CS201147B1

CS201147B1 - Adjustable packing

Info

Publication number: CS201147B1
Application number: CS549177A
Authority: CS
Inventors: Jindrich Svoboda
Original assignee: Jindrich Svoboda
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká nastavitelné ucpávky pro utěsnění rotorových částí ve statorových částech rotačních strojů, např. radiálních turbin a kompresorů.The invention relates to an adjustable seal for sealing rotor portions in stator portions of rotary machines, e.g., radial turbines and compressors.

Labyrintové ucpávky u těchto strojů s ohledem na zamezení ztrát obtokem plynného média, vyžadují poměrně malé vůle mezi těsnícími statorovými a rotorovými ucpávkovými prvky. Polohovací vazba mezi osou oběžného kola a mezi osou statorového ucpávkového dílu prochází obvykle několika různými součástmi, např. ložisky, ložiskovou skříní, turbinovou skříní a v případě, kdy ucpávky ani skříň nejsou dělené, je velmi obtížné sladit tyto osy tak, aby ucpávka byla centrické. Excentricita, vzniklá výrobními tolerancemi, má za následek, že vůli v ucpávce je nutno zvětšit, přičemž navíc je tato vůle nestejnoměrná. Tím se jednak zvětšuje únik plynného média a zvyšují se ztráty, jednak vzniká nebezpečí mechanického poškození ucpávky. Obzvláště u nízkoteplotních expanzních turbin, u nichž je ložisková skříň od turbinové skříně oddělena vloženým izolačním dílcem, který nemá dostatečnou tuhost, je v praxi téměř nemožné zajistit soustřednost osy rotoru a ucpávek.The labyrinth seals in these machines, with a view to avoiding losses by bypassing the gaseous medium, require relatively small clearances between the sealing stator and rotor gland elements. The positioning relationship between the impeller axis and the stator seal member axis usually passes through several different components, eg bearings, bearing housing, turbine housing, and when the packing and housing are not split, it is very difficult to align these axes so that the seal is centric . The eccentricity due to manufacturing tolerances results in the play in the seal having to be increased and, moreover, the play is uneven. This, on the one hand, increases the leakage of gaseous medium and increases losses, and on the other hand, there is a risk of mechanical damage to the seal. Especially in low-temperature expansion turbines, in which the bearing housing is separated from the turbine housing by an intermediate insulating element which does not have sufficient rigidity, in practice it is almost impossible to ensure the concentricity of the rotor axis and the seals.

Uvedené nevýhody současných konstrukčních řešení odstraňuje nastavitelná labyrintová ucpávka podle vynálezu, jehož podstatou je, že její pevná část, která je uchycena ve statorové části rotačního stroje, sestává ze dvou navzájem nezávisle stavitelně natáčivě uložených excentrických pouzdrovitých ucpávkových dílců, z nichž první ucpávkový dílec je sta201 147The above-mentioned drawbacks of the current design are eliminated by the adjustable labyrinth seal according to the invention, which is based on the fact that its fixed part, which is fixed in the stator part of the rotary machine, consists of two independently adjustable pivotable eccentric bushings. 147

- 2 201 147 vitelne natáčivě uložen v uvedené statorové části a druhý uopávkový dílec, který je stavitelně natáčivě uložen v uvedeném prvním ucpávkovém dílci, je umístěn proti těsněnému povrchu její pohyblivé části, upravené v rotorové části rotačního stroje, přičemž první uopávkový dílec je vytvořen jako vodící kroužek, který je svým vnějším povrchem stavitelně natáčivě uložen ve statorové části a druhý uopávkový dílec je vytvořen jako těsnící kroužek, který je svým vnějším povrchem stavitelně natáčivě uložen v excentrickém vývrtu uvedeného vodícího kroužku a v jehož excentricky upraveném vývrtu jsou volně otočně ustaveny ucpávkové břity, vytvořené na těsněném povrchu rotorové Části rotačního stroje. Excen tricity vývrtů ve vodícím kroužku a v těsnícím kroužku jsou si rovny.2 201 147 substantially rotatably mounted in said stator portion, and a second stuffing box, which is rotatably mounted in said first stuffing box, is positioned against the sealed surface of its movable portion provided in the rotor portion of the rotary machine, the first stuffing box being formed as a guide ring which is rotatably mounted on its outer surface in the stator portion and the second gland member is formed as a sealing ring which is rotatably mounted on its outer surface in the eccentric bore of said guide ring and in which the plug blades are freely rotatably mounted formed on the sealed surface of the rotor part of the rotary machine. Excellence of the boreholes in the guide ring and in the sealing ring are equal.

