Уплотнения газовых турбин. Лабиринтные уплотнения Лабиринтное уплотнение вала

Стационарные корпуса SNL серий 30, 31 и 32 выпускаются с различными стандартными уплотнительными решениями.

В таблице 1 представлены характеристики и информация о применимости каждого уплотнительного решения. Подробная информация представлена ниже. Эта информация должна использоваться только в качестве рекомендаций, которые не могут заменить испытания уплотнений в реальных условиях эксплуатации.

Лабиринтные уплотнения (TS ..)

Для областей применения с высокими частотами вращения или экстремальными температурами SKF рекомендует использовать лабиринтные уплотнения (рис. 1). Установленные на вал лабиринтные кольца образуют многоступенчатое лабиринтное уплотнение с канавками под уплотнение в корпусе. Полый шнур из силиконового эластомера, поставляемый вместе с кольцом, удерживает кольцо на валу.

Таконитовые уплотнения с осевым лабиринтом (TK ..)

Для подшипниковых узлов, которые работают в сильнозагрязнённых средах, например, в горнодобывающем оборудовании, рекомендуется использовать заполняемые пластичной смазкой таконитовые уплотнения (рис. 2). Пластичная смазка повышает эффективность уплотнений и увеличивает срок их срок службы.

На вращающемся кольце лабиринтного уплотнения устанавливается V-образное уплотнение, которое контактирует с неподвижным кольцом лабиринтного уплотнения. Они могут повторно смазываться через пресс-маслёнку, установленную в неподвижном кольце лабиринтного уплотнения.

Осевое смещение вала относительно корпуса ограничено величиной ±2 мм для валов диаметром до 200 мм и величиной ±4 мм для валов большего диаметра.

Уплотнения для смазывания маслом

Масляные уплотнения состоят из неподвижной части, которая устанавливается в корпусе, и лабиринтного кольца, которое вращается вместе с валом. Лабиринтное кольцо удерживается на валу с помощью двух полых шнуров из силиконового эластомера, которые также предотвращают утечку масла (

В высокооборотных центробежных насосах на высокие давления на уплотнениях рабочего колеса дросселируются большие (более 10 МПа) перепады давления. При этом важной и трудной задачей является выбор уплотнений, которые при достаточной простоте и надежности обеспечивали бы минимальные объемные потери и допустимые вибрации ротора во всем диапазоне рабочих частот вращения.

В насосах для перекачки жидкостей, способных возгораться от повышения температур в местах трения ротора о статор, вопросы снижения вибраций и обеспечения бесконтактной работы приобретают первостепенное значение. В этих случаях устранения возможных контактов в уплотнении колеса пытаются достичь за счет увеличения радиального зазора до 0,5-1,0 мм, а ограничить протечки - за счет лабиринтов с перекрывающимися гребнями (рис. 6.18). Однако опыт паротурбостроения , а также испытания подобных уплотнений на масле показали, что они способны возбуждать автоколебания ротора с большими амплитудами, исключающими возможность нормальной эксплуатации насоса.

Рис. 6.18. Лабиринтные уплотнения рабочего колеса турбонасосного агрегата: 1 - основной диск; 2 - покрывающий диск

В последнее время в центробежных компрессорах высокого давления начали применять специальные лабиринтные уплотнения, получившие название сотовых по виду ячеистой структуры уплотняющего элементу (рис. 6.19, а). Соты образованы гофрированными лентами из стальной коррозионно-стойкой фольги. Сотовые элементы крепятся к корпусу втулки-основания и соединяются между собой методом высокотемпературной вакуумной пайки порошковыми припоями. Благодаря ячеистой структуре уплотняющий элемент обладает большой жесткостью и не сминается при больших перепадах давления. Глубина ячеек 4-6 мм, размер грани 2-4 мм, толщина фольги 0,05-0,1 мм. Малая толщина ленты и улучшенный теплоотвод уменьшают опасность задиров, что позволяет делать уплотнение с малыми радиальными зазорами и тем самым снижать протечки.

