Классификация уплотнений по месту установки в турбине. Конструкции лабиринтовых уплотнений.

В табл. 18.1 приводятся ориентировочные границы применения уплотнений по скоростям скольжения (столбец 4). температурам (столбец 5). давлениям (столбец б), а также по герметичности (столбец 7) причем герметичность оценивается эффективным зазором . Заметим, что в большинстве случаев определяется экспериментально через измеренную утечку.

В первой строке табл. 18.1 представлены лабиринтовые уплотнения, у которых гидравлическое сопротивление утечкам выполняется многократным чередованием щелей (зазоров) и расширительных камер при отсутствии контакта между подвижной (вращающихся) и неподвижной частями уплотнения.

Во второй строке табл. 18.1 представлены щеточные уплотнения, являющиеся комбинацией лабиринтного и щеточного уплотнений В этих уплотнениях вход воздуха в каждую щель лабиринтного уплотнения загромождается проволочными щетками. упруго скользящими по вращающейся части уплотнения- Щетки увеличивают гидравлическое сопротивление утечкам на 20...40%.

В третьей строке табл. 18.1 представлены графитовые (или из других материалов) воздушные (газовые) уплотнения, у которых на каждом режиме работы машины, для уменьшения утечки воздуха, автоматически минимизируется торцевой зазор между вращающейся и неподвижной частями уплотнения и они работают на воздушной (газовой) смазке толщиной 5...10 мкм. В этих бесконтактных уплотнениях невращающаяся часть уплотнения имеет некоторую свобод) осевых перемещений для того, чтобы отслеживать изменения (хотя и небольшие ~0,2...2.5 мм) положений вращающейся части уплотнения.

В четвертой строке табл. 18.1 представлены графитовые контактные уплотнения В этих уплотнениях произведение давления Р в контакте на скорость скольжения V не должно превышать 50 МПа×м/с.

Кроме того, сама скорость скольжения не дол­жна превышать 100 м/с, а температура уплотняемой среды должна быть не выше 400°С (673 К).

Требования к поверхностям уплотнения такие же. как к поверхностям уплотнений третьей строки.

В пятой строке табл. 18.1 представлены уплотнения поршневыми кольцами, сальниками с металлической набивкой. Кроме ГТД поршневые кольца широко применяют во многих областях машиностроения, в частности, в поршневых дви­гателях. Они применяются до средних скоростей скольжения порядка 15…80 м/с и требуют смазки.

В шестой строке табл. 18.1 представлены притертые поршневые пары (плунжеры) и сальники с мягкой набивкой. Применение сальников с мягкой набивкой ограничивается относительной скоростью скольжения 2...3 м/с и температурой 20...50°С (293...323К).

В седьмой строке табл. 18.1 представлены уплотнения кожаными манжетами, резиновыми разжимными кольцами и т.п.

Конструкция лабиринтных уплотнений

Существуют разные виды лабиринтных уплотнений (см. рис. 18.5).

Самое простое, но наименее эффективное из всех лабиринтных уплотнений - прямоточное (см. рис. 18.5 а). Расположение гребешков под углом к потоку несколько повышает его эффективность (см. рис. 18.5 б).

При расположении гребешков на поверхности с уступами или наклонной поверхности к эффекту полезных потерь при дросселировании гребешками, добавляются потери от изменения направления потока, что способствует уменьшению утечек (см. Рис. 18.5 д) и т.д.

Рисунок 18.5. Разновидности конструкций лабиринтных уплотнении:

а – с прямыми гребешками; б – с наклонными гребешками; в – с уступами напротив гребешков; г – с уступами во впадинах гребешков,
д – с наклонными ступенчатыми гребешками