Nastavitelná labyrintová ucpávka umožňuje jednoduchým přestavením ucpávkových dílů své pevné části dokonale vystředit těsněný povrch své pohyblivé části, upravené na rotoru rotačního stroje, bez zvýšení nároků na přesnost uložení a tím zvýšit bezpečnost mechanického chodu stroje. Dále umožňuje zmenšit ucpávkové vůle a snížit tak ztráty, vzniklé obtokem pracovního média.The adjustable labyrinth seal allows simple adjustment of the seal parts of its rigid part to perfectly center the sealed surface of its movable part on the rotor of the rotary machine, without increasing the accuracy of the bearing and thus increasing the safety of the machine. It also makes it possible to reduce packing clearances and thereby reduce losses caused by the bypass of the working medium.

Příklad provedení nastavitelné labyrintové ucpávky podle vynálezu je znázorněný na připojených výkresech, kde na obr. 1 je osový řeZ radiální expanzní turbinou a nastavitelnou labyrintovou ucpávkou, upravenou při výstupu z oběžného kola a na obr. 2 je čelní pohled na části nastavitelné labyrintové ucpávky ve směru osy stroje se znázorněním geometrických poměrů při nastavování.An exemplary embodiment of an adjustable labyrinth seal according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is an axial sectional view of a radial expansion turbine and an adjustable labyrinth seal provided upon exit from the impeller; and Fig. 2 is a front view of parts of the adjustable labyrinth seal axis of the machine with the representation of geometric conditions during adjustment.

