Уплотнение вала

 

Использование: в гидрои турбомашиностроении. Сущность изобретения: в корпусе установлены основное и дополнительное неврэщающиеся и на валу вращающееся уплотнителькые кольца Вращающееся кольцо размещено в расточке между невращающимися кольцами и образует с ними первую и вторую по ходу рабочей среды дросселирующие щели, Гидрокамеры выполнены на торцевой поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщены каналами с первой щелью. Неаращающиеся кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения и образованием с ним со стороны полости низкого давления разгрузочной камеры, в которой размещен пружинный элемент. Разгрузочная камера связан с полостью высокого давления выполненными на наружных поверхностях невращающихся колец периферийными каналами. Науплотнительных поверхностях щелей выполнены глухие карманы, Высота первой щели выполнена уменьшающейся с увеличением диаметра. 1 з,п.ф-лы, 2 ил. СП

,союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (госпАтент cccp).

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4947728/29 (22) 26.04.91. (46) 15.07.93, Бюл.М 26 (/1) Всесоюзный научно-исследовательский и-конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения .Сумского научно-производственного объединения им.М.Ф.Фрунзе и Государственное научнопроизводственное предприятие "Турбогаз" (72) В.P.Ïøèê, Л.В.Черепов и В.B.Ïîãðåáняк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1241792, кл. F 04 0 29/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

t4 1280201, кл. F 04 0 29/10. Г 16 3 15/44, 1

1986. (54) УП ЛОТНЕНИБ ВАЛА (57) Использование: в гидро- и турбомашиностроении. Сущность изобретения: в корпусе установлены основное и дополнительное невращающиеся и на валу

Предлагаемое изобретение относится к гидро- и турбомашиностроению. а именно к уплотнениям вращающихся валов.Цель изобретения — повышение надежности работы уплотнения вала путем улучшения стабильности положения вращающегося кольца в дросселирующих щелях невращающихся.уплотнительных колец.

Указанная цель достигается тем, что в иввестной конструкции уплотнения вала, содержащей установленные в корпусе основное и дополнительное невращающиеся и на валу вращающееся уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке между невращающимися кольцами в сборе и образует с ними первую и вторую по ходу

„„. Ж„„1827487 А1 (я)5 F 16 J 15/44, F 04 D 29/10 вращающееся уплотнительные кольца. Вращающееся кольцо размещено в расточке между невращающимися кольцами и образует с ними первую и вторую по ходу рабочей среды доосселирующие щели, Гидрокамеры выполнены на торцевой поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщены каналами с первой щелью. Невращающиеся кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения и образованием

С НИМ CO CTOj)OHbl ПОЛОСТИ НИЗКОГО ДаВЛЕНИЯ разгрузочной камеры, в которой размещен пружинный элемент. Разгрузочная камера связан с полостью высокого давления выполненными на наружных поверхностях невращающихся колец периферийными каналами, На уплотнительных поверхностях щелей выполнены глухие карманы, Высота первой щели выполнена уменьшающейся с увеличением диаметра. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. рабочей среды дросселирующие щели. и карманы, выполненные на торцовой поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщенные каналами с первой дросселирующей щелью, согласно изобретению, невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения и образуют с ним со стороны полости низкого давления разгрузочную камеру, в которой размещен пружинный элемент, и связанную C nonoc be высокого давления посредством периферийных каналов, выполненных на наружных поверхностях невращающихся колец, а на уплотнйтельных поверхностях дроссельных щелей выполнены глухие карманы.

1827487

30

Таким образом, предлагаемая конст. рукция уплотнения вала обладает следующим существенными отличительными признаками, — невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, что позволяет стабилизировать положение вращающегося уплотнительного кольца в процессе эксплуатации и выдержать оптимальную величину первой и второй дросселирующих щелей; невращающиеся уплотнительные кольца образуют с корпусом со стороны полости низкого давления разгрузочную камеру, в которой размещены пружинные элементы, что позволяет осуществить гидравлическую разгрузку пары невращающихся колец и, тем самым, упростить регулировку величины зазоров дросселирующих щелей, t,e. улучшить быстродействие уплотнения; — разгрузочная камера связана с полостью высокого давления посредством периферийных каналов, выполненных на наружных поверхностях невращающихся колец, что позволяет осуществить подвод рабочей среды высокого давления к противоположному торцу пары невращающихся уплотнительных колец и обеспечить гидравлическую разгрузку уплотнения; — между проточными карманами на торцовой поверхности вращающегося уплотнительного кольца выполнены дополнительные глухие карманы, что позволяет усилить демпфирующую роль уплотнительного зазора и позволяет осуществить самоустановку вращающегося уплотнительного кольца в процессе эксплуатации; — на уплотнительных кольцах в районе

1-й дросселирующей щели выполнены глухие карманы, причем их конструкция выбрана таким образом, что увеличением диаметра суммарная площадь дроссельной щели уменьшается.

На фиг.1 изображена предлагаемая конструкция уплотнения вала, продольный разрез: на фиг.2 — сечение А-А на фиг.1.

