RU178144U1

RU178144U1 - Centrifugal compressor rotor shaft seal assembly

Info

Publication number: RU178144U1
Application number: RU2017120014U
Authority: RU
Inventors: Владимир Борисович Дубинин; Евгений Владимирович Дубинин
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2018-03-26

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к уплотнениям валов центробежных компрессоров общего назначения для сжатия воздуха или технологических компрессоров для сжатия инертных газов и позволяет повысить эффективность удаления масла из радиального зазора по валу, за счет повышения капиллярности гидростатического масляного затвора. Узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора содержит газовое уплотнение и гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и внешней стенок, выполненных с дренажными отверстиями, во внутреннем пространстве которого между стенками со стороны уплотняемого вала коаксиально ему установлен кольцевой элемент из материала с высокой гидрофильностью, при этом дренажное отверстие во внутренней стенке выполнено с большим диаметром, чем диаметр дренажного отверстия, выполненного во внешней стенке. 1 ил.The utility model relates to the field of engineering, in particular to the shaft seals of general-purpose centrifugal compressors for compressing air or process compressors for compressing inert gases and can improve the efficiency of oil removal from the radial clearance along the shaft, by increasing the capillarity of the hydrostatic oil shutter. The centrifugal compressor rotor shaft seal assembly comprises a gas seal and a hydrostatic oil shutter consisting of internal and external walls made with drainage holes, in the inner space of which an annular element made of a material with high hydrophilicity is coaxially mounted between the walls of the shaft being sealed, and the drainage the hole in the inner wall is made with a larger diameter than the diameter of the drainage hole made in the outer wall. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к уплотнениям валов центробежных компрессоров общего назначения для сжатия воздуха или технологических компрессоров для сжатия инертных газов.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to the shaft seals of general-purpose centrifugal compressors for compressing air or process compressors for compressing inert gases.

Узел уплотнения вала ротора, ограничивающий или исключающий утечки рабочего газа и попадание смазки в проточную часть является одним из основных узлов компрессоров с принудительной смазкой.The rotor shaft seal assembly, limiting or eliminating working gas leaks and the ingress of lubricant into the flow part, is one of the main compressor assemblies with forced lubrication.

Известен узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора, содержащий установленное в корпусе подшипника между его опорной втулкой и проточной частью компрессора газовое уплотнение, включающее уплотнительные кольца и проставки, жестко закрепленный на газовом уплотнении гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и внешней стенок, ограничивающих внутреннюю кольцевую полость, открытую в сторону вала и сообщенную с внутренней полостью корпуса подшипника через дренажное отверстие, выполненное во внешней стенке, и с проточной частью компрессора через отверстие, выполненное во внутренней стенке (Патент РФ №2614297, опубл. 24.03.2017).A known assembly of the shaft seal of the rotor of a centrifugal compressor, comprising a gas seal installed in the bearing housing between its support sleeve and the compressor flow part, including sealing rings and spacers, a hydrostatic oil seal rigidly fixed to the gas seal, consisting of an inner and an outer wall defining an inner annular cavity open towards the shaft and communicated with the internal cavity of the bearing housing through a drain hole made in the outer wall, and with rotochnoy part of the compressor through an opening formed in the inner wall (RF Patent №2614297, publ. 24.03.2017).

В указанной конструкции масляного затвора отвод масла из радиального зазора по валу производится через смачивание маслом только двух внутренних поверхностей стенок затвора, что на определенных режимах работы насоса оказывается не достаточно эффективным.In the indicated design of the oil shutter, the oil is removed from the radial clearance along the shaft by wetting only two internal surfaces of the shutter walls with oil, which is not effective enough at certain pump operation modes.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности отвода масла из радиального зазора по валу, за счет повышения капиллярности гидростатического масляного затвора, а также за счет повышения интенсивности отвода масла из его внутреннего пространства.The problem the utility model aims to solve is to increase the efficiency of oil drainage from the radial clearance along the shaft, by increasing the capillarity of the hydrostatic oil seal, and also by increasing the intensity of oil drainage from its internal space.

