Торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни

Торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни, що містить кожух, встановлений на фланці вала, зовнішнє і внутрішнє ущільнювальні кільця, що встановлені на кожусі, утворюють між собою кільцеву порожнину і обертаються разом з валом, кільце проміжне, кришку, що встановлена на кільці проміжному, необертальний повзун, що встановлений між кільцем проміжним та кришкою і виконаний з можливістю осьового переміщення щодо останніх, бронзове кільце, що сполучене з повзуном і контактує з ущільнювальними кільцями, штовхач, що встановлений в кришці, пружини, що встановлені на кришці і розподілені по колу, сис U 2 (19) 1 3 вого переміщення щодо останніх; штовхач, що встановлений в кришці; пружини, що встановлені на кришці і розподілені по колу; систему подавання в ущільнення води під тиском з каналами, що виконані в поршні демпфера і притискному кільці; ущільнювальні елементи, що встановлені по контактуючих поверхнях кільця проміжного, кришки і поршня демпфера (на поршні демпфера) і виконані у вигляді гумових шнурів, і кріпильні елементи. Причому, поршневий демпфер включає кільце проміжне, кришку і поршень з каналами, що утворюють робочу порожнину, також притискне кільце з каналами і ущільнювальні кільця, що утворюють камеру ущільнення. У робочу порожнину демпфера подається фільтрована вода під тиском, яка по каналах в поршні і притискному кільці надходить в камеру ущільнення. Вказана конструкція є принциповою, без вказівки ряду конструктивних елементів, і на її основі в теперішній час розроблений ряд конструкцій торцевого вуглепластикового ущільнення вала гідротурбіни, які застосовуються в гідротурбобудуванні. Недоліками відомого ущільнення вала є: - крихкість і недостатня зносостійкість вуглеграфітових кілець; - відсутність регулювальних елементів для пружин. У основу передбачуваної корисної моделі поставлено завдання отримати таке торцеве ущільнення вала гідротурбіни, виконання якого дозволило б забезпечити функціональність і надійність ущільнення і виконати ущільнення компактним і мінімально металоємним і трудомістким у виготовленні. Корисна модель, що заявляється, - торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни, містить кожух (диск), що встановлений на фланці вала; зовнішнє і внутрішнє ущільнювальні кільця, що встановлені на кожусі, утворюють між собою кільцеву порожнину і обертаються разом з валом; кільце проміжне; кришку, що встановлена на кільці проміжному; необертальний повзун (поршень демпфера), що встановлений між кільцем проміжним і кришкою і виконаний з можливістю осьового переміщення щодо останніх; бронзове кільце, що сполучено з повзуном і контактує з ущільнювальними кільцями; штовхач, що встановлений в кришці; пружини, що встановлені на кришці і розподілені по колу; систему подавання води під тиском з каналами, що виконані в повзуні і бронзовому кільці; демпферний пристрій (поршневий демпфер), що включає кільце проміжне, кришку і повзун з каналами, які утворюють робочу порожнину, також бронзове кільце з каналами і ущільнювальні кільця, які утворюють камеру ущільнення; ущільнювальні елементи, що на повзуні і виконані у вигляді гумових шнурів, і кріпильні елементи; причому площа повзуна в робочій порожнині виконана менше за площу нижньої частини повзуна з бронзовим кільцем. При цьому ущільнювальні кільця виконані з вуглепластика, кришка виконана із зливною трубою, а ущільнення містить також корпус, що в кришці гідротурбіни, на якому встановлено кільце проміжне; шпильки регулювальні; стопор, що встановлений в кришці і повзуні; установку 58038 4 кінцевого вимикача, що виконано у вигляді кінцевого вимикача, встановленого на кришці, і упорної планки, встановленої на штовхачі, і штуцери для контролю тиску води, що