Сальник для турбомашини містить безліч стільникових осередків, щонайменше одну кругову канавку всередині безлічі стільникових осередків і щонайменше один засіб зменшення завихрень, розташоване в зазначеній щонайменше однієї канавки. Технічний результат винаходу - поліпшення ущільнення, поліпшення стабілізації ротора, зменшення перехресного зв'язку та підвищення к.к.д. турбомашіни.3 н. і 7 з.п. ф-ли, 11 іл.
[0001] Винахід відноситься до сальникам, зокрема до стільникових сальникам для турбомашин.
[0002] Компресор являє собою машину, яка прискорює частинки газу для максимального підвищення тиску сжимаемой текучого середовища, наприклад технологічного газу, за допомогою використання механічної енергії. Компресори зазвичай використовуються в енергетичній промисловості для отримання, обробки, повторної закачування і транспортування газів різного типу. Серед типів компресорів відомі так звані відцентрові компресори, в яких встановлена на роторі крильчатка повідомляє технологічного газу відцентрове прискорення. Взагалі відцентрові компресори можна вважати частиною класу механічного обладнання, відомого як «турбомашини» або «турбінні обертальні машини».
[0003] високошвидкісних обертальним відцентровим компресорів може бути властива динамічна нестабільність ротора. Сальники таких компресорів є основним джерелом виникнення дестабілізуючих сил, що викликають нестабільність. Це особливо характерно для компресорів, що працюють з газами високої щільності під високим тиском, як при повторній закачування природного газу. В результаті сальник або сальники можуть перешкоджати роботі компресора на повній швидкості і з повним навантаженням. У більш важких випадках діють на ротор дестабілізуючі сили, створювані сальником або сальниками, можуть викликати катастрофічний відмову, що вимагає зупинки машини і дорогого ремонту.
[0004] Відомі сальники, зокрема стільникові сальники, службовці не тільки для ущільнення порівняно економічним чином, але і для демпфірування з метою протидії дестабілізуючим силам. Такі мобільні сальники часто застосовуються в відцентрових компресорах для підвищення динамічної стабільності ротора.
[0007] Установка лопатки або лопаток і / або додаткового сальника на вал ротора турбіни ускладнює конструкцію і збільшує обертову масу, що не дозволяє підвищити ККД компресора. Бажано мати сальник для турбомашини, що забезпечує краще ущільнення і кращу стабілізацію, зменшення перехресного зв'язку та підвищення к.к.д. машини.
КОРОТКИЙ ОПИС ЦЬОГО ВИНАХОДИ
[0008] Згідно варіанту здійснення винаходу сальник для турбомашини, що містить безліч стільникових осередків, щонайменше одну кругову канавку всередині зазначеного безлічі стільникових осередків і щонайменше один засіб зменшення завихрень, розташоване в цій канавці.
[0009] Згідно з іншим варіантом здійснення винаходу запропонована турбомашинах, що містить статор, ротор, що обертається щодо нього, і сальник, розташований між статором і ротором і містить безліч стільникових осередків, канавку, розташовану всередині цієї множини стільникових осередків, і щонайменше один засіб зменшення завихрень, розташоване в цій канавці.
[0010] Згідно ще одному варіанту здійснення винаходу спосіб виготовлення сальника для турбомашини, що включає освіту канавки в корпусі сальника, освіта в корпусі сальника безлічі стільникових осередків і створення в канавці щонайменше одного засобу зменшення завихрень.
КОРОТКИЙ ОПИС КРЕСЛЕНЬ
[0011], що додаються креслення, є частиною даного опису, ілюструють один або кілька варіантів здійснення винаходу і разом з описом пояснюють їх. На кресленнях:
[0012] фіг.1 зображує варіант здійснення винаходу,
[0013] Фіг.2 - частина фіг.1 в розрізі по лінії 2-2,
[0014] Фіг.3 - безліч стільникових осередків,
[0015] фіг.4 - розріз по лінії 4-4 на фіг.2,
[0016] фіг.5 - розріз по лінії A-A частини фіг.4, на якому видно конічний засіб зменшення завихрень відповідно до варіанту здійснення винаходу,
[0017] фіг.6 - канавку з бічними стінками, безліч стільникових осередків і засіб зменшення завихрень відповідно до варіанту здійснення винаходу,
[0018] фіг.7 - канавку, безліч стільникових осередків і засіб зменшення завихрень відповідно до варіанту здійснення винаходу,
[0019] фіг.8 - варіант здійснення винаходу з безліччю канавок, і
[0020] фіг.9 - варіант здійснення винаходу, в якому стільникові комірки утворені шляхом електроерозійної обробки,
[0021] фіг.10 - операції способу відповідно до варіанту здійснення винаходу і
[0022] фіг.11 - стільниковий сальник з канавкою відповідно до варіанту здійснення винаходу.
ДОКЛАДНИЙ ОПИС ПРИКЛАДІВ ЗДІЙСНЕННЯ ВИНАХОДИ
[0024] Вирази «один варіант здійснення винаходу» або «варіант здійснення винаходу» означають, що дана особливість, конструкція або характеристика, описана в цьому варіанті, відноситься щонайменше до одного варіанту здійснення винаходу. Тобто, вирази «в одному варіанті здійснення винаходу» або «в варіанті здійснення винаходу», що зустрічаються в різних місцях даного опису, не обов'язково відносяться до одного і того ж варіанту. Крім того, особливості, конструкції або характеристики можуть поєднуватися будь-яким чином в одному або декількох варіантах.
[0025] На фіг.1-4 показаний варіант виконання стільникового сальника 14 для турбомашини 10, відповідно до винаходу. На фіг.1 зображена турбомашинах 10, що має статор 12 і ротор 22. Як видно на фіг.2, стільниковий сальник 14, розташований між статором 12 і ротором 22 машини, має корпус 16, навколишній ротор 22. Зазор 17 (фіг.4) між стільниковими осередками 26 і ротором 22 служить для просочування текучого середовища до обертається блоку компресора, а також для його демпфірування.
[0026] Крім того, на фіг.2 видно, що всередині безлічі стільникових осередків 26 розташована канавка 28, що проходить по колу навколо осі 24 ротора. У варіанті здійснення винаходу, показаному на фіг.1-4, канавка 28 забезпечена щонайменше одним засобом зменшення завихрень, службовцям для протидії кругового руху технологічного газу, що проходить в осьовому напрямку між ротором 22 і корпусом 16 сальника. Як показано на фіг.2 і 4, щонайменше один засіб зменшення завихрень утворено безліччю лопаток 32 всередині канавки 28. Кожна лопатка 32 проходить в осьовому напрямку між першою боковою стінкою 34 і другий бічною стінкою 36 канавки 28.
[0027] Як видно на фіг.2 і 4, кожна лопатка 32 проходить від дна 48 канавки до її верхньої частини 56. Лопатки 32 розташовані з рівними проміжками по колу корпусу 16 сальника і мають однакову товщину. В альтернативних варіантах (не показані) лопатки 32 можуть бути розташовані по колу канавки 28 на різних відстанях один від одного і може змінюватися товщина окремих лопаток або всіх лопаток 32. Наприклад, щонайменше одна лопатка 32 може звужуватися в радіальному напрямку між дном 48 і верхньою частиною 56 канавки. Канавка може звужуватися також в осьовому напрямку, як показано на фіг.5, де щонайменше одна лопатка 32 звужується від кінця 23 корпусу 16, який розташований нижче по ходу газу, вже в кінці 21, розташованому вище по ходу газу. В альтернативному варіанті лопатка 32 може звужуватися від кінця 21 корпусу 16 до його кінця 23.
[0028] Згідно варіанту здійснення винаходу, показаному на фіг.2 і 4, верхня частина 56 канавки, верхня поверхня безлічі стільникових осередків 26 і верхня поверхня кожної лопатки 32 визначають циліндр, що має загальну вісь і діаметр, тим самим утворюючи щонайменше частину корпусу 16 сальника з наскрізним отвором постійного діаметра. Однак у деяких випадках (не показані) верхня частина 56 канавки, верхня поверхня стільникових осередків 26 і верхня поверхня кожної лопатки 32 можуть бути розташовані по-іншому. Наприклад, верхня поверхня стільникових осередків 26 може визначати циліндр з діаметром, не рівним діаметру циліндра, що визначається верхніми поверхнями лопаток 32. Як показано на фіг.2 і 4, глибина 42 канавки 28 більше висоти 38 стільникових осередків 26. Висота 44 кожної лопатки 32 теж більше висоти 38 стільникових осередків 26. Фахівцям повинно бути зрозуміло, що такі зміни канавки 28, стільникових осередків 26 і лопаток 32 не є обов'язковими і описані лише як приклад.
[0029] Як показано на фіг.2,4 і 6, канавка 28 має першу бічну стінку 34 і другу бічну стінку 36, що утворюють однакові паралельні кругові доріжки навколо корпусу 16 сальника. Як видно на фіг.6, обидві бічні стінки 34 і 36 відокремлені від цілих стільникових осередків 58 граничної зоною 59 сталої ширини 60.
[0030] В альтернативному варіанті здійснення винаходу корпус сальника може не мати зазначеної граничної зони. Наприклад, на фіг.7 показано, що обидві бічні стінки 134 і 136 примикають до неповним стільниковим осередкам 158. Крім того, як видно на фіг.7, лопатки 132 можуть мати однакову товщину, рівну половині ширини стільникового осередку, тобто половині відстані між двома паралельними сторонами стільникового осередку.
[0031] На фіг.8 показаний інший варіант виконання корпусу 316 сальника, що має першу канавку 328 і другу канавку 330, кожна з яких знаходиться всередині безлічі стільникових осередків 326. Перша канавка 328 і друга канавка 330 містять засіб зменшення завихрень у вигляді безлічі лопаток 332 .