Своеобразным гибридом лабиринтного и сотового уплотнений является уплотнение (рис. 6.19, б), на статорной втулке которого выфрезерованы серповидные лунки . Такие лунковые уплотнения проще в изготовлении, чем сотовые, и в то же время обладают большей гидростатической жесткостью.

Рис. 6.19. Конструкции уплотнений:
а - сотовое; б - лунковое; в - лабиринтное с перекрывающимися гребнями; г- гладкое щелевое

А. Н. Гулый провел сравнительные испытания трех типов лабиринтных уплотнений, показанных на рис. 6.19, и получил как расходные характеристики, так и коэффициенты гидростатической жесткости. Последние определены методом оценивания параметров по экспериментальным частотным передаточным функциям неуравновешенного ротора, вращающегося в соответствующем уплотнении.

Все испытанные уплотнения имели длину 20 мм, диаметр 70 мм и средний радиальный зазор 0,22 мм. Размер ячейки сотового уплотнения по ширине (между гранями) и глубине - 3 мм, толщина ленты 0,4 мм. Лунки (восемь по окружности и четыре по длине) имели радиус 15 мм, глубину 5 мм, ширину 3,5 мм и располагались в шахматном порядке. Ширина перемычек по длине и окружности соответственно равна 1,5 и 0,5 мм. Лабиринтные уплотнения, показанные на рис. 6.19, в, испытывались при различном взаимном положении перекрывающихся гребней и при различных радиальных зазорах (рис. 6.20).

Рис. 6.20. Варианты лабиринтных уплотнений

В качестве эталона для оценки расходных и жесткостных характеристик принято гладкое щелевое уплотнение с той же длиной и с тем же радиальным зазором (рис. 6.19, г).

Лабиринтное уплотнение

лабиринтовое уплотнение, один из распространённых типов уплотнений (См. Уплотнение), бесконтактное устройство между двумя или несколькими деталями, находящимися в движении одна относительно другой. Состоит из ряда чередующихся узких щелей (или зазоров) и расширительных камер. Наиболее часто применяется для уплотнения пространства между вращающимся валом и неподвижным корпусом. Л. у. препятствует перетеканию жидкости (смазки) или газа, позволяет применять большие скорости вращения, надёжно работает при высоких температурах.

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .

Смотреть что такое "Лабиринтное уплотнение" в других словарях:

Простой формы Лабиринтное уплотнение это уплотнение вала, представляющее собой бесконтактное уплотнение в виде малого зазора сложной извилистой формы. Уплотняющее действие основывается на удлинении пути уплотнения благодаря попеременному… … Википедия

лабиринтное уплотнение - — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN labirinth packinglabyrinth seallabyrinth gland …

лабиринтное уплотнение - labirintinis sandarinimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Nesąlytinis sandarinimas dviejų ar kelių detalių, kurios juda viena kitos atžvilgiu. Tepalo tekėjimą sulaiko siauras vingiuotas plyšys, esantis tarp tų detalių. Dujoms tekėti… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Лабиринтовое уплотнение, бесконтактное уплотнение между двумя или неск. деталями, движущимися одна относительно другой. Л. у., предотвращающее вытекание смазки, имеет узкую извилистую щель (лабиринт) между подвижной и неподвижной деталями; Л. у … Большой энциклопедический политехнический словарь

лабиринтное уплотнение - Бесконтактное уплотнение при помощи ряда последовательно расположенных камер, разделенных кольцевым зазором, создающих сопротивление движению воздуха или газа через зазор … Политехнический терминологический толковый словарь

верхнее лабиринтное уплотнение ротора - — Тематики нефтегазовая промышленность EN top labyrinth seal of rotary table … Справочник технического переводчика

