Уплотнение вала

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в и т я - , , - в конструкциях турбомашин различных назначений для уплотнения вращающихся валов. Целью изобретения является повышение уплотнительной способности за счет увеличения участка сопротивления газового слоя в торцовом зазоре и создания дополнительного газового уплотнительного пояска В корпусе расположены аксиальноподвижное и вращающееся уплотнительные кольца На торцовой поверхности 7 вращающегося кольца выполнены канавки 9 карманы 10, уплотнительный поясок 11. В аксиально подвижном кольце выполнены каналы, выходные сечения которых расположены на одном диаметре с входными сечениями карманов 10 Канавки 9 и карманы 10 наклонены в противоположные стороны относительно друг друга При работе межд кольцами устанавливается зазор 4 ил Б-Б № С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 16 J 15/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Б-Б

10 фиг. 3

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4694948/29 (22) 24.05.89 (46) 30.04.91. Бюл. М 16 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского Научно-производственного объединения им, M. В, Фрунзе и Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники "Союзтурбогаэ" (72) Н. Д. Федоренко, В, С. Марцинковский, С. К. Лисицын, Л. В. Черепов и В. К. Кривонос (53) 62-762(088.8) (56) Патент США М 4212475, кл. F 16 J 15/34, 1979. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в

„„Я „„1645696 А1 конструкциях турбомашин различных назначений для уплотнения вращающихся валов;

Целью изобретения является повышение уплотнительной способности эа счет увеличения участка сопротивления газового слоя в торцовом зазоре и создания дополнительного газового уплотнительного пояска. В корпусе расположены аксиальноподвижное и вращающееся уплотнительные кольца. На торцовой поверхности 7 вращающегося кольца выполнены канавки

9, карманы 10, уплотнительный поясок 11.

В аксиально подвижном кольце выполнены каналы, выходные сечения которых расположены на одном диаметре с входными сечениями карманов 10. Канавки 9 и карманы 10 наклонены в противоположные стороны относительно друг друга, При работе между кольцами устанавливается зазор. 4 ил.

1645696

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в конструкциях турбомашин для уплотнения вращающихся валов, Цель изобретения — повышение уплотнительной способности и стабильности величины торцового зазора.

На фиг. 1 изображено уплотнение вала, разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг, 4— схема распределения давления в паре, Уплотнение вала содержит установленные в камере 1 корпуса 2 аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 3 с нажимной пружиной 4 и на валу 5 вращающееся уплотнительное кольцо 6. На торцовой поверхности 7 вращающегося уплотнительного кольца 6, обращенной к торцовой поверхности 8 аксиально-подвижного кольца 3, выполнены спиральные канавки 9, смещенные к периферии кольца и направленные против вращения вала 5, карманы 10 и уплотнительный поясок 11, В аксиально-подвижном кольце 3 выполнены питательные каналы 12, выход 13 которых расположен аксиально карманов 10. Карманы 10 выполнены в виде наклонных продольных пазов с глубиной, равной глубине спиральных канавок 9, в пределах 2-3 мкм.

Продольные пазы 10 наклонены в противоположную спиральным канавкам 9 сторону.

Продольные пазы и спиральные канавки размещены концентрично и равномерно с чередованием, причем их торцовые поверхности расположены на одном диаметре.

Торцовые поверхности продольных пазов

10 расположены также по наружному диаметру уплотнительного пояска 11.

Уплотнение вала работает следующим о,6 разом.

При работе турбомашины рабочая среда, например, компримируемый газ, постуpает в камеру 1 корпуса 2, окружающую аксиально-подвижное и вращающееся уп. лотнительные кольца 3, 6, При вращении (вала 5 часть перекачиваемого газа поступа,ет в спиральные канавки 9, где при движе,нии к центру (уплотнительному пояску 11) сжимается с повышением давления, что по.зволяет установить стабильную величину

: уплотнительного зазора 14, Кроме того, ста :бильная величина торцового зазора 14 поддерживается давлением рабочей среды, поступающей из камеры 1 по питательным каналам 12 в карманы 10, где она под дей. ствием центробежных сил направляется к периферии колец 3 и 6. Таким образом, воздействие на газовый слой в торцовом зазоре 14 суммируется, что позволит уменьшить утечку компримируемого газа, так как плот10

45 ность газового слоя на диаметре расположения торцовых поверхностей спиральных канавок и карманов резко увеличивается, Стабильная величина торцового зазора 14, примерно равного 3 мкм, поддерживается равенством сил упругости пружины 4, гидростатических сил, действующих на ограничивающие поверхности колец 3 и 6, и гидродинамической уравновешивающей силой, возникающей за счет воздействия спиральных канавок 9 и продольных пазов

10 на рабочую среду.

Кроме того, компромируемый газ при движении к центру встречает сопротивление уплотнительного пояска 11, выполненного на торцовой поверхности 7 вращающегося уплотнительного кольца 6.

При этом газовый слой в зазоре 14 между уплотнительными кольцами 3 и 6 исключает их контакт между собой при минимальной утечке рабочей среды.

При изменении режимов эксплуатации возможно изменение величины уплотнительного зазора 14 в сторону его уменьшения или увеличения. В этом случае, соответственно изменяются силы в уплотнительном слое газовой среды. В обоих случаях направление действия результирующей силы остается постоянным и, таким образом, независимо от условий эксплуатации, быстро восстанавливается равновесие и расчетная величина уплотнительного зазора 14, т, е, сравнительное небольшое изменение уплотнительного зазора 14 приводит к появлению значительных неуравновешенных сил, стремящихся вернуть кольца 3 и 6 в первоначальное положение с расчетной величиной торцового зазора 14. При этом уплотнение становится менее чувствительным к колебаниям давления и механическим воздействиям, таким как осевое перемещение, поскольку между уплотнительными кольцами нет прямого контакта. Уплотнительные кольца 3 и 6 могут быть выполнены соответственно иэ карбида кремния и нитрида кремния.

Формула изобретения

Уплотнение вала, содержащее установленные в корпусе аксиально-подвижное с нажимной пружиной и на валу вращающееся уплотнительные кольца, на торцовой поверхности последнего выполнены спиральные канавки, расположенные на периферии кольца и направленные против вращения вала, карманы и уплотнительный поясок, а в аксиально-подвижном кольце выполнены питательные каналы, выход которых расположен аксиально карманам, о т л и ч а ю щ е е с я тем. что, с целью

1645696

Фиг.1

72 3 и

Фиг.4

Составитель Ю. Тольский

Техред М.Моргентал Корректор Т, Колб

Редактор В. Ковтун

Заказ 1340 Тираж 456 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 повышения уплотнительной способности и стабильности величины торцового зазора, карманы выполнены в виде наклонных продольных пазов с глубиной, равной глубине спиральных канавок, и направленных в противоположную относительно них сторону, при этом продольные пазы и спиральные канавки размещены концентрично и равномерно с чередованием, а их торцовые поверхности расположены на одномдиаметре, причем торцовая поверхность

5 продольных пазов также расположена по наружному диаметру уплотнительного пояска,