CS242682B1 - Shaft packing of a rotary machine namely of a turbo compressor - Google Patents

Description

Vynalez se týká ucpávky hřídele točivého stroje, zejména turbokompresoru, u něhož je nepřípustný jak únik komprimované vzdušiny, tak i vnikání atmosférického vzduchu do kompresoru.

Hřídelové ucpávky jsou jedním z velmi důležitých a konstrukčně velmi náročných elementů turbokompresoru. Vzhledem k poměrně vysoké obvodové rychlosti rotoru v místě ucpávky (cca 20 az 100 m/s) není možno aplikovat ucpávky používané u pístových kompresorů nebo u čerpadel.

Nejjednodušší situace je v tom případě, nevadí-li, když část komprimovaná vzdušiny uniká do strojovny, nebo když je určité množství vzduchu z vnější atmosféry přisáváno do komprimované vzdušiny, jak je tomu například při kompresi vzduchu. Potom 8tací použít běžné lybyrintové ucpávky, které množství pronikající vzdušiny pouze omezí pa přípustné minimum. Naopak nejslozitějsí situace vzniká v těch případech, kde není možno připustit ani únik komprimované vzdušiny ani přisávání atmosférického vzduchu, jak je tomu například u chladivových turbokompresorb, které pracují v uzavřeném okruhu nebo u turbokompreeorb, které stlačují plyny škodlivé lidskému organizmu nebo plyny, které ve směsi se vzducem jsou hořlavé ci explozivní. V takových případech je nutno, aby vnitřní prostory stroje byly od vnějších za provozu spolehlivě odděleny.

Nejcastějsím způsobem utěsněni hřídele turbokompresoru v místě jeho vývodu ze skříně statoru jsou olejové ucpávky. Pomocí oleje, jehož tlak je vyssí nežli tlak komprimované vzdušiny, je oddělována vnitřní část stroje od vnější atmosféry, přičemž množství protékajícího oleje se omezuje různými způsoby, jako je sníženi vůlí mezi rotorem a statorem na minimum, použiti různých typů třecích kroužků ci plovoucích kroužků a pod.

Hlavní nevýhoda všech mechanizmů sloužících k omezení množství oleje, které proniká ucpávkou spočívá v tom, že zvětšuje rozměry ucpávky v axiálním směru a že se ucpávka stává velmi komplikovaným uzlem, složitým jako po stránce vý** robní a montážní, tak i po stránce provozní.

242 682

S výhodou je možno použít provedení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, ze na grafitový kroužek, který je uchycen na vnitrním cele rotorového opěrného kroužku, uloženého rozebíratelně na osazení hřídele stroje, je pomocí přítlačných pružin zapuštěných v zafrázovánI vnitrního nosíce přitlačován svým čelem statorový třecí kroužek. Ten svou prstencovou částí kolmou k ose stroje zasahuje mezi vnitřní nosíc a vnější nosíc, která jsou rozebíratelně uložené na válcových centráznfch plochách tělesa ucpávky. Mezi vnějším nosičem, vnější válcovou plochou rotorového opěrného kroužku a dosedacím mezikruzím závěrného kroužku tvořícího konec ucpávky, je s vůlí uložen plovoucí kroužek.

Vnější nosič má s výhodou radiální válcové vybrání pro prstencovou část statorového třecího kroužku a na vnější válcové plose v místě odvodu tlakového oleje má příčnou drážku. V prstencové části je z montážních důvodů výhodné vytvoření axiálních otvorů pro montážní šrouby, které jsou při montáži uloženy v závitem opatřených otvorech vytvořených souose s axiálními otvory ve vnitřním nosiči, na jehož válcové plochy vrtání dosedá utěsněné, ale suvně axiální válcová část třecího kroužku.

Keěení hřídelově ucpávky podle vynálezu má výhodu především v její menší stavební délce při plně vyhovující účinnosti. Vzhledem k tomu, že turbokompresory jsou vybaveny ucpávkami po obou stranách je to důležitě, zvláště u mnohostupnových vysokootáčkových turbokompresor ti, kde ložisková vzdálenost je s oftledem na úroveň kritických otáček v některých případech rozhodujícím faktorem při návrhu stroje a určujícím faktorem pro dynamická vlastnosti stroje. Provedení ucpávky déle umožňuje snadnou a rychlou montáž a demontáž, coz ma značný vliv n$ ekonomičnost výroby a údržby. Tu příznivě ovlivňuje i relativní jednoduchost konstrukce ucpávky i její výroba. Poněkud větší únik těsnícího oleje do vnějších prostorů turbokompresoru vlivem použití plovoucího kroužku není na závadu, protože odpad oleje vyúeřuje do prostoru olejem zahlcovaných ložisek. Další výhodou řešení je i okolnost, ze ho lze použít jako konstrukční prvek v rámci kombinovaných ucpávkových systémh turbokompresorů, případně i jiných točivých strojů.

Na zkrácení stavební délky hřídelové ucpávky má zásadní vliv několik výhodných konstrukčních prvků. Vnitřní a vnější centrážní plochy vnitřního a vnějšího nosíce ucpávky nelze s ohledem na zachování potřebné přesnosti zkrátit pod určitou přípustnou hranici. Potřebného zkrácení se tedy dosahuje kromě zapuštění přítlačných pružin do vnitřního nosíce jednak tim, Že oba nosíce jsou uspořádány těsně vedle eebe a jednak tím,· že na vnějším nosiči je vytvořeno válcové vybrání pro umístění prstencové části třecího kroužku. Stavební délku pomáhá významně snížit i to, že plovoucí kroužek je svou vnitřní činnou plochou usazen přímo na válcové plose rotorového opěrného kroužku.