Лабиринтное уплотнение вала относится к бесконтактным уплотнительным устройствам лабиринтного типа для герметизации валов машин. В лабиринтном уплотнении зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками. Зоны расширения образованы установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими смежными гофрами с торцами противостоящих втулок. Изобретение упрощает конструкцию устройства. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесконтактным уплотнительным устройствам лабиринтного типа для герметизации валов машин. Из анализа уровня техники известны бесконтактные уплотнения с кольцевыми канавками на наружной поверхности вала (см. кн.: Васильцов Э.А. "Бесконтактные уплотнения", Л., Машиностроение, 1974, с. 14, табл. 1). Наиболее близким аналогом (прототипом) является уплотнение (источник тот же, с. 47, рис. 36), содержащее корпус и размещенный с радиальным зазором в цилиндрическом отверстии корпуса вал, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые проточки прямоугольного профиля, образующие с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока. Недостаток устройства - низкая эффективность герметизации в ряде случаев применения: при окружной скорости менее 10 м/с, давлении более 0,5 мПа, при работе на маловязких жидкостях типа керосина. Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование конструкции устройства. Технический результат от использования изобретения заключается в повышении герметизации устройства, в расширении возможностей его применения. Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном устройстве, включающем корпус и размещенный в цилиндрическом отверстии корпуса вал с выполненными на его наружной поверхности кольцевыми цилиндрическими проточками, образующими с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока, зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками, а зоны расширения установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими гофрами с противостоящими торцами смежных втулок. Доказательство достижения технического результата будет рассмотрено ниже. Предлагаемое устройство изображено на фиг. 1 (продольный разрез) и фиг. 2 (вид по А на фиг. 1, развертка вала). Устройство состоит из корпуса 1, в цилиндрическом отверстии 2 которого с радиальным зазором 3 установлен вал 4. На валу 4 закреплены с упором в его бурт 5 и крепежный элемент 6 (например, гайку на валу 4) кольцевые втулки 7, образующие с корпусом 1 зоны сужения 8, и чередующиеся с ними шайбы 9, размещенные между втулками 7 в зонах расширения 10. Шайбы 9 выполнены тонкостенными с гофрированными вдоль окружности торцами. Шайбы 9, одна или несколько, могут иметь различную форму (фиг. 2, варианты исполнения гофрированных шайб 9) - волнообразную, зигзагообразную, пилообразную и пр. Шайбы 9 своими выступами 11 контактируют с противостоящими торцами смежных втулок 7. При этом радиальные размеры втулок 7 и шайбы 9 одинаковы (фиг. 1). Между крепежным элементом 6 и валом 4 установлена регулировочная прокладка 12, обеспечивающая локальное контактирование между собой втулок 7 и шайб 9 с необходимым из конструктивных соображений осевым поджатием после сборки устройства. Устройство работает следующим образом. Поток рабочей среды, попадая в зоны расширения 10, изменяет направление движения с образованием вихрей, турбулизируется. Наличие в зонах расширения гофрированных шайб 9 приводит дополнительно к механическому воздействию на шток, поскольку шайбы 9 перекрывают тракт вдоль проточки выступами 11 (гофрами) и выталкивают рабочую среду в зазор 3, аналогично действию центробежного лопаточного аппарата. Это приводит к дополнительному возмущению потока, турбулизации, повышает гидравлическое сопротивление тракта, способствует уменьшению утечки через уплотнение. Оптимальная конфигурация гофрированных шайб 9 подбирается экспериментально в зависимости от свойств рабочей среды, размеров устройства, оборотов вала, параметров потока и технических требований к уплотнению. Устройство не представляет технических трудностей для изготовления известными приемами металлообработки (мехобработка, штамповка и др.).

Формула изобретения

Лабиринтное уплотнение вала, включающее корпус и размещенный в цилиндрическом отверстии корпуса вал с выполненными на его наружной поверхности кольцевыми цилиндрическими проточками, образующими с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока, отличающееся тем, что зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками, а зоны расширения - установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими гофрами с противостоящими торцами смежных втулок.

