CS269412B1

CS269412B1 - Threaded Bearing Shaft Seal

Info

Publication number: CS269412B1
Application number: CS886171A
Authority: CS
Inventors: Josef Kohout
Original assignee: Josef Kohout
Priority date: 1988-09-15
Filing date: 1988-09-15
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS617188A1

Abstract

Ucpávka je tvořena tělesem a břity, které vytvářejí komory labyrintu. Stěna náběhu břitu je v podstatě kolmá na těsněný hřídel. Uhel sklonu komory Siní 35 až 45°. Břity jsou upraveny ve šroubovici.The seal consists of a body and lips that form the labyrinth chambers. The lip leading wall is essentially perpendicular to the shaft being sealed. The chamber inclination angle is 35 to 45°. The lips are arranged in a helix.

Description

Vynález ee týká závitové ucpávky hřídele ložiskového stojanu turbostroje, tvořené tělesem a břity, vytvářejícími komory labyrintu.The invention relates to a threaded shaft seal of a turbomachine bearing stand, consisting of a body and blades forming labyrinth chambers.

Pro utěsnění hřídele, vycházejícího z ložiskového stojanu turbostroje, které má zabránit pronikání oleje * olejových aerosolů z tohoto proatoru zahlceného olejem, se používá celá řada těsnicích elementů. Pomaluběžné hřídele Jsou zpravidla těsněny různými typy dotykových ucpávek, jako gumovými kroužky nebo Šňůrami. Použití těchto ucpávek Je omezeno velikostí kluzné rychlosti v kontaktní ploše a s ní souvisejícím vývinem tepla. Pro vyšší rychlosti se tedy používají bezdotyková těsnění. Jsou známy labyrintové ucpávky, opatřené stíracími břity, jejichž nevýhoda spočívá v tom, že dochází k zaplnění komůrek olejem, pronikajícím podél hřídele, a tak toto konstrukční řeSení ztrácí své funkční vlastnosti, to je těsnost. Zlepšení nepřináší ani užití odpadních drenáží, které nelze z konstrukčních důvodů do tatečně dimenzovat a které s sebou přinášejí velmi výrazný nedostatek, spočívající v komplikované výrobě a tím vysokých nákladech. Lepších funkčních vlastností se dosáhne rozdšlením labyrintové ucpávky na dvě sekce, přičemž prostor mezi sekcemi je zahlcován přetlakem plynu, obvykle vzduchem. Tím se sice zabrání pronikání aerosolů, ale za cenu konstrukčně složitého řešení, jež vyžaduje zajištění přívodu plynu, jeho tlakovou regulaci. Zpravidla je třeba upravovat vlastní návrh stroje a prodlužovat rotor. To vede ke zhoršení dynamických vlastností a ke zvětšení rozměrů stroje. Dalším známým typem bezdotykové ucpávky jsou šroubové ucpávky, pracující jako varianty šroubových čerpadel s cílem dosažení maximálního tlakového gradientu. Podstata tohoto řešení spočívá ve vytvoření několinachodé Sroubovice s profilem mělké drážky v těsněné štěrbině. Nevýhodou těchto ucpávek je velká citlivost na dodržení soustřednosti těsnicí spáry a značná funkční zár vislost na stupni zahlcení ucpávky.A number of sealing elements are used to seal the shaft coming out of the bearing stand of a turbomachine, which is to prevent the penetration of oil * oil aerosols from this oil-filled propeller. Low-speed shafts are usually sealed with various types of contact seals, such as rubber rings or cords. The use of these seals is limited by the sliding speed in the contact area and the heat development associated with it. For higher speeds, non-contact seals are therefore used. Labyrinth seals equipped with wiper blades are known, the disadvantage of which is that the chambers are filled with oil penetrating along the shaft, and thus this design solution loses its functional properties, i.e. tightness. The use of waste drains, which cannot be dimensioned precisely for design reasons and which bring with them a very significant disadvantage, consisting in complicated production and thus high costs, does not bring any improvement either. Better functional properties are achieved by dividing the labyrinth seal into two sections, with the space between the sections being filled with gas pressure, usually air. This prevents the penetration of aerosols, but at the cost of a structurally complex solution that requires ensuring the gas supply and its pressure regulation. As a rule, it is necessary to modify the machine design itself and extend the rotor. This leads to a deterioration in dynamic properties and an increase in the dimensions of the machine. Another well-known type of contactless seal is screw seals, operating as variants of screw pumps with the aim of achieving a maximum pressure gradient. The essence of this solution lies in creating a multi-stage helix with a shallow groove profile in the sealed gap. The disadvantage of these seals is their high sensitivity to maintaining the concentricity of the sealing gap and a significant functional dependence on the degree of stuffing of the seal.