Podle obr. 1 v ložiskové skříni 2. statorové části radiální expanzní turbiny je v ložiskových tělesech JO, 11 otočně uložený rotor 2» na jehož levém konci je letmo centricky v * upevněné oběžné kolo J. Ložisková skříň £ je spolu s tepelně izolačním dílcem 8 čelně připevněna k turbinové skříni 2» ^v jejíž podélné osové dutině jsou spolu s levým koncem rotoru 2 a oběžným kolem J upraveny tepelně izolační a ucpávkové prvky, zabraňující průniku kryogenního chladu a tlakového pracovního média do ložiskové skříně £ a do jejích ložiskových prostorů i do ovzduší. Tlakový prostor oběžného kola J je na pravé straně utěsněný pevně centrovanou stálou ucpávkou, na levé straně pak nastavitelnou ucpávkou.Ve véloovém vývrtu uvedené osové dutiny turbinové skříně 2 je upravena mezikruhová izolační stěna 15. která je vystředěná a čelně upevněná na izolačním dílci 8, Středovým otvorem této izolační stěny 15 volně prochází levý konec rotoru 2· Na povrchu válcovitého osazení rotoru 2 a na povrchu válcovitého osazení v přilehlém pravém čele oběžného kola J jaou vytvořeny ucpávkové břity, které spolu s těsnícím pouzdrem 17 a těsnícím prstencem 18 tvoří pevně centrovanou stálou labyrintovou ucpávku, chránící ložiska a mazací systém před zamrzáním a zajištující tak spolehlivou funkci expanzní turbíny. Statorová část pevně centrované stálé labyrintové ucpávky, sestávající z těsnícího pouzdra 17 a těsnícího prstence 18. je v turbínové skříni 2 ustavena dutou prstencovitou ucpávkou 16. která je upevněna v osové dutině této turbinové skříně 2· Polohovací vazba mezi vnitřními povrchy těsnícího pouzdra 17 a těsnícího prstence 18 a mezi vnějšími těsněnými povrchy oběžného kola £ a rotoru 2 3® krátká a poměrně jednoduchá, takže u této stálé ucpávky není tak obtížné dodržetAccording to FIG. 1, in the bearing housing 2 of the stator part of the radial expansion turbine, a rotor 2 is rotatably mounted in the bearing housings 11, 11 at the left end of which the impeller J is mounted in the center. frontally fixed to the turbine housing 2, ⁱⁿ which the longitudinal axial cavity, along with the left end of the rotor 2 and the impeller J, are provided with thermal insulating and gland elements preventing the cryogenic cold and the pressure working medium from penetrating into the bearing housing 6 . The pressure space of the impeller J is sealed on the right side by a fixed centered permanent seal, on the left side by an adjustable seal. In the borehole of said axle cavity of the turbine housing 2 is an annular insulating wall 15 which is centered and front mounted on the insulating element 8 The left end of the rotor 2 passes freely through the opening of the insulating wall 15. Sealing blades are formed on the surface of the cylindrical shoulder of the rotor 2 and on the surface of the cylindrical shoulder in the adjacent right face of the impeller J, which together with the sealing sleeve 17 and sealing ring 18 form a firmly centered permanent labyrinth the seal, the bearings and the lubrication system against freezing, ensuring reliable operation of the expansion turbine. The stator portion of the rigidly centered permanent labyrinth seal, consisting of a sealing sleeve 17 and a sealing ring 18, is set up in the turbine housing 2 by a hollow annular seal 16 which is fixed in the axial cavity of the turbine housing 2. the ring 18 and between the outer sealed surfaces of the impeller 6 and the rotor 23 are short and relatively simple, so it is not so difficult to adhere to this permanent seal

