CS227512B1 - Bezdotyková hřídelová ucpávka - Google Patents

Description

Vynález se týká bezdotykové hřídelové ucpávky, vhodné zejména pro turbokompresory. Jde o tandemově řešenou bezdotykovou ucpávku, jejíž uspořádání spočívá v tom, že jsou za sebou zařazeny závitová ucpávka na straně těsněného plynu a plovoucí kroužek na straně ložiska. Obě ucpávky tvoří jeden celek.

U turbokompresorú, pracujících v uzavřených nebo polouzavřených technologických okruzích se zpravidla nepřipouští znečišťování dopravovaného plynu pomocnými provozními medii strojů, zejména oleji z hřídelových ucpávek. Aby se zabránilo úniku oleje do okruhu, předřazuje se hřídelové ucpávce systém zafukovaných nebo odsávaných labyrintových ucpávek, často v kombinaci s jinými konstrukčními úpravami, jako jsou například hydrodynamické závitové ucpávky.

Nevýhodou známých bezdotykových hřídelových ucpávek je, že buď nezabraňují dostatečné úniku části oleje do dopravovaného plynu, nebo vytvářejí složitý a stavebně co do délky náročný ucpávkový systém.

To vede k narůstání délky rotoru a s tím spojeným potížím při řešení jeho dynamické stability. Projevuje se to zejména u rychloběžných, vícekolových strojů, nebo strojů s letmo uloženým oběžným kolem.

Jsou známy i bezdotykové hřídelové ucpávky v tandemovém uspořádání, tvořené závitovou ucpávkou částí na straně těsněného plynu.a plovoucím kroužkem, vytvářejícím spolu s hřídelem stroje těsnící spáru na straně atmosférického tlaku. Tato těsnící spára bývá někdy opatřena ještě jedním, či několika vratnými závity. Přívod těsnícího oleje je v prostoru spojení závitové ucpávkové části a plovoucího kroužku.

227 812

- 2 Nevýhodou podobných provedení bezdotykových hřídelových ucpávek je, že nezamezují plně vniknutí části oleje do plynového okruhu, nebo musí být doplněny dalšími těsnícími elementy, které opět prodlužují nežádoucím způsobem délku rotoru.

Uvedené nedostatky odstraňuje z podstatné části bezdotyková hřídelová ucpávka podle vynálezu. Podstata řešení spočívá v tom, že v jejím tělese jsou vytvořeny dvě axiálně souosé, vzájemně i proti okolnímu prostředí utěsněné ucpávkové komory.

První ucpávková komora je opatřena přívodním otvorem těsnícího oleje a propojena průchozím otvorem s axiální těsnící spárou plovoucího kroužku. Druhá ucpávková komora, z níž vyústuje vývodní otvor těsnícího oleje mimo pracovní část turbokompresoru, je napojena na směšovací prostor, vytvořený mezi kruhovou drážkou plovoucího pouzdra a hřídelem turbokompresoru v místě spojení závitové ucpávky a plovoucího kroužku. Kruhová drážka je opatřena radiálními otvory. Závitová ucpávka má vratný závit, směrovaný do směšovacího.prostoru. Průchozí otvor z první ucpávkové komory je vyveden do axiální těsnící spáry tak, že ji rozděluje na vnitřní a vnější část.

Průchozí otvor z první ucpávkové komory je pro použití vysokotlakých ložisek na hřídeli vyveden za vnější konec plovoucího kroužku před vysokotlaké ložisko. Na závitové ucpávce je navlečen s ní radiálně pohyblivý těsnící element, který zapadá s radiální i axiální vůlí do radiální drážky, vytvořené na styčné ploše vnitřní stěny tělesa ucpávky se závitou ucpávkou.

V druhé ucpávkové komoře je uložen axiálně pružující element pro zvýšení těsnícího účinku plovoucího pouzdra vůči styčným částem tělesa ucpávky.

