SU1668790A1 - Торцовое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в торцовых уплотнени х многорежимных энергомашин с высокими давлени ми рабочих сред. Цель изобретени  - упрощение конструкции уплотнени . На роторе 2 установлено вращающеес  кольцо 1. В корпусе 4 размещено невращающеес  кольцо 3. Вторичное уплотнение 6 расположено в канавке 7 на цилиндрической поверхности корпуса 4. Упругий элемент 8 установлен в канавке 7 и контактирует одним торцом с уплотнением 6, а другим с торцовой поверхностью 9 канавки 7, сообщенной с полостью 10 низкого давлени . Напорна  камера 13 образована кольцом 3, пружиной 5, корпусом 4 и уплотнением 6. На уплотнительной поверхности кольца 3 выполнена гидростатическа  камера 11, сообщенна  с камерой 13 дроссел ми 12 и с уплотн емой полостью 14. Подбором жесткостной характеристики элемента 8 и геометрии кольца 3 обеспечивают требуемые величины зазоров в широком диапазоне изменени  перепада давлени . 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к уплотнитель- ной технике, а именно к торцовым уплотнени м многорежимных энергомашин с высокими давлени ми рабочих сред.

Цель изобретени  - упрощение конструкции уплотнени .

На фиг.1 показано торцовое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором; на фиг.2 - схема деформировани  кольца под действием перепада давлени  на уплотнении; на фиг.З и 4 - схема кольца с эпюрами действующих на него сил при различных значени х давлени  уплотн емой среды (Wy3 - усилие упругого элемен- та).

Уплотнение (фиг.1) состоит из вращающегос  кольца 1, установленного на ротоое 2, и невращающегос  кольца 3, установленного в корпусе 4, пружины 5 и вторичного уплотнени  6.Вторичное уплотнение 6 установлено в канавке 7 на цилиндрической поверхности корпуса 4. В канавку 7 установлен упругий элемент 8, взаимодействующий одним торцом с вторичным уплотнением 6, а другим торцом - с торцовой поверхностью 9 канавки, сообщенной с полостью 10 низкого давлени . Невращающеес  кольцо 3 имеет на уплотнительