Уплотнение вала турбомашины

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в турбомашинах для уплотнения вращающихся валов. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения путем поддержания стабильной величины торцового зазора . Торцовая поверхность вращающегося кольца трения снабжена спиральными канавками , при этом часть канавок выполнена с глубиной, уменьшающейся к центру уплотнительного кольца. При вращении вала спиральные канавки воздействуют на газовую среду как насос, повышают ее давление, что приводит с созданию уплотнительного слоя газовой среды. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н) 5 F 16 J 15/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763423/29 (22) 04.12.89 (46) 15.03.92. Бюл. ЬЬ 10 (71) Сумское машиностроительное научно-. производственное о бь ед и н ение им. М.В. Фрунзе и Харьковское всесоюзное научно -производственное обьединение турбохолодильной гаэоперекачивающей и гаэотурбинной техники (72} Л,В, Черепов, В.К. Кривонос, Н.П. Пономаренко, А.О. Пикалова и В.Г. Дорофеев (53) 62.762(088.8) (56) Голубев А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов. M.: Машиностроение, 1974, с. 65. рис. 53.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в турбомашинах различного назначения для уплотнения вращающихся валов.

Целью изобретения является повышеwe надежности уплотнения путем поддержания стабильного торцового зазора.

На фиг. 1 представлено уплотнение вала турбомашины, продольный разрез; на фиг..2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг.

3 — сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — вид по стрелке В на фиг. 2.

Уплотнение вала турбомашины содержит аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 1, вращающееся уплотнительное кольцо 2, торцовая поверхность 3 которого снабжена непроточными спиральными канавками 4. По меньшей мере часть спиральных канавок 4 выполнена с уменьшающейся к центру торцовой поверхности 3 уплотнительного кольца 2 глубиной. Спиральные ка А2 1719756А1 (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ТУРБОМАШИНЫ (57) Изобретение относится к уплотнитель. ной технике и.может быть использовано в турбомашинах для уплотнения вращающихся валов. Цель изобретения — повышение надежности уплотнения путем поддержания стабильной величины торцового зазора. Торцовая поверхность вращающегося кольца трения снабжена спиральными канавками, при этом часть канавок выполнена с глубиной, уменьшающейся к центру уплотнительного кольца, При вращении вала спиральные канавки воздействуют на газовую среду как насос, повышают ее давление, что приводит с созданию уплотнительного слоя газовой среды. 1 з.п.ф-лы, 4 ил. навки 3 с постоянной и уменьшающейся гпубиной могут быть выполнены последовательно чередующимися между собой.

Уплотнение вала турбомашины работает следующим образом.

При работе турбомашины, газовая среда поступает в полость над аксиально подвижным 1 и вращающимся 2 уплотнительными кольцами. При вращении вала турбомашины спиральные канавки 4, выполненные на торцовой поверхности 3 вращающегося уплотнительного кольца 2, воздействуют на газовую среду и повышают ее давление, что приводит к созданию уплотнительного слоя газовой среды с большей плотностью, чем ее параметры в камере над кольцами 1 и 2.

Кроме того, газовая среда при движении к центру встречает сопротивление данной части спиральных канавок 4. Стабильная величина торцового уплотнительного зазора порядка 3 мкм или близкая к ней поддержи1719756 вается равенством гидростатических сил, действующих на наружные поверхности уплотнительных колец 1 и 2, усилия от нажимной пружины и гидродинамической уравновешивающей силы, возникающей за 5 счет воздействия спиральных канавок 4 на газовую среду.

При этом величина уравновешивающей гидродинамической силы, действующей на вращающееся уплотнительное кольцо, за- 10 висит от объема, заключенного в спиральных канавках 4. При оптимальной ширине спиральных канавок 4 и оптимальном соотношении между площадями, занятыми спиральными канавками 4 и разделяющими их 15 частями торцовой поверхности 3, изменеwe величины объема газа, заключенного в спиральных канавках 4, возможно только за счет изменения их глубины.

Газовая среда разделяет между собой 20 уплотнительные поверхности колец 1 и 2 и при .минимальной ее утечке исключает их контакт между собой. При значительных угловых отклонениях аксиально-подвижного кольца 1 от радиального положения повы- 25 шается величина гидродинамической силы, действующей на кольцо 1 и генерируемой в спиральных канавках 4 кольца 2 с уменьшающейся к центру кольца 2 глубиной. В зави-."Зб симости от внешних условий степень конфузорности канавок 4 меняется, причем большей она будет в турбомашине, предназначенной для работы на нерасчетных режимах.

Выполнение спиральных канавок 4 осуществляется ионным фрезерованием посредством использования масок, наносимых на поверхность 3 или же посредством лазерной обработки поверхности 3.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала турбомашины, содержащее аксиально-подвижное уплотнительное кол ьцо, вращающееся уплотнительное кольцо, торцовая поверхность которого снабжена непроточными спиральными канавками, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения надежности уплотнения путем поддержания стабильного торцового зазора, по меньшей мере часть спиральных канавок выполнена с уменьшающейся к центру торцовой поверхности уплотнительного кольца глубиной.

2, Уплотнение по и. 1, о т л и ч à ю щ е ес я тем, что спиральные канавки с постоянной и уменьшающейся глубиной выполнены последовательно чередующимися между собой.

1719756

Дуг Е

Составитель Л.Черепов

Редактор М.Бокарева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э .Лончакова

Заказ 757 Тираж 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