[0032] Як показано на фіг.1-8, безліч стільникових осередків 26, канавка 28, розташована всередині безлічі стільникових осередків, і засіб зменшення завихрень, наприклад лопатки 32, розташовані в канавці 28, можуть мати конфігурацію, що забезпечує ущільнення, стабілізацію вала ротора і запобігання завихрень в сальнику для турбомашини. Відповідно, сальник 14 створює краще ущільнення, зменшує перехресну зв'язок і підвищує к.к.д. турбомашини в порівнянні з відомими сальниками для турбомашин.
[0033] На фіг.9 показаний ще один варіант здійснення винаходу, в якому корпус 416 сальника містить безліч стільникових осередків 426, які можуть бути утворені за допомогою процесу електроерозії. У цьому процесі корпус 416 сальника закріплюють в початковому положенні 430 і створюють в ньому перший ряд стільникових осередків. Потім корпус 416 встановлюють в інше кутове положення і додають до першого ряду іншої ряд стільникових осередків. Ці операції з поворотом корпусу 416 навколо осі продовжують до досягнення кінцевого положення 440. Після закінчення процесу обробки може залишатися буферна область 450. Управління процесом виготовлення в варіанті, показаному на фіг.9, здійснюється таким чином, що в корпусі 416 сальника утворюються тільки цілі стільникові осередки 426.
[0034] Відповідно до винаходу в способі виготовлення корпусу 416 сальника спочатку в корпусі 416 шляхом механічної обробки створюють канавку 28, показану на фіг.5. Механічну обробку можна проводити так, що в ході її утворюється безліч лопаток 32. Зокрема, канавку 28 можна створювати окремими ділянками, так що стінка між кожними суміжними ділянками утворює лопатку 32. Після утворення канавки 28 і лопаток 32 шляхом електроерозійної обробки створюють безліч стільникових осередків 26, як описано вище з посиланням на фіг.9, при цьому між цілими стільниковими осередками 26 і канавкою 28 утворюється гранична зона 59 з шириною 60, рівній ширині граничної зони 470, утвореної по колу безлічі стільникових осередків 4 26 (фіг.9).
[0035] На фіг.10 представлені операції способу 1000 виготовлення сальника для турбомашини. Спосіб включає освіту +1002 канавки в корпусі сальника, освіта 1004 безлічі стільникових осередків в корпусі сальника і створення 1006 в канавці щонайменше одного засобу зменшення завихрень. Ці операції можуть виконуватися в будь-якому порядку або одночасно.
[0036] Описані вище варіанти представлені для ілюстрації винаходу і не обмежують його обсяг, який визначається формулою винаходу. Конструктивні елементи і операції способу, зазначені в описі, не є обов'язковими для цього винаходу, якщо це не обумовлено.
1. Сальник для турбомашини, що містить:
безліч стільникових осередків,
щонайменше одну кругову канавку всередині зазначеного безлічі стільникових осередків і
щонайменше один засіб зменшення завихрень, розташоване в зазначеній щонайменше однієї канавки.
2. Сальник по п.1, в якому зазначена щонайменше одна канавка має першу бічну стінку, другу бічну стінку, дно і верхню частину, причому вказане щонайменше один засіб зменшення завихрень містить безліч лопаток, кожна з яких проходить між першою і другий бічними стінками і від дна канавки до її верхній частині.
3. Сальник по п.2, в якому безліч стільникових осередків розташоване на відстані від зазначеної щонайменше однієї канавки.
4. Сальник по п.2, в якому безліч стільникових осередків включає безліч неповних стільникових осередків, прилеглих до першої та другої бічних стінок зазначеної щонайменше однієї канавки.
5. Сальник по п.2, в якому кожна лопатка звужується в радіальному і / або в осьовому напрямку.
6. Сальник по п.2, в якому кожна лопатка має постійну товщину.
7. Сальник по п.6, в якому верхня поверхня безлічі стільникових осередків визначає перший циліндр, а верхня поверхня кожної з лопаток визначає другий циліндр, причому перший циліндр і другий циліндр соосни один одному і мають однаковий діаметр.
8. Сальник по п.7, в якому глибина зазначеної щонайменше однієї канавки більше висоти комірки зазначеного безлічі стільникових осередків.
9. турбомашинах, що містить:
ротор, що обертається щодо статора, і
сальник, розташований між статором і ротором,
причому сальник містить безліч стільникових осередків, канавку, розташовану всередині безлічі стільникових осередків, і щонайменше один засіб зменшення завихрень, розташоване в канавці.
10. Спосіб виготовлення сальника для турбомашини, що включає:
освіту канавки в корпусі сальника,
освіту в корпусі сальника безлічі стільникових осередків і
створення в канавці щонайменше одного засобу зменшення завихрень.