Технический результат достигается тем, что узел уплотнения вала центробежного компрессора, содержащий установленное в корпусе подшипника между его опорной втулкой и проточной частью компрессора газовое уплотнение, включающее уплотнительные кольца и проставки, и жестко прикрепленный к корпусу уплотнения гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и наружной стенок, выполненных с дренажными отверстиями, дополнительно содержит кольцевой элемент из материала с высокой гидрофильностью, размещенный между стенками масляного затвора коаксиально уплотняемому валу, при этом дренажное отверстие во внутренней стенке выполнено с большим диаметром, чем диаметр дренажного отверстия, выполненного во внешней стенке.The technical result is achieved by the fact that the shaft seal assembly of the centrifugal compressor, comprising a gas seal installed in the bearing housing between its support sleeve and the compressor flow part, including sealing rings and spacers, and a hydrostatic oil seal rigidly attached to the seal housing, consisting of internal and external walls made with drainage holes, further comprises an annular element of a material with high hydrophilicity, placed between the walls of the oil Seal coaxially about the shutter shaft, wherein the drain hole in the inner wall formed with a larger diameter than the diameter of the drain hole formed in the outer wall.

Установка между стенками масляного затвора коаксиально уплотняемому валу кольцевого элемента из материала с высокой гидрофильностью позволяет повысить капиллярность масляного затвора, повышая тем самым эффективность отвода масла из радиального зазора по валу.The installation of an annular element made of a material with high hydrophilicity between the walls of the oil shutter of the coaxially sealed shaft of the oil makes it possible to increase the capillarity of the oil shutter, thereby increasing the efficiency of oil removal from the radial clearance along the shaft.

Выполнение дренажного отверстия во внутренней стенке с большим диаметром, чем диаметр дренажного отверстия, выполненного во внешней стенке, способствует повышению эффективности отвода масла через каппиляры между стенками масляного затвора при равных кольцевых зазорах между валом и внутренними радиальными расточками стенок.The implementation of the drainage hole in the inner wall with a larger diameter than the diameter of the drainage hole made in the outer wall, improves the efficiency of oil drainage through the capillaries between the walls of the oil seal with equal annular gaps between the shaft and the inner radial bores of the walls.

Полезная модель поясняется графически, где на фиг.1 представлен узел уплотнения вала ротора центробежного компрессора.The utility model is illustrated graphically, in which Fig. 1 shows a rotor shaft seal assembly of a centrifugal compressor.

Узел уплотнения содержит газовое уплотнение 1, размещаемое в корпусе подшипника 2 между опорной втулкой 3 и проточной частью 4, которое представляет собой размещенный в корпусе пакет из уплотнительных колец и проставков, а также гидростатический масляный затвор, состоящий из внутренней и наружной стенок 5 и 6 и дистанционной шайбы, образующих пакет уплотнения. Данный пакет жестко закреплен на газовом уплотнении 1. Благодаря дистанционной шайбе между стенками 5 и 6 образован зазор 6, в котором со стороны вала 7 коаксиально ему установлен кольцевой элемент 8, выполненный и материала с высокой гидрофильными свойствами. Во внутренней стенке 5 выполнено дренажное отверстие 9, а в наружной стенке 6 выполнено дренажное отверстие 10, при этом отверстие 9 выполнено с большим диаметром, чем отверстие 10.The seal assembly comprises a gas seal 1, placed in the bearing housing 2 between the support sleeve 3 and the flow part 4, which is a package of sealing rings and spacers placed in the housing, as well as a hydrostatic oil seal, consisting of inner and outer walls 5 and 6, and spacers forming a seal pack. This package is rigidly fixed to the gas seal 1. Due to the distance washer between the walls 5 and 6, a gap 6 is formed in which an annular element 8 is made coaxially to it from the shaft 7 and is made of a material with high hydrophilic properties. A drainage hole 9 is made in the inner wall 5, and a drainage hole 10 is made in the outer wall 6, while the hole 9 is made with a larger diameter than the hole 10.

Работа масляного затвора осуществляется следующим образом.The operation of the oil shutter is as follows.