Материал
стандарт внутреннего кольца: низкоуглеродистая сталь
стандарт внешнего кольца: алюминий - GD AI Si 12

Другие материалы- по запросу

Технология изготовления

Лабиринтные уплотнения - ранее называемые уплотнениями Лейденфроста или манжетами МИНИ, изготовлены по следующей технологии: целиком обточенное внутренне стальное кольцо, вставленное в заготовку из формованного алюминия. В данной конструкции, выточенной и обработанной на фрезерном станке в соответствии с типом уплотнения "L" или "M", при вращении колеса возникает радиальное давление. Таким образом, создается радиальное расширение мягкого алюминиевого кольца, что ведет к появлению лабиринтного зазора между внутренним и внешним кольцами. Данная технология изготовления позволяет добиться абсолютной идентичности профилей внутреннего и внешнего колец. Оба кольца неотделимы друг от друга и неразборны. GMN использует различные виды профилей для всевозможных размеров уплотнений, как минимум, с тремя гребнями.

Принцип уплотнения

Основной принцип лабиринтного уплотнения заключается в его геометрической форме, которая создает препятствия в виде поворотов для загрязняющих веществ на пути к проникновению в уплотнение. Важной особенностью эффективности бесконтактного уплотнения является центробежная сила, возникающая при вращении и направленная на радиальный выброс загрязняющих веществ до их проникновения в уплотнительную систему. При высокой окружной (периферийной) скорости внутри уплотнения создается воздушный барьер, не допускающий проникновения посторонних загрязняющих веществ (напр., пыли или жидкости). Лабиринтные уплотнения не предназначены для защиты от высоких уровней жидкостей и от перепадов давления между обеими сторонами уплотнения. Перепад давления может быть снижен, но не устранен.

Конструкция уплотнений типа "M" - с дренажной канавкой

В конструкцию уплотнения типа "M" входит дренажная канавка на поверхности внешнего кольца, служащая для выброса случайно проникающих жидкостей в кольцевую канавку (узла в котором установлено уплотнение), ведущую вниз к дренажному отверстию, для вывода жидкостей наружу или в резервуар в зависимости от устройства.

Внимание должно уделяться поперечному сечению канавки и дренажного отверстия во избежание обратного хода жидкости.

Осевой и радиальный зазор

Информация об осевых зазорах в каталогах указывает на полное осевое движение внутреннего и внешнего колец уплотнения относительно друг друга; от одного конечного положения к другому. Как правило, уплотнения устанавливаются на одном уровне – таким образом осевой припуск может отклоняться в том или ином направлении. Осевой и радиальный зазоры почти одинакового размера. Они имеют почти одинаковые значения и эти значения связаны между собой. Вы можете найти имеющиеся зазоры определенных размеров на страницах с техническими данными на вкладке «выбор продукции».

Ограничение скорости
Лабиринтные уплотнения GMN напрессованы на вал с определенным значением прессовой посадки. Вследствие центробежной силы внутреннее кольцо может соскочить с вала. Нижеприведенная диаграмма демонстрирует ограничения скорости в зависимости от размера.

Примеры повышения эффективности уплотнения

проблема: жидкость разбрызгивается прямо на уплотняемый зазор
решение: Необходимо установить диск перед уплотнением в месте его вращения на валу. Внимание должно уделяться достаточному пространству между уплотнением и диском для свободного стока профильтрованной жидкости без ее оттока назад в уплотнение.

проблема: большое количество жидкости в узлах уплотнения
решение: Пожалуйста, установите дренажные канавки (дренажную площадь) и отверстия перед уплотнением во избежание обратного хода жидкости.
Используйте уплотнения типа "M" с точно рассчитанной дренажной канавкой и дренажным отверстием.
Канавки уплотнения типа "M" могут быть использованы для повышения эффективности уплотнения при использовании системы продува для выброса проникающей жидкости.

проблема: огромное количество жидкостей – перепады давления
решение: Необходимо оставить достаточно места для монтажа уплотнения (уплотнительной системы), для возможности использования рядом двух лабиринтных уплотнений с параллельной проставкой шириной как минимум 0,5 мм между ними.
Таким образом, посторонние (проникающие) жидкости стекают вниз и по кольцевой канавке подают в дренажное отверстие меду двумя уплотнениями.