CS240708B1

CS240708B1 - Shaft's sealing

Info

Publication number: CS240708B1
Application number: CS845547A
Authority: CS
Inventors: Vit Kotrba
Original assignee: Vit Kotrba
Priority date: 1984-07-18
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS554784A1

Abstract

Ucpávka hřídele je tvořena skříní kotoučovitého tvaru, která je] volně obepíná a odděluje od sebe dva prostory s plynným prostředím o různých tlacích, které jsou uspořádané po obou bocích skříně. Skříň je částečně naplněna kapalinou, v· níž brodí kotouč, který je s hřídelem v. záběru a vzduchotěsně jej obepíná. Ucpávka hřídele je vhodná zéjména pro vysokootáčkové elektrické stroje se speciální plynovou náplní v okolí rotoru.The shaft seal consists of a disk-shaped housing that loosely encloses and separates two spaces with gaseous media of different pressures, which are arranged on both sides of the housing. The housing is partially filled with liquid, in which a disk floats, which engages with the shaft and encloses it airtightly. The shaft seal is particularly suitable for high-speed electrical machines with a special gas filling around the rotor.

Description

Vynález se týká ucpávky hřídele prochá-. zejícího stěnou, oddělující dva prtístory s plynným prostředím o různých tlacích.The invention relates to a shaft seal. separating the two spaces with the gaseous environment at different pressures.

Dosud používané tlakové ucpávky pro oddělení dvou prostorů s různými tlaky bývají obvykle provedeny jako břitové, kde na jednotlivých břitech dochází k požadovanému postupnému snižování tlaku. Presto, že bývají řazeny do několika sekcí za sebou a s kombinací odsávání, nebo přisávání mezi jednotlivými sekcemi, nedokáží tyto dva prostory od sebe dokonale tlakově oddělit. Navíc jsou výrobně pracné, technologicky náročné a rozměrné. Někdy se rovněž používají ncpávky ve tvaru uhlíkových nebo keramických kotoučů, z nichž jeden je spojen s hřídelem a druhý se skříní, přičemž plochy kotoučů k sobě těsně dosedají. Takové ucpávky jsou však velice nákladné, složité, velkých vestavných rozměrů a vlivem vzájemného tření čelních ploch jednotlivých kotoučů mají nižší životnost.The pressure seals used so far for separating two spaces with different pressures are usually made as cutting edges, where the desired gradual pressure reduction occurs on the individual cutting edges. Despite being classified in several sections in succession and with a combination of suction or suction between sections, they are unable to separate the two spaces perfectly from each other. Moreover, they are labor-intensive, technologically demanding and bulky. Carbon or ceramic discs are also sometimes used, one of which is connected to the shaft and the other to the housing, the surfaces of the discs abutting each other. However, such seals are very costly, complicated, large in built-in dimensions, and have a lower lifetime due to the mutual friction of the faces of the individual disks.

Uvedené nevýhody jsou odstraněny řešením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že ucpávka je tvořena skříní kotoučovitšho tvaru, která volně obepíná hřídel a odděluje od sebe dva prostory s plynným prostředím o různých tlacích, které jsou uspořádané po obou bocích skříně, ve směru podélně osy hřídele, přičemž skříň je částečně naplněna kapalinou, v níž brodí kotouč, který je s hřídelem v záběru a vzduchotěsně jej obepíná.The above-mentioned disadvantages are eliminated by the solution according to the invention, wherein the seal is formed by a disc-shaped housing which loosely encircles the shaft and separates two spaces with a gaseous environment of different pressures arranged along the sides of the housing in a longitudinal direction the shaft axis, the housing being partially filled with a fluid in which it wakes a disk that engages with the shaft and encircles it in an airtight manner.

Na připojeném výkrese je na obrázku znázorněn příklad provedení ucpávky v podélném řezu.In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a seal in longitudinal section is shown in the figure.

Ucpávka znázorněná na obrázku je tvořena skříní 1 kotoučovitého tvaru, která volně obepíná hřídel 2 a odděluje od sebe dva prostory 3 s plynným prostředím o různých tlacích, které jsou uspořádané po obou bocích skříně 1. Skříň 1 je částečně naplněna kapalinou 5, v níž brodí kotouč 6, který je s hřídelem 2 v. záběru a vzduchotěsně jej obepíná.The seal shown in the figure is formed by a disc-shaped housing 1 which loosely encircles the shaft 2 and separates two spaces 3 with a gaseous medium of different pressures arranged on both sides of the housing 1. The housing 1 is partially filled with liquid 5 in which it wades a disc 6 which is in engagement with the shaft 2 and encircles it in an airtight manner.

Neotáčí-li se hřídel 2, je kapalina 5 vlivem gravitace ve spodní části skříně 1, s hladinou na stavu 7, případně, při malých vzdálenostech mezi přilehlými stěnami kotouče S a skříně 1, působením kapilárních sil, na těchto stěnách ulpí. Při otáčení kotouče S je kapalina 5 třením o jeho stěny unášena a uváděna do rotace, a působením odstředivé síly vytvoří uvnitř vnějšího obvodu skříně 1 prstenec s hladinou na stavu 8. Působením odstředivé síly přenáší prstenec kapaliny 5, přesunem hladin po obou bocích kotouče 6 ze stavu 8 na stav 9, rozdíl tlaků mezi oběma prostory 3. Na obrázku je znázorněn stav, kdy tlak plynu v prostoru 3 na pravé straně skříně 1 je větší než na levé straně. Mezní hodnotou rozdílu tlaků je stav, kdy hladina prstence kapaliny 5 přestoupí okraj kotouče 6 nebo začne unikat otvorem okolo hřídele 2. Je vhodné, aby kapalina 5 měla malou viSkozitu, velké měrné, případně i výparné teplo, vysokou teplotu varu a velkou měrnou hmotnost.If the shaft 2 is not rotated, the liquid 5 is adhered to the walls due to gravity at the bottom of the housing 1, at the level 7, or at small distances between adjacent walls of the disk S and the housing 1. As the disc S is rotated, the liquid 5 is entrained and rotated by its friction against the walls, and by centrifugal force it forms a ring within the outer circumference of the casing 1 with a level at the state 8. By the action of the centrifugal force it transfers the liquid ring 5 by moving the layers on both sides of the disc 6 of state 8 to state 9, pressure difference between the two spaces 3. The figure shows a state where the gas pressure in space 3 on the right side of the housing 1 is greater than on the left side. The differential pressure limit is a condition where the liquid ring level 5 crosses the edge of the disc 6 or leaks through the hole around the shaft 2. It is desirable that the liquid 5 has a small viscosity, a large specific heat or vapor temperature, a high boiling point, and a high specific gravity.

Ucpávka podle vynálezu je vhodná zejména pro vysokootáčkové elektrické stroje točivé, kde se pro snížení aerodynamických ztrát v prostoru okolo rotoru používá náplně vodíku nebo helia v přetlaku proti okolí stroje. Na ucpávku podle vynálezu nevhodně působí nižší tlak než atmosférický, poněvadž snižováním tlaku se snižuje teplota varu pracovní kapaliny 5. Ucpávka podle vynálezu neřeší těsnost v klidovém stavu hřídele 2 a při nižších otáčkách, kdy kapalina 5 ještě nevytvořila ve skříni 1 souvislý rotující prstenec.The seal according to the invention is particularly suitable for high-speed rotating electric machines, where hydrogen or helium charges are used in the overpressure against the machine surroundings to reduce aerodynamic losses in the space around the rotor. A lower pressure than atmospheric pressure is improperly applied to the seal according to the invention because the boiling point of the working fluid is reduced by the pressure reduction 5. The seal according to the invention does not solve the tightness in the shaft 2 at a lower speed when the liquid 5 has not yet formed a continuous rotating ring in the housing 1.

Claims

SUBJECT

Shaft seal running through a wall separating two gaseous compartments at different pressures, characterized in that it is a disk-shaped housing (1) that freely encloses the shaft (2) and separates the two gaseous compartments (3) o different pressures that are

YNALEZU arranged on both sides of the housing (1), in the direction of the longitudinal axis of the shaft (2), the housing (1) being partially filled with liquid (5) in which the disc (6) wears and engages with the shaft (2); it encloses airtightly.