Uvedené nedostatky odstraňuje závitová ucpávka hřídele ložiskového stojanu turbostroje, tvořená tělesem s břity, vytvářejícím komory labyrintu, podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že stěna náběhu břitu je v podstatě kolmá na těsněný hřídel a úhel sklonu komory činí 35 až 45°, přičemž břity jsou upraveny ve šroubovici.The above-mentioned shortcomings are eliminated by the threaded seal of the shaft of the bearing stand of a turbomachine, formed by a body with blades forming labyrinth chambers, according to the invention. Its essence lies in the fact that the leading edge of the blade is essentially perpendicular to the sealed shaft and the angle of inclination of the chamber is 35 to 45°, while the blades are arranged in a helix.

Základní výhody ucpávky podle vynálezu spočívají v tom, že si toto řešení zachovává proti průniku aerosolů vlastnosti labyrintové ucpávky, proti průniku oleje působí jako stírací břit a konfigurace se šroubovici zajišiuje zpětný transport tekutiny, čímž jsou zachovány přednosti dosavadních šroubových ucpávek. Ekonomický přínos spočívá ve snížení provozních nákladů, Jsou totiž vyloučeny ztráty oleje. Dále se zvyšuje hygiena provozu tím, že se odstraní únik oleje ze strojů. Dále je výhodné výrazné snížení ztrát v případě poruchy zařízení. Volbou vhodného typu materiálu ucpávky se výrazně sníží nebezpečí zadření hřídele v oblasti ucpávky.The basic advantages of the seal according to the invention are that this solution retains the properties of a labyrinth seal against the penetration of aerosols, acts as a wiper blade against the penetration of oil and the configuration with the helix ensures the return transport of the fluid, thus maintaining the advantages of the existing screw seals. The economic benefit lies in the reduction of operating costs, as oil losses are eliminated. Furthermore, the hygiene of the operation is increased by eliminating oil leakage from the machines. Furthermore, it is advantageous to significantly reduce losses in the event of a device failure. By choosing a suitable type of seal material, the risk of the shaft seizing in the seal area is significantly reduced.

Vynález je dále blíže popsán na příkladu provedení a podle výkresu, na němž je schematicky znázorněna geometrie břitů ucpávky.The invention is further described in more detail with reference to an exemplary embodiment and the drawing, which schematically illustrates the geometry of the seal lips.

Těleso 5. ucpávky je opatřeno břity vyčnívajícími z povrchu těsněného hřídele 2 s vůlí, danou konstrukcí stroje. Stínal náběhu břitu 4. je vytvořena v pódstaté kolmá na těsněný hřídel 2. Úhel sklonu J komory labyrintu činí 35 až 45°. Dno komory labyrintu je vhodně zaobleno. Vlastní břit 4 je vinut do vhodně orientované šroubovice. Vhodnou orientací je míněna volba pravé nebo levé šroubovice s cílem dosažení transportu tekutiny do požadovaného směru. Jak je zřejmé z výkresu, Je prostor 2 nasycený olejem oddělen tělesem ucpávky od vnějšího prostoru 8. Při rotaci těsněného hřídele 2 směrem šipky dochází k transportu tekutiny ve směru šipky rovnoběžné s těsněným hřídelem 2. Stěna X náběhu Jednotlivých břitů £ zadržuje průnik oleje 6 z prostoru 2, nasyceného olejem do vnějšího prostoru 8.The body 5 of the seal is provided with blades protruding from the surface of the sealed shaft 2 with a clearance given by the machine design. The leading edge of the blade 4 is formed almost perpendicular to the sealed shaft 2. The angle of inclination J of the labyrinth chamber is 35 to 45°. The bottom of the labyrinth chamber is suitably rounded. The actual blade 4 is wound into a suitably oriented helix. By suitable orientation is meant the choice of a right or left helix with the aim of achieving fluid transport in the desired direction. As is clear from the drawing, the space 2 saturated with oil is separated by the seal body from the external space 8. When the sealed shaft 2 rotates in the direction of the arrow, the fluid is transported in the direction of the arrow parallel to the sealed shaft 2. The leading edge X of the individual blades £ prevents the penetration of oil 6 from the space 2 saturated with oil into the external space 8.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A threaded shaft seal of a turbomachine bearing stand, formed by a body with blades forming labyrinth chambers, characterized in that the wall (1) of the leading edge of the blade (4) is substantially perpendicular to the sealed shaft (2) and the angle of inclination (3) of the chamber is 35 to 45°, with the blades (4) arranged in a helical manner.