Výhoda uspořádání bezdotykové hřídelové ucpávky podle vynálezu spočívá především v tom, že únik těsnícího oleje do pracovního okruhu turbokompresoru za provozu je neměřitelný. Za klidu stroje, při chodu čerpadel oleje je průsak tak malý, že je prakticky zanedbatelný. Další výhodou je, že stavební délka celého ucpávkového systému je proti známým ucpávkám malá, neboň není zapotřebí složitý předřadný systém labyrintových ucpávek. V důsledku krátkého ucpávkového systému vycházejí i příznivé rozměry pro hřídel kompresoru, což je žádoucí při řešení jeho dynamické

- 3227 512 stability. Další výhodou ucpávky podle vynálezu je, ze vlivem samostředících hydrodynamických sil vznikajících v axiální těsnící spáře zaujímá plovoucí pouzdro bezdotykové ucpávky stabilní polohu, blízkou ideální centrické poloze vůči cepu hřídele a to za všech provozních podmínek. Je to výhodné zejména pro závitovou část plovoucího pouzdra.

Na připojeném výkresu jsou schematicky znázorněny svislé axiální řezy částí rotoru turbokompresoru v prostoru bezdotykové hřídelové ucpávky. Na obrázku 1 je znázorněno v částečném svislém řezu jedno příkladné provedení ucpávky u strojů s radiálními ložisky, mazanými vysokotlakým olejem. Na obr. 2 je znázorněno provedení bezdotykové hřídelové ucpávky u strojů s radiálními ložisky, mazanými vysokotlakým olejem.

Bezdotyková hřídelová ucpávka podle obr. 1 sestává z tělesa _1_ ucpávky a jednodílného plovoucího pouzdra 2♦ Těleso 1 ucpávky, umístěné mezi pracovním prostorem turbokompresoru a nízkotlakým segmentovým ložiskem _3_ je tvořeno vnitřní stěnou 4> vnější stěnou _5_ a límcem 6. Plovoucí pouzdro 2, které je vloženo do tělesa _1_ ucpávky, sestává z tandemově uspořádaného plovoucího kroužku 7 a závitové ucpávky 8. V tělese 1 ucpávky jsou vytvořeny dvě axiálně souosé těsnícími elementy 9 a 9a vzájemně i proti okolnímu prostředí utěsněné ucpávkové komory 10, 11♦ Radiálně pohyblivý těsnící element 9a je navlečen na závitové ucpávce 8 a zapadá s radiální i axiální vůlí do radiální drážky, vytvořené na styčné plose vnitřní stěny _£ tělesa _1_ ucpávky se závitovou ucpávkou 8_. První ucpávková komora 10 je opatřena přívodním otvorem 12 těsnícího oleje a propojena průchozím otvorem 13 s axiální těsnící spárou 14 plovoucího kroužku _7_. Druhá ucpávková komora 11 , z níž vyúsíuje vývodní otvor 19 oleje, je napojena na směšovací prostor 16, vytvořený mezi kruhovou drážkou 17 s radiálními otvory 18 a hřídelem 19 turbokompresoru v místě mezi plovoucím kroužkem _7_ a závitovou ucpávkou _8_. Závitová ucpávka _8_ má vratné závity směrované do směšovacího prostoru 16. Průchozí otvor 15 z první ucpávkové komory 10 je vyveden do axiální těsnící spáry 14 tak, že ji rozděluje na vnitřní část 14a a vnější část 14b.

V límci 6 tělesa 1 ucpávky je uchycen kolík 20 pro zablokování tangenciálního pohybu plovoucího pouzdra 2. Pracovní olej je přiváděn přívodním otvorem 12 přes první ucpávkovou komoru 10 a průchozí otvor 15 dle obr. 1 do axiální těsnící spáry 14 tak, že

-4 227 512 část oleje prochází s malým tlakovým spádem vnitřní částí 14a těsnící spáry 14 do směšovacího prostoru 16 a odtud před druhou ucpávkovou komoru 11 je odváděn mimo pracovní prostor stroje.

