Уплотнение вала

 

Изобретение м. б использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения вала путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца (К) Наружное 5 и внутреннее б уплотнительные К охватывают вал 1 и установлены в расточке 2 корпуса 3 К 5, б разделяют полости низкого 7 и высокого 8 давления На участке 9 периферийной поверхности К 5 со стороны полости 7 выполнен по меньшей мере три плоские лыски 10, наклонные к оси вала 1 в сторону торцовой поверхности 11 К 5 Лыски 10 расположены на равных расстояниях относительно друг друга по окружности К 5 Участок 12 периферийной цилиндрической поверхности К 5 со стороны полости 8 снабжен теплозащитным покрытием Выполнение лысок 10 позволяет уменьшить момент гидромеханической силы в радиальной щели между валом 1 и К 5 за счет сокращения расстояния от торцового стыка со стороны полости 7 до линии действия силы 2 ил Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 J 15/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694679/29 (22) 24,05.89 (46) 30,04.91. Бюл, М 16 (71) Сумское машиностроительное научно-производственное объединение им. M. В. Фрунзе (72) В. В. Усенко, Л, В. Черепов, В. С. Марцинковский и В. И. Живица (53) 62-762(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1557403, кл. F 16 J 15/44, 1988. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Изобретение м. б использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах. Цель изобретения — повышение надежности работы уплотнения вала путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плаИзобретение относится к уплотнительным устройствам, применяющимся в различных машинах и механизмах для устранения перетеканий рабочей среды, и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах.

Цель изобретения — повышение надежности работы путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца за счет уменьшения момента гидромеханической силы, а также повышение несущей и центрирующей способностей уплотнения, На фиг, 1 представлена конструкция уплотнения вала, продольный разрез; на фиг.

2 — сечение А-А на фиг. 1,,. SU„„1645695 А1 вающего кольца (К). Наружное 5 и внутреннее б уплотнительные К охватывают вал 1 и установлены в расточке 2 корпуса 3. К 5, б разделяют полости низкого 7 и высокого 8 давления. На участке 9 периферийной поверхности К 5 со стороны полости 7 выполнен по меньшей мере три плоские лыски 1О. наклонные к оси вала 1 в сторону торцовой поверхности 11 К 5. Лыски 10 расположены на равных расстояниях относительно друг друга по окружности К 5. Участок 12 периферийной цилиндрической поверхности К 5 со стороны полости 8 снабжен теплозащитным покрытием. Выполнение лысок 10 позволяет уменьшить момент гидромеханической силы в радиальной щели между валом 1 и К

5 за счет сокращения расстояния от торцового стыка со стороны полости 7 до линии действия силы. 2 ил.

Уплотнение вала содержит охватысающие вал 1 и установленные в расточке 2 корпуса 3 с подводящим каналом 4 затворной среды наружное и внутреннее плавающее уплотнительные кольца 5, б, разделяющие полости 7. 8 низкого и высокого давления. На участке 9 периферийной поверхности наружного плавающего кольца

5 со стороны полости 7 низкого давления выполнены, по крайней мере, три плоские лыски 10, наклонные к оси вала 1 в сторону торцовой поверхности 11 кольца 5 и расположенные на равных расстояниях относительно друг друга по окружности кольца 5, а участок 12 периферийной цилиндрической поверхности наружного кольца 5 со стороны полости 8 высокого давления снабжен теплоэащитным покрытием.

1645695

77б

Уплотнение вала работает следующим образом.

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, запирающая среда (уплотнительное 5 масло) по каналу 4 подается в расточку 2 корпуса 3 под давлением, превышающим давление уплотняемого газа, омывает плавающие уплотнительные кольца 5 и 6 и при этом охлаждает их, препятствуя протечке 10 уплотняемого газа из полости высокого в полость низкого давления. После срабатывания уплотнительное масло сливается в полость низкого давления, а затем повторно направляется в расточку 2 корпуса 3. 15

Под действием давления уплотнительного масла зазор между наружным кольцом

5 и валом 1 приобретает конфуэорную форму, уменьшающуюся к полости низкого давления. Выполнение участка периферийной 20 цилиндрической поверхности наружного кольца 5 со стороны полости 8 высокого давления с теплозащитным покрытием 13 уменьшает теплоотвод и, тем самым, увеличивает нагрев данного участка и конфузор- 25 ность зазора между валом 1 и участком кольца 5 со стороны полости 8. Такое же воздействие на величину зазора оказывает выполнение лысок 10 на периферийной поверхности кольца со стороны полости низ- 30 кого давления. Лыски 10 уменьшают жесткость кольца 5 на данном участке и под действием давления уплотнительного мэсла кольцо 5 под лысками 10 прогибается и конфуэорность зазора увеличивается. 35

Кроче того, величина зазора по окружности вала приобретает синусоидальную зависимость, т. е, последовательность увеличивающихся и уменьшающихся по окружности вала 1 участков. Выполнение 40 лысок 10 позволяет уменьшить момент гидромеханической силы в радиальной щели между валом 1 и кольцом 5 эа счет сокращения расстояния от торцового стыка со стороны полости 7 низкого давления до линии действия силы, и подбором соотношения длины частей кольца 5 т. е, величины лысок

10, углов наклона к оси вала 1 можно совместить точку приложения гидромеханической силы с плоскостью торцового стыка, сведя этим момент силы к нулю, Выполнение синусоидальной формы радиального зазора позволяет уменьшить амплитуду угловых колебаний и тем самым предотвратить раскрытие торцового стыка в динамике, поскольку система плавающее кольцо 5 — жидкостной слой отстраивается при этом от резонансных частот за счет введения дополнительного демпфирования кольца 5. При угловых и радиальных перемещениях кольца 5 происходит сдавливание жидкости в зазоре, чго создает сопротивление этим перемещениям вследствие внутреннего трения в жидкости.

Формула и зобретения

Уплотнение вала, содержащее охватывающие вал и установлен><ые в расточке корпуса наружное и внутреннее плавающие уплотнительные кольца, разделяющие полости низкого и высокого давления, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы путем расширения эоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца, на участке периферийной поверхности наружного плавающего кольца со стороны полости низкого давления выполнены по меньшей мере три плоские лыски, наклонные к оси вала в сторону торцовой поверхности кольца и расположенные нэ равных расстояниях огносительно друг друга по окружности кольца, а участок периферийной цилиндрической поверхности наружного кольца со стороны полости высокого давления покрыт теплоэащитным покрытием

1645695

A-А

Составитель И. Пащенко

Техред М,Моргентал Корректор Т. Колб

Редактор В. Ковтун

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1340 Тираж 454 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5