242 682

Pro snadnou montáž a demontáž hřídelové ucpávky je rozhodující použití snímatelneho rotorového opěrného kroužku a možnost montáže vnitřního nosiče s pružinami a třecím kroužkem jakožto montážního celku.

Provedení podle vynalezu je znázorněno na obr. 1 a 2. Na obr. 1 je celkový příčný řez ucpávkou, na obr. 2 pak detail uchycení vnitrního nosiče a třecího kroužku v jeden montážní celek.

V příkladu provedení je hřídelovou ucpávkou oddělován vnitřní prostor 1 turbokompresoru, ve kterém se nachází 'komprimovaná vzduěina od vnějšího prostoru.^, který je volné propojen s atmosférou. Rotorovou část tvoří hřídel 3. na kterém je na nenaznačený závit nasazen rotorový opěrný kroužek 4. který na svém vnitřním cele nese grafitový kroužek5.

Statorovou část tvoří především teleso 6 ucpávky, ve kterém je na vnitřní válcové centrážní*plose 7 rozebíratelné uchycen vnitřní nosíc 8 a na vnější válcové centrážní plose 9 ie rozebíratelné uchycen vnéjsí nosíc 10. Těsnění mezi télesem 6 ucpávky a oběma nosiči 8. 10 ie provedeno pomocí 0-kroužkfc 11 umístěných v drážkách 12 na obou nosících 8 a 10, činnou částí ucpávky na vnitřní straně je statorový třecí kroužek 14. který svým čelem 15 doléhá na grafitový kroužek 5. Statorový třecí kroužek 14 se skládá jednak z axiální válcové části 16 a jednak z prstencové části 17. Válcová část 16 třecího kroužku 14 ie suvně uložena ve vrtání 18 vnitřního nosíce 8. kde je utěsnění provedeno pomocí dalšího O-kroužkn 19 uloženého v drážce 20. Třecí kroužek 14 ie ke grafitovému kroužku 5 přitlacován přítlačnými pružinami 21, které se na jedné straně opíráji o prstencovou cast 17 třecího kroužku 14 a na druhé straně jsou zapuštěny v zafrézování 22 provedenému ve vnitřním nosiči 8.

Plovoucí kroužek 23. instalovaný pro omezeni prfctoku tlakového oleje na vnější stranu 2. je svou vnitřní činnou plochou 24 usazen přímo na vnější válcové plose rotorového opěrného kroužku 4. Celní činná plocha 25 plovoucího kroužku 23 se opírá o mezikruží 26 na závěrném kroužku 27. Závěrný kroužek 27 je centricky uložen na vnějším nosiči 10. Vnější nosič 10 ie zabudován těsně k vnitřnímu nosiči 8 tak, že mezi nimi zfcstává jen nepatrná mezera 28. Prstencová část 17 třecího kroužku 14 je umístěna ve válcovém vybrání 29. provedeném na vnějším nosiči 10. V tělese 6 ucpávky jsou vyvrtány otvory 30 a 31 pro odvod tlakového oleje vyústující do příčné drážky 32. upravené na válcové plose vnějšího nosíce 10. V osovém směru je vnější nosič 10 v tělese ucpávky 6 fixován kroužkem 33.

242 882

Třecí kroužek 14 dle obr. 2 je k vnitřnímu nosiči 8 uchycen pomocí montáž? nich šroubů 34 zasouvatelnvch do axiálních otvorů 35 v prstencové části 17 třečího kroužku 14 a zašroubovaných do závitem opatřených otvorů 36 ve vnitřním nosiči _8_. Montážní sruubv 34 se uvolni a odeberou teprve po usazení rotorového opěrného kroužku 4.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Hřídelová ucpávka točivého stroje, zejména turbokompresoru u něhož je nepřípustný jak únik komprimované vzdušiny, tak i vnikáni atmosférického vzduchu do stroje, obsahující těleso ucpávky, dílce ucpávkové části se zahlcováním tlakovým olejem a dílce třecí části s grafitovým kroužkem vyznačující se tím, ze na grafitový kroužek (5), který je uchycen na vnitřním cele rotorového opěrného kroužku (4) uloženého rozebíratelně na osazení hřídele (3) stroje je, pomocí přítlačných pružin (21) zapuštěných v zafrázování (22) vnitřního nosíce (8) přitlacován svým čelem (15) statorový třecí kroužek (14), který svou prstencovou částí (17) kolmou k ose (o) stroje zasahuje mezi vnitřní nosíc (8) a vnější nosič (10), které jsou rozebíratelně uložené na válcových centrázních plochách (7, 9) tělesa (6) ucpávky, přičemž mezi vnějším nosičem (10), vnější válcovou plochou rotorového opěrného kroužku (4) a dosedacfm mezikruzím (26) závěrného kroužku (27) tvořícího vnější konec ucpávky, je s vůli uložen plovoucí kroužek (23).
2. 2. Hřídelová ucpávka točivého stroje podle bodu 1 vyznačující se tím, ze vnější nosíc (10) má jednak na vnitřní části přivrácené k vnitřnímu nosiči (8) radiální válcová vybrání (29) pro prstencovou část (17) statorového kroužku (14) a jednak na vnější válcové plose v místě odvodu tlakového oleje příčnou drážku (32).
3. 3. Hřídelová ucpávka točivého stroje podle bodu 1 a 2 vyznačující se tím, ze v prstencové části (17 třecího kroužku (14) jsou pro montážní šrouby (34) vytvořeny axiální otvory (35), které jsou souosá se zavitém opatřenými otvory (36) ve vnitrním nosiči (8), na jehož válcové plochy vrtaní (18) dosedá utesne— j ně, ale suvně axiální válcová část (16) třecího kroužku (14). s