При подготовке к пуску компрессора или его останове маслосистемой компрессора осуществляется подача масла, которая попадает на поверхность вала 7 и под действием смачивания распространяется в направлении газового уплотнения 1. Попадая в радиальный кольцевой зазор а, между цилиндрической поверхностью вала 7 и внутренними расточками стенок 5 и 6, масло за счет капиллярности в зазоре, а стремится заполнить весь его объем. Гидравлическое сопротивление зазора а и капиллярность зазора 6 препятствует продвижению масла в сторону проточной части. Дополнительная защита от пропусков масла в сторону проточной части обеспечивается на счет силы поверхностного натяжения жидкости с внешней стороны внутренней стенки 5.In preparation for compressor start-up or shutdown by the compressor oil system, oil is supplied that enters the surface of the shaft 7 and, under the action of wetting, spreads in the direction of the gas seal 1. Once in the radial annular gap a, between the cylindrical surface of the shaft 7 and the inner bores of the walls 5 and 6 , oil due to capillarity in the gap, and seeks to fill its entire volume. The hydraulic resistance of the gap a and the capillarity of the gap 6 prevents the oil from moving towards the flow part. Additional protection against oil passes towards the flow part is provided due to the surface tension of the liquid from the outer side of the inner wall 5.

На режиме, когда давление в проточной части и во внутренней полости корпуса подшипника 2, находящейся со стороны втулки 3, относительно равны, масло удерживается в радиальном зазоре, а за счет силы поверхностного натяжения по внешним торцевым поверхностям стенок 5 и 6, и капиллярности в зазоре б.In the mode when the pressure in the flowing part and in the inner cavity of the bearing housing 2, located on the side of the sleeve 3, are relatively equal, the oil is held in the radial clearance, and due to the surface tension on the external end surfaces of the walls 5 and 6, and capillarity in the gap b.

В случае, когда давление газа в проточной части выше, чем давление со стороны втулки 3, избыточное давление проточной части вытесняет масло из зазора, а в сторону втулки 3, обеспечивая защищенность проточной части от попадания масла.In the case when the gas pressure in the flow part is higher than the pressure from the sleeve 3, the excess pressure of the flow part displaces the oil from the gap, and towards the sleeve 3, ensuring the protection of the flow part from oil ingress.

На режиме, при котором давление газа со стороны втулки 3 больше, чем в проточной части и поверхностного натяжения масла на внешних торцах стенок 5 и 6 для предотвращения перемещения масла в сторону проточной части становится недостаточным, герметичность в масляном затворе обеспечивается усилением отвода масла из радиального зазора, а за счет разности давлений в отверстиях 9 и 10 в стенках 5 и 6, связанного с повышением эффекта капиллярности в зазоре 6 (разница в диаметрах отверстий 9 и 10 обуславливает различное гидравлическое сопротивление в них, что способствует эффективному отводу масла через капилляры между стенками масляного затвора).In the mode in which the gas pressure from the sleeve 3 is greater than in the flowing part and the surface tension of the oil at the outer ends of the walls 5 and 6 becomes insufficient to prevent the oil from moving towards the flowing part, the tightness in the oil shutter is provided by increasing the oil drainage from the radial clearance , and due to the difference in pressure in the openings 9 and 10 in the walls 5 and 6, associated with an increase in the capillarity effect in the gap 6 (the difference in the diameters of the openings 9 and 10 causes a different hydraulic resistance in them, which contributes to the effective drainage of oil through the capillaries between the walls of the oil seal).

Из зазора 6 масло по капиллярам кольцевого элемента 8 попадает в пространство между стенками 5 и 6, где под действием гравитации перемещается в нижнюю часть масляного затвора к дренажному отверстию 10.From the gap 6, the oil flows through the capillaries of the annular element 8 into the space between the walls 5 and 6, where, under the action of gravity, it moves to the lower part of the oil shutter to the drainage hole 10.

Таким образом, полезная модель, за счет увеличения капиллярности масляного затвора, позволяет повысить эффективность отвода масла от поверхности вала.Thus, the utility model, by increasing the capillarity of the oil seal, improves the efficiency of oil drainage from the shaft surface.

Claims

1. The rotor shaft seal assembly of a centrifugal compressor, comprising a gas seal installed in the bearing housing between its support sleeve and the compressor flow part, including sealing rings and spacers, and a hydrostatic oil shutter rigidly attached to the seal housing, consisting of internal and external walls made with drainage holes, characterized in that between the walls of the oil shutter on the side of the shaft being sealed, an annular element made of a material with high hydrophilicity.

2. The seal assembly according to claim 1, characterized in that the drainage hole in the inner wall is made with a larger diameter than the diameter of the drainage hole made in the outer wall.