Уплотнение вала содержи установленные в корпусе 1 основное 2 и дополнительное 3 невращающиеся на валу 4 и вращающееся 5 уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке 6 между невращающимися кольцами 2 и 3 в сборе и образует с ними первую 7 и вторую

8 по ходу рабочей среды дросселирующие щели, и карманы 9, выполненные на торцовой поверхности 10 вращающегося кольца

5 в районе второй дросселирующей щели 8 и сообщенные каналами 11 с первой дросселирующей щелью 7. Невращающие кольца 2 и 3 установлены в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и образуют с ним со стороны полости 12 низкого давления разгрузочную камеру 13, связанную.с полостью 14 BblcoKoI давления посредством периферийных каналов 15, выполненных на наружных поверхностях 16 невращающихся колец 2и 3, В разгрузочной камере 13 размещены пружинные элементы i7, например, в виде винтовых пружин, поджимающие дополнительное невращающееся кольцо 3 к торцовой поверхности 10 вращающегося кольца 5. Передача вращающегося момента от вала 4 к кольцу 5 осуществляется штифтом 18, а герметизация этого кольца относительно вала — вторичным уплотнителем 20, Кроме того, на торцовых поверхностях, образующих 1-ю дроссельную щель, вращающегося 5 и основного невращающегося 2 колец или по меньшей мере на одной иэ них выполнены глухие карманы 19, причем их конфигурация выбрана таким образом, что с увеличением диаметра высота дроссельной щели уменьшается, т.е, выполняется условие л d до+ и (Ь! Ь } >Х(д+Лб } до+ и (Ь + Ь|+1} где d u hd — текущий диаметр и его приращение; и — количество карманов; bi и Ь|+ >— ширина кармана, соответственно, на диаметрах d u d + Ad; h и ь; + 1 — глубина карманов. При этом между проточными карманами 9 на торцовой поверхности 10 вращающегося уплотнительного кольца 5 выполнены дополнительные глухие карманы 21 (не показаны).

Уплотнение вала, согласно изобретению, работает следующим образом.

На пускоВом режиме эксплуатации невращающееся дополнительное кольцо 3 поджимается при помощи пружинных элементов 17 к торцовой поверхности 10 вращающегося кольца 5. Невращающиеся кольца 2 и 3 в сборе при этом разгружены, т.к. давление рабочейсреды в разгрузочной камере 13 и давление в полости 14 высокого давления выравнены за счет свободного перетока ее из полости 14 в камеру 13 по периферийным каналам 15.

С повышением давления в полости 14 рабочая среда проходит через первую дросселирующую щель 7 и каналы 11 поступает в карманы 9 и 21, а затем через дросселирующую щель 8 поступает в полость 12 низкого давления. При этом кольца 3 в сборе с кольцом 2 перемещается в сторону полости

182 1487

A 7 Z f5 1Е

12 низкого давления, сжимая пружинные элементы 17, до установления стабильного положения колец 2 и 3 относительно вращающегося уплотнительного кольца 5 и, соответственно, достижения оптимального (расчетного) соотношения величины зазоров в первой 7 и второй 8 по ходу потока рабочей среды дросселирующих щелях. При любом изменении сил, воздействующих на кольца 2 и 3, уплотнительные зазоры в щелях 7 и 8 автоматически поддерживаются за счет восстанавливающей силы, возвращающей кольца 2 и 3 в исходное положение и обеспечивающей их гидравлическую разгрузку.

Для обеспечения устойчивости течения рабочей среды в первой дроссельной щели

7 (течение от центра к периферии) на торцовой поверхности кольца 5 или (и) основного невращающегося кольца 2 выполнены глухие карманы 19, причем их геометрия подобрана таким. образом, что с увеличением диаметра суммарная площадь дроссельной щели уменьшается. Это можно достичь или за счет уменьшения ширины bl кармана или за.счет уменьшения его глубины hi, или совместно.

Поддержанию оптимальной величины уплотнительных зазоров в первой 7 и второй 8 дросселирующих щелях способствует выполнение на торцовой поверхности 10 вращающегося уплотнительного кольца 5 дополнительных глухих карманов 21, выполняющих - демпфирующую роль.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала, содержащее установленные в корпусе основное и дополнительное невращающиеся и на валу вращающееся уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке между невращающимися кольцами и образует с ними первую и вторую по ходу рабочей среды дросселирующие щели, и гидрокамеры, выполненные на торцев6й поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщенные каналами с первой дросселирующей щелью, о т л и ч ею щ е е с я тем, что невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе с возможность.ю осевого перемещения и образованием с корпусом со стороны полости низкого давления разгрузочную камеру, в

20 которой размещен пружинный элемент, причем разгрузочная камера связана с полостью BblcoKofo давления посредством вы полненных на наружных поверхностях невращающихся колец периферийных кана25 лов.

2. Уплотнение sana по п,1. о т л и ч а ющ е е с я тем, что на уплотнительных поверхностях дроссельных щелей выполнены глухие карманы, причем высота первой

3О дроссельной щели выполненв уменьшающейся С увеличением диаметра.

1827487

Составитель И.Пащенко,,*Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Г.Кос

Редактор

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

Заказ 2350 Тираж Подписное.

3НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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