- 3 201 147 souoeost její statorové části, vzhledem k její rotorové části. Polohovací vazba nastavitel ná ucpávky je vzhledem k většímu vyložení příslušných těsněných partií oběžného kola 4 delší a nadto je složitější, protože prochází více vzájemnými uloženími jednotlivých statorových dílů turbiny. Pohyblivou část nastavitelné ucpávky tvoří ucpávkové bříty, upravené na válcovitém osazení levé části oběžného kola 4, její pevná část, která je prstencovitou vložkou 2 a rozváděcím kolem 6 upevněna v levém čelním prostoru osové dutiny turbinové skříně 2, sestává ze dvou vzájemně natáčivě upravených excentrických pouzdrovitých ucpávkových dílů. První ucpávkový dílec má tvar vodícího kroužku 2, který je svým vnějším povrchem stavitelně natáčivě uložený v čelním válcovitém třetím vývrtu vytvořeném na vložce 2· Druhý ucpávkový upínací dílec je vytvořený jako těsnící kroužek 2, který je svým vnějším povrchem stavitelně natáčivě uložený ve druhém vývrtu, excentricky upraveném ve vodícím kroužku 2. Excentrický ucpávkový první vývrt v těsnícím kroužku 2, v němž jsou volně otočně ustaveny ucpávkové břity, vytvořené na levém čele obvodu levé části oběžného kola 4, je v seřízeném stavu nastavitelné ucpávky ustavený v poloze, v níž je jeho osa totožná s osou oběžného kola 2· Osa prvního vývrtu v těsnícím kroužku 2 prochází podle obr. 2 bodem S). polohu osy druhého vývrtu ve vodícím kroužku 2 určuje poloha bodu P) a osa třetího vývrtu ve vložce 7 prochází bodem 0). který je současně počátek souřadného systému Σ0Υ. pevně spojeného s vložkou 2· ^v případě, že vlivem výrobních a montážních odchylek není osa prvního vývrtu totožná s osou oběžného kola 4, lze kombinací natočení obou ucpávkových dílců pevné části nastavitelné ucpávky dosáhnout v souřadném systému XOY vložky 2 libovolné polohy osy prvního vývrtu ve vyšrafováné kruhové části omezené hraniční kružnicí 14) V základní poloze znázorněné na obr. 2 osy prvního a třetího vývrtu splývají s body S), 0) a jsou totožné. Při seřizování nastavitelné ucpávky se natáčením těsnícího kroužku J. ve vodícím kroužku 2 pohybuje bod β po kružnici 12 ze základní polohy do předběžná polohy, dané bodem P. Natočením vodícího kroužku 2 společně s těsnícím kroužkem 2 ve vložce 2 se nastavená odchylka bodu S, která je rovna vzdálenosti bodů 0, P, otočí po kružnici 13 do polohy, v níž bod S splyne s bodem B, který znázorňuje skutečnou polohu osy oběžného kola 2· Fixace obou ucpávkových dílců pevné části nastavitelné ucpávky je zajištěna neznázorněným upevňovacím ústrojím. Jednoduchým natočením ucpávkových dílců lze tak dosáhnout dokonalé soustřednosti osy ucpávkového vývrtu s osou oběžného kola 2·3 201 147 of its stator portion relative to its rotor portion. The positioning engagement of the adjustable seal is longer due to the greater overhang of the respective sealing portions of the impeller 4, and moreover, it is more complicated as it passes through more mutual bearings of the individual stator parts of the turbine. The movable part of the adjustable packing consists of packing blades provided on the cylindrical shoulder of the left part of the impeller 4, its fixed part which is fixed by the annular insert 2 and the guide wheel 6 in the left front space of the axial cavity of the turbine housing 2. packing parts. The first packing member is in the form of a guide ring 2, which by its outer surface is rotatably mounted in the front cylindrical third bore formed on the insert 2. The second packing member is formed as a sealing ring 2, which is rotatably mounted in the second bore with its outer surface. eccentrically provided in the guide ring 2. The eccentric packing bore in the sealing ring 2, in which the packing blades formed on the left face of the periphery of the left impeller 4 are freely rotatably mounted, is in the adjusted state of the adjustable packing set in its position The axis of the first bore in the sealing ring 2 passes through the point S) according to Fig. 2. the position of the second bore axis in the guide ring 2 is determined by the position of the point P) and the third bore axis in the insert 7 passes through the point 0). which is also the origin of the coordinate system Σ0Υ. rigidly connected to the pad 2 · ^{in the} event that due to manufacturing and assembly tolerances no axis of the first bore coincides with the axis of the impeller 4 may be a combination of rotation of both stuffing elements fixed part adjustable seal achieved in the coordinate system XOY insert two arbitrary position of the axis of the first bore in the hatched 14) In the basic position shown in FIG. 2, the axes of the first and third bores coincide with points S), 0) and are identical. When adjusting the adjustable gland by rotating the O-ring in the guide ring 2, the point β along the circle 12 moves from the home position to the pre-position given by the point P. By rotating the guide ring 2 together with the sealing ring 2 in the insert 2 is equal to the distance of points 0, P, rotates along circle 13 to a position where point S coincides with point B, which shows the actual position of the impeller axis 2 · Fixation of the two packing elements of the fixed part of the adjustable packing is ensured by a fastening device. By simply rotating the packing elements, the concentric bore axis is perfectly concentric with the impeller axis 2 ·

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

An adjustable seal for sealing a rotor portion in a stator portion of a rotary machine, the fixed portion of which is mounted in a stator portion of a rotary machine and consists of two independently adjustable pivotable eccentric bushing gland members, and a movable portion disposed in the rotor portion of the rotary machine. characterized in that the first stuffing box is formed as a guide ring (2), which by its outer surface is adjustable pivotably in the stator part of the rotary machine, and the second stuffing box is formed as a sealing ring (1), which is pivotably mounted by its outer surface in the eccentric bore of said water