встановлені в корпусі і в кришці. В цілому, суттєві ознаки дозволяють наступне. Установлення кожуха на фланці вала дозволяє уникнути розвиненості фланця, прикрити кріплення фланцевого з'єднання і дозволяє встановити в ньому ущільнювальні кільця. Установлення зовнішнього і внутрішнього ущільнювальних кілець на кожусі дозволяє отримати обертальні елементи ущільнення і дозволяє разом з необертальним елементом ущільнення (бронзовим кільцем) отримати пару тертя з незначним коефіцієнтом тертя. Виконання кільцевої порожнини між зовнішнім і внутрішнім ущільнювальними кільцями дозволяє утворити камеру ущільнення для подавання води під тиском в зону ущільнювальних кілець. Установлення кільця проміжного дозволяє утворити робочу порожнину демпферного пристрою. Установлення кришки на кільці проміжному дозволяє розташувати в останній частину необертальних елементів ущільнення, зокрема, пружини, штовхач і шпильки регулювальні, дозволяє також утворити робочу камеру демпферного пристрою Установлення необертального повзуна між кільцем проміжним і кришкою дозволяє утворити робочу порожнину демпфера, а можливість осьового переміщення повзуна щодо кільця проміжного і кришки дозволяє забезпечити притиснення бронзового кільця до ущільнювальних кілець. Установлення бронзового кільця в повзуні дозволяє отримати необертальний елемент ущільнення, отримати пару тертя з незначним коефіцієнтом тертя і дозволяє разом з обертальними ущільнювальними кільцями утворити камеру ущільнення. Установлення штовхача в кришці дозволяє за допомогою зусилля пружин притискувати повзун з бронзовим кільцем до ущільнювальних кілець з необхідним зусиллям. Установлення в кришці пружин, розподілених по колу, дозволяє забезпечити за допомогою штовхача рівномірне притиснення повзуна з бронзовим кільцем до ущільнювальних кілець з необхідним зусиллям. Виконання системи подавання води, з виконанням каналів в повзуні і бронзовому кільці, дозволяє з'єднати робочу порожнину демпферного пристрою з камерою ущільнення і забезпечити підведення до ущільнювальних кілець фільтрованої води під тиском. Виконання демпферного пристрою дозволяє, шляхом з'єднання робочої порожнини пристрою з камерою ущільнення за допомогою каналів, виконаних в не обертальних повзуні і бронзовому кільці, перерозподіляти гідравлічні зусилля, що виникають на поверхнях повзуна в робочій порожнині і нижній частині повзуна з бронзовим кільцем, тим самим підтримувати оптимальний зазор в ущільненні при всіх режимах і, отже, дозволяє значно зменшити знос ущільнювальних кілець в стаціона 5 рному і нестаціонарному режимах роботи агрегата, тобто підвищити надійність торцевого ущільнення. Установлення ущільнювальних елементів на повзуні, по контактуючих поверхнях кільця проміжного, кришки і повзуна, дозволяє запобігти протічок води між останніми. Установлення кріпильних елементів дозволяє встановити торцеве ущільнення вала в кришці гідротурбіни і скласти елементи ущільнення в єдине ціле. Виконання площі повзуна в робочій порожнині демпферного пристрою меншою відносно площі нижньої частини повзуна з бронзовим кільцем дозволяє підтримувати оптимальний зазор в ущільненні в стаціонарному і нестаціонарному режимах, дозволяє також забезпечити мінімальну витрату фільтрованої води, що подається. Установлення вуглепластикових ущільнювальних кілець, в порівнянні з вуглеграфітовими кільцями, дозволяє підвищити міцність і зносостійкість ущільнювальних кілець і, отже, підвищити надійність ущільнення. Установлення кришки із зливною трубою дозволяє забезпечити злив протічок води по внутрішньому вуглепластиковому кільцю. Установлення корпуса в кришці гідротурбіни дозволяє встановити на останньому необертальні елементи ущільнення, зокрема, кільце проміжне, і утворити порожнину для надходження протічок по зовнішньому