тобто, створення економічного опорно-ущільнювального вузла, який поряд з високими ущільнювальними характеристиками має поліпшені демпфуючі властивості. 1 UA 105054 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 зображено поздовжній розріз опорно-ущільнювального вузла; на Фіг. 2 - приклад установки опорно-ущільнювального вузла у відцентровому компресорі; на Фіг. 3 - ще один приклад установки опорно-ущільнювального вузла у відцентровому компресорі. Опорно-ущільнювальний вузол містить корпус 1 зовнішнього ущільнювального кільця з порожниною 2 і отворами 3 підведення масла, розміщений в кришці 4 компресора. У корпусі 1 із зазором відносно вала 5 компресора встановлені опорні колодки 6, з'єднані дроселюючими отворами (не показані) і каналами 7 з порожниною 2 підведення масла, плаваюче кільце 8, розміщене в зовнішньому кільці 9, що утворює з корпусом 1 і опорними колодками 6 проміжну камеру 10, а також упорний диск 11, встановлений з вільною боку вузла, який утворює з корпусом зовнішнього ущільнювального кільця 1 торцеву щілину 12 і камеру 13 для сприйняття неврівноважених осьових зусиль вала 5. Вузол працює на затворному маслі з тиском, який перевищує тиск, що ущільнюється в порожнині стиснення. Ущільнення порожнини стиснення проводиться за допомогою плаваючого масло-газового кільця 8, що являє собою щілинне ущільнення з гідравлічним затвором. Внутрішня, залита бабітом, поверхня кільця має два пояски, які утворюють з валом 5 зазор 0,05…0,07 мм - з боку газу і 0,14…0,20 мм - з боку масла, що ущільнюється. Суцільна плівка масла, що тече в зазорі, 0,03…0,05 мм утворює гідравлічний затвор, який запобігає прориву газу, що ущільнюється, з порожнини стиснення. Суміш затворного масла, яке пройшло через плаваюче масло-газове кільце 8, і газу, що пройшов через лабіринтове ущільнення 14, надходить у пристрої для відведення масла (не показано), а потім - на дегазацію, звідки масло повертається в маслобак, а газ подається на всмоктування компресором. Плаваюче масло-газове кільце 8 тиском затворного масла притискається до торцевої поверхні зовнішнього кільця 9 по притертому ущільнювальному пояску. Тепло, яке виділяється у вузлі, відводиться потоком масла, що проходить через опорні демпферні колодки 6 і кільцевий зазор між валом 5 і корпусом зовнішнього ущільнювального кільця 1. Далі масло надходить у кільцеву порожнину упорного підшипника. Тиск масла на упорний диск 11 створює осьове зусилля, яке зрушує ротор у вільну сторону. Це приводить до збільшення осьового зазору "А" і зростання витрати масла через цей зазор. Із збільшенням витрати масла тиск в кільцевому зазорі падає і осьова сила зменшується. При впливі на ротор стороннього осьового зусилля, спрямованого з вільного боку, осьовий зазор в упорному підшипнику закривається, і ситуація повторюється. При наявності можливості перекладки неврівноважених осьових зусиль на валу турбокомпресора доцільно встановити опорно-ущільнювальний вузол аналогічної конструкції і з аналогічним принципом роботи і з другого боку вала. У прикладі установки опорно-ущільнювального вузла у відцентровому компресорі, показаному на Фіг. 2, робочі колеса 15 першої секції та робочі колеса 16 другої секції розташовані на валу 5 "спина до спини", що забезпечує розвантаження осьових сил. Для сприйняття залишкових неврівноважених осьових зусиль і забезпечення високих демпфуючих властивостей ущільнювальний вузол встановлюється з обох кінців вала 5. У прикладі установки опорно-ущільнювального вузла у відцентровому компресорі, показаному на Фіг. 3, робочі колеса 15 і 16 розташовані на валу 5 послідовно, а для забезпечення розвантаження осьових сил служить думіс 17. Для сприйняття залишкових неврівноважених осьових зусиль і забезпечення високих демпфуючих властивостей опорноущільнювальний вузол встановлюється з обох кінців вала 5. Опорно-ущільнювальні вузли поєднують в собі функції кінцевих масляних ущільнень, опорних і упорних підшипників і можуть бути застосовані в конструкції турбокомпресорів високого тиску. Застосування запропонованих вузлів дає можливість повністю відмовитися від маслосистеми низького тиску. Це дозволяє не тільки здешевити проект компресора в цілому, за рахунок виключення витрат на установку і комплектацію маслосистеми, а й знизити експлуатаційні витрати на обслуговування і ремонт машини. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Опорно-ущільнювальний вузол, зокрема турбокомпресора, що містить встановлений на валу корпус зовнішнього ущільнювального кільця, в якому із зазором відносно вала розміщені опорні колодки, який відрізняється тим, що він додатково забезпечений упорним диском, встановленим на валу з вільного боку вузла, причому упорний диск утворює з корпусом 2 UA 105054 U зовнішнього ущільнювального кільця вузла торцеву щілину і камеру для сприйняття неврівноважених осьових зусиль, що діють на вал. 2. Опорно-ущільнювальний вузол за п. 1, який відрізняється тим, що між опорними колодками встановлені маслознімні скребки. 3 UA 105054 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4