Olej, který se snaží vlivem mírného přetlaku proniknout na pracovní- stranu turbokompresoru je zachycen závitovou ucpávkou 8 s vratně·· působícími závity, které vra cejí olej směrem do směšo•svacího prostoru 16. Druhá část pracovního oleje protéká v příkladu konkrétního provedení na obr. 1 s vyšším tlakovým spádem, vnější částí 14b axiální těsnící spáry 14 k nízkotlakému segmentovému ložisku 5» Plovoucí pouzdro 2 je na hřídeli 19 axiálně mimo mez montážní vůle nepohyblivé důsledkem utěsněných axiálních operních ploch v tělese 1 ucpávky. Radiální pohyb plovoucího pouzdra 2 je žádoucím pohybem pracovním a je určen rozmezím nejmenší celkové vůle mezi těsnící plochou plovoucího pouzdra 2 a čepem hřídele 19. Radiálně pohyblivý těsnící element 9a na závitové ucpávce 8 dle obr. 1 a 2 zabraňuje v maximální míře proniknutí pracovního oleje z druhé ucpávkové komory 11 do pracovního prostoru turbokompresoru, neboň utěsňuje jak za klidu, tak za provozu stroje. Je tomu tak i při samostředícím pohybu plovoucího pouzdra _2_, kdy dochází k jeho nepatrnému radiálnímu pohybu, včetně pohyblivého těsnícího eltementu 9a, což umožňuje radiální i axiální vůle v drážce vnitřní stěny 4 tělesa 1 ucpávky.

Řešení bezdotykové hřídelové ucpávky podle obrázku 2, vhodné při použití vysokotlakého radiálního ložiska 21 je rozdílné proti řešení dle obr. 1 pouze v tom, že průchozí otvor 15 přívodu pracovního oleje je vyveden do prostoru mezi plovoucí pouzdro _2_ a vysokotlaké radiální ložisko 21 . Plovoucí kroužek 7 vytváří tak celistvou axiální těsnící spáru 14.

Pracovní olej s malým tlakovým spádem prochází axiální těsnící spárou 1,4 do směšovacího prostoru 16 a odtud je stejně jako; na obrázku 1 odváděn spolu s vráceným olejem ze závitové ucpávky 8_ mimo pracovní prostor kompresoru.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   227 512

   1. Bezdotyková hřídelová ucpávka zejména pro turbokompresory, sestávající z tělesa ucpávky a jednodílného plovoucího pouzdra, tvořeného na straně těsněného plynu závitovou ucpávkou a na straně ložiska plovoucím kroužkem s axiální těsnicí spárou vyznačující se tím, ze v tělese (1) ucpávky jsou vytvořeny dvě axiálně souosé, vzájemně i proti okolnímu prostředí utěsněné ucpávkové komory (10, 11), přičemž první ucpávková komora (10) je opatřena přívodním otvorem (12) těsnícího oleje a propojena průchozím otvorem (13) s axiální těsnící spárou (14) plovoucího kroužku (7) j- který je v tandemu spojen se závitovou ucpávkou (8), zatímco druhá ucpávková komora (11), z níž vyústuje vývodní otvor (15) je napojena na směšovací prostor (16), vytvořený mezi kruhovou drážkou (17) plovoucího pouzdra (2) opatřenou radiálními otvory (18) a hřídelem (19) turbokompresoru v místě spojení plovoucího kroužku (7) a závitové ucpávky (8) s vratným závitem, směrovaným do směšovacího prostoru (16).
2. 2. Bezdotyková hřídelová ucpávka podle bodu 1, vyznačující se tím, že průchozí otvor (13) z první ucpávkové komory (10) je vyveden do axiální těsnící spáry (14) tak, že ji rozděluje na vnitřní část (14a) a vnější část (14b).
3. 3. Bezdotyková hřídelová ucpávka podle bodu 1 , vyznačující se tím, že průchozí otvor (13) z první ucpávkové komory (10) je vyveden za vnější konec axiální těsnící spáry (14) plovoucího kroužku (7) před vysokotlaké ložisko (21).
4. 4· Bezdotyková hřídelová ucpávka podle bodu 1 až 3 vynačující se tím, že na závitové ucpávce_8_ je navlečen s ní radiálně pohyblivý těsnící element (9a), který zapadá s radiální i axiální vůlí do radiální drážky, vytvořené na styčné ploše vnitřní stěny (4) tělesa (1) ucpávky se závitovou ucpávkou (8).
5. 5. Bezdotyková hřídelová ucpávka podle bodu 1 až 4 vyznačující se tím, že v druhé ucpávkové komoře (11) je uložen axiálně pružící element pro zvýšení těsnícího účinku plovoucího pouzdra (2) vůči styčným částem tělesa (1) ucpávky.