вуглепластиковому кільцю, зв'язану з проточною частиною гідротурбіни. Установлення шпильок регулювальних дозволяє регулювати натягнення пружин і, отже, регулювати зусилля притиснення бронзового кільця до вуглепластикових кілець. Установлення стопора в нерухомій кришці і в повзуні дозволяє забезпечити нерухомість повзуна з бронзовим кільцем в окружному напрямі щодо обертальних вуглепластикових кілець. Виконання установки кінцевого вимикача, що виконана у вигляді кінцевого вимикача, встановленого на кришці, і упорної планки, встановленої на штовхачі, дозволяє контролювати ступінь зносу вуглепластикових кілець і забезпечити роботу ущільнення до допустимого зносу останніх. Установлення штуцерів в корпусі і кришці для контролю тиску води дозволяє встановити в них манометри і контролювати тиск води в порожнині корпуса і в робочій порожнині демпферного пристрою, дозволяє контролювати необхідне зусилля притиснення на пружинах і, отже, дозволяє підвищити надійність ущільнення. В цілому, сукупність суттєвих ознак дозволяє досягти технічний результат - отримати таке торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни, виконання якого дозволяє забезпечити функціональність і надійність ущільнення і виконати ущільнення компактним і мінімально металоємним і трудомістким у виготовленні. Передбачувана корисна модель ілюструється кресленнями, на яких показано: фіг. 1 - компоновка торцевого вуглепластикового ущільнення вала гідротурбіни; 58038 6 фіг. 2 - торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни в плані; фіг. 3 - розріз по торцевому вуглепластиковому ущільненню вала гідротурбіни (переріз А-А на фіг. 2); фіг. 4 - система подавання води і демпферний пристрій (переріз-Б-Б на фіг. 2); фіг. 5 - установка стопорного пристрою, злива протічок і кріпильних елементів (переріз В-В на фіг. 2). фіг. 6 - установка кінцевого вимикача (вигляд Г на фіг. 2); фіг. 7 - установка штуцерів для контролю тиску води в корпусі і в кришці (переріз Д-Д на фіг. 2). Торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни 1 встановлено навколо обертального вала 2 і розташовано в кришці 3 гідротурбіни між підшипником напрямним 4 і фланцем 5 вала 2 (див. фіг. 1). Торцеве вуглепластикове ущільнення вала містить (див. фіг. 2...7) кожух 6, що встановлений на фланці 5 вала 2; зовнішнє 7 і внутрішнє 8 вуглепластикові кільця, що встановлені на кожусі 6, створюють між собою кільцеву порожнину (камеру ущільнення) 9 для підведення води під тиском і обертаються разом з валом 2; корпус 10, що встановлений в кришці 3 гідротурбіни і створює порожнину 11, яка зв'язана з проточною частиною гідротурбіни; кільце проміжне 12, що встановлено на корпусі 10; кришку 13 із зливною трубою 14 (фіг. 2 і 5), що встановлена на кільці проміжному 12; необертальний повзун 15, що встановлений між кільцем проміжним 12 і кришкою 13 і виконаний з можливістю осьового переміщення щодо останніх по контактуючих циліндрових поверхнях (не позначено); бронзове кільце 16, що встановлено в повзуні 15 і контактує по торцю з вуглепластиковими кільцями 7 і 8; штовхач 17, що встановлений в кришці 13 і впливає на повзун 15; пружини 18, що встановлені на кришці 13, розподілені по колу і притискують повзун 15 з бронзовим кільцем 16 до вуглепластикових кілець 7 і 8 з допустимим зусиллям; шпильки регулювальні 19; систему подавання в ущільнення води під тиском 20 (фіг. 2 і 4) з підвідними трубами (не показано) і з каналами 21, що виконані в повзуні 15 і бронзовому кільці 16; демпфірувальний пристрій (не позначено) (фіг. 4), що включає кільце проміжне 12, кришку 13 і повзун 15 з каналами 21, які утворюють робочу порожнину 22, також повзун 15 з бронзовим кільцем 16 (з каналами 21) і вуглепластикові кільця 7 і 8, які утворюють камеру ущільнення 9, причому канали 21 в повзуні 15 і бронзовому кільці 16 сполучають між собою робочу порожнину 22 і камеру ущільнення 9; стопор 23, що встановлений в кришці 13 і в повзуні 15 і запобігає від проворота повзун 15; ущільнювальні елементи 24 по контактуючим циліндровим поверхням (не позначено) кільця проміжного 12, кришки 13 і повзуна 15, що виконані у вигляді гумових шнурів і встановлені на повзуні 15; кріпильні елементи (фіг. 2 і 5), зокрема, елементи 25 для кріплення корпусу 10 до кришки 3 турбіни і елементи 26 для кріплення кришки 13 і кільця проміжного 12 до корпусу 10; установку кінцевого вимикача 27 (фіг. 2 і 6) з пластиною 28, що вста 7 новлена на кришці 13, кінцевим вимикачем 29, що встановлений на пластині 28, і упорною планкою 30, що встановлена на штовхачі 17, і штуцери для контролю тиску води 31 і 32 (фіг. 2 і 7), що встановлені, відповідно, в корпусі 10 і в кришці 13. При цьому площа повзуна 15 в робочій порожнині 22 виконана менше за площу нижньої частини повзуна 15 з бронзовим кільцем 16, що звернена до камери ущільнення 9. Торцеве вуглепластикове ущільнення вала гідротурбіни працює таким чином. У зону тертя «бронза-вуглепластикові кільця» подається чиста фільтрована вода від станційного технічного водопостачання по підвідних трубах під тиском, декілька більшим, ніж тиск проточної води під кришкою 3 турбіни в зоні ущільнення і, відповідно, в порожнині 11 корпуса 10. Маса повзуна 15 плюс зусилля ряду пружин 18 утворюють необхідну щільність контакту між бронзовим кільцем 16 і вуглепластиковими кільцями 7 і 8 з допустимим питомим тиском, що забезпечує мінімальну величину протічок по вуглепластикових кільцях 7 і 8. Контроль тиску води манометрами, що встановлені в штуцерах 31 і 32, дозволяє встановлювати необхідне зусилля притиснення пружин 18. Протічки води по внутрішньому вуглепластиковому кільцю 8 (у бік вала 2) надходять в порожнину кришки 13 і далі зливаються по зливній трубі 14. Перевищення тиску води в камері ущільнення 9 між вуглепластиковими кільцями 7 і 8 над тиском води в порожнині 11 корпуса 10 забезпечує наявність протічок води по зовнішньому вуглепластиковому кільцю 7 (у бік порожнини 11 корпуса 10), що запо 58038 8 бігає надходженню забрудненої води з порожнини 11 корпуса 10 в ущільнення і, отже, в порожнину кришки 3 гідротурбіни і в зону підшипника напрямного 4. Від проворота в радіальному напрямі повзун 15 утримується за допомогою стопора 23. При цьому демпфірувальний пристрій перерозподіляє гідравлічні зусилля на поверхнях повзуна 15 в робочій порожнині 11 і нижній частині повзуна 15 з бронзовим кільцем 16 і підтримує оптимальний зазор між бронзовим кільцем 16 і вуглепластиковими кільцями 7 і 8. У міру зносу вуглепластикових кілець 7 і 8 повзун 15 з бронзовим кільцем 16 переміщається в осьовому напрямі щодо кільця проміжного 12 і кришки 13 по контактуючих циліндрових поверхнях, забезпечуючи необхідну щільність притиснення бронзового кільця 16 до вуглепластикових кілець 7 і 8, а ущільнювальні елементи 24, що встановлені в зоні контакту циліндрових поверхонь кільця проміжного 12, кришки 13 і повзуна 15, запобігають протічкам води по контактуючих поверхнях. При зносі вуглепластикових кілець 7 і 8 до допустимого рівня і відповідному осьовому ході повзуна 15, кінцевий вимикач 29 контактує з упорною планкою 30, що встановлена на відповідному штовхачі 17, і сигналізує про стан зносу вуглепластикових кілець 7 і 8. Джерела інформації 1. H.H. Ковалев. Проектирование гидротурбин. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ие. - 1974. - С. 231. 2. Уплотнение вала гидромашины. A.c. СССР № 557200, МПК F03В11/00; опубл. 05.05.1977, Бюл. № 17. -Прототип. 9 58038 10 11 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 58038 Підписне 12 Тираж 23 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