Уплотнение вала турбокомпрессора

 

Сущность изобретения: на торцевой поверхности вращающегося кольца выполнен уплотнительный поясок и размещены на периферии спиральные канавки, расположенные под острым углом к направлению вращения вала. На ответной торцевой поверхности уплотнительмого элемента или на торцевой поверхности вращающегося кольца со стороны донной части канавок выполнен уравнительный канал. Канавки соединены между собой каналом, диаметр которого равен наименьшему диаметру расположения канавок. Канал выполнен на диаметре , меньшем, чем наименьший диаметр расположения канавок, и отделен от них дополнительным уплотнительным пояском. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 J 15/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4928876/29 (22) 18.04.91 (46) 15.07.93. Бюл.f+ 26 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского научно-производственного объединения им,М.Ф.Фрунзе (72) В,Р.Пшик, Б.Я.Ганелин и А.M.Æèæóðà (56) Лок К.P,В. Фон С.Дж. Сухие механические уплотнения для газовых компрессоров и аналогичного оборудования. Тех.информация фирмы "Crane Packing Limited":май

1986, с.2 — 3, рис.1, 2, Дорей P.Ê. Сухие вращающиеся газовые уплотнения, Принципы, применение и исследование случаев практической эксплуатации. Тех. информация фирмы "Crane

Packing Limited", 1984, с.25. рис.1, 2.

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в турбомашинах различного на-. .значения для уплотнения вращающихся валов.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения эа счет снижения его угловых колебаний путем выравнивания напорности спиральных канавок.

Предлагаемая конструкция уплотнения вала турбомашины с укаэанной совокупностью признаков обеспечивает достижение положительного технико-экономического аффекта, заключающегося в повышении уплотнительной способности и надежности уплотнительного узла иэ-за уменьшения окружной неравномерности напорности спиральных канавок и, следовательно, за счет

„„Я3„„1827483 Al (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ТУРБОКОМПРЕССОРА (57) Сущность изобретения: на торцевой поверхности вращающегося кольца выполнен уплотнительный поясок и размещены на периферии спиральные канавки, расположен-. ные под острым углом к направлению вращения вала. Нв ответной торцевой поверхности уплотнительного элемента или на торцевой поверхности вращающегося кольца со стороны донной части канавок выполнен уравнительный канал, Канавки соединены между собой каналом. диаметр которого равен наименьшему диаметру расположения канавок, Канал выполнен на диа метре, меньшем. чем наименьший диаметр расположения канавок, и отделен от них дополнительным уплотнительным пояском.

2 з.п.ф-лы, 5 ил. уменьшения угловых колебаний уплотнительных колец.

На фиг.1 изображена предлагаемая конструкция уплотнения вала турбомашины. продольный разрез, на фиг,2 и 3 — сечение

А-А на фиг.1, на фиг.4 — сечение Б-Б на фиг.3 вращающегося уплотнительного кольца. на фиг.5 — эпюра распределения давления на торцевой поверхности уплотнительного кольца, Уплотнение вала турбокомпрессора содержит аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 1, с нажимной пружиной 2 и вращающееся кольцо 3, торцовая поверхность которого снабжена уплотнительным пояском 4 и выполненными на периферии спиральными канавками 5, расположенными под острым углом к направлению вращения вала 6. На наименьшем диаметре

1827483 спиральных канавок 5 на уровне донной части спиральных канавок 5 расположен урав,",:.тельный канал 7. Кроме того нару>кный диаметр уравнительного канала 7 может . быть меньше чем наименьший диаметр спиральных канавок 5, т.е. в этом случае уравнительный канал 7 отделен от спиральных канавок 5 дополнительным уплотнительным пояском 8 (см.фиг,1, 4). К тому же уравнительный канал 7 может быть выполнен как на аксиально-подвижном уплотнительном кольце 1, так и на вращающемся уплотнительном кольце 3.

Уплотнение вала турбокомпрессора, согласно изобретения, работает следующим образом. При вращении вала 6 газовая среда поступает в спиральные канавки 5 и подается ими ближе к центру, где сжимается и попадает в уравнительный канал 7.. В каждом отдельном спиральном канале 5 величина сжатия газа будет зависить от его геометрии, и будет отличаться друг от друга на определенную величину hP. Попадая в уравнительный канал 7,происходит выравнивание давления по окружности при ñîõðàнении их суммарной напорности, что позволяет установить стабильную величину уплотнительного зазора д примерно равного 3-5 мкм. Увеличение зазора приводит к падению давления в уравнительном канале

7 и в целом на торцевой уплотнительной поверхности, что приводит к нарушению силового равновесия и перемещению аксиально-подвижного кольца 1 под действием уплотняемого давления. и нажимной пружины 2, в сторону уменьшения зазора. При выполнении уравнительного канала 7 на меньшем диаметре, чем наименьший диаметр спиральных канавок и отделенным от них дополнительным уплотнительным по- яском 8 приведет к тому, что газ в спиральных канавках 5, встречая сопротивление дополнительного пояска 8, сжимается. При этом сохраняется определенная неравномерность напорности спиральных канавок 5 (см. участок 1 на фиг.5, где показана эпюра распределения давления в дроссельном зазоре между уплотнительными кольцами).

Газ дросселируется на дополнительном уплотнительном пояске 8 (участок ll) и попадает в уравнительный канал 7 (участок II!), где происходит полное выравнивание окруж5 ной неравномерности напорностй спиральных канавок и далее происходит дросселирование газа на основном уплотнительном пояске 4 (участок IV). Выполнение уравнительного канала 7 на

10 аксиально-подвижном уплотнительном кольце 1 приведет к тем же эффектам, что и на вращающемся кольце 3.

Такие конструктивные исполнения позволяют уменьшить угловые колебания уп15 лотнительных колец, а следовательно, уменьшить минимальный допустимый зазор между ними, что способствует значительному повышению стабильности слоя газовой среды в торцовом зазоре между уплотнительными кольцами.

Формула изобретения

1, Уплотнение вала турбокомпрессора, содержащее кольцевой уплотнительный элемент с нажимной пружиной и вращающееся уплотнительное кольцо, на торцевой

25 поверхности которого выполнен уплотнительный поясок, и размещенные на периферии спиральные канавки, расположенные под острым углом к направлению вращения вала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на

3О ответной торцевой поверхности уплотнительного элемента или на упомянутой торцевой поверхности вращающегося уплотнительного кольца со стороны донной. части спиральных канавок выполнен урав35 нительный

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что спиральные канавки соединены между собой упомянутым уравнительным каналом, диаметр которого равен наимень.шему диаметру расположения спиральных

4О кайавок.

3. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что уравнительный канал выполнен на диаметре, меньшем, чем наименьший диаметр расположения спиральных канавок, и

45 отделен от них дополнительным уплотнительным пояском.

1827483

1827483

Составитель И.Пащенко

Техред M,Moðãåíòàë Корректор M.Àäðóøåíêo

Редактор

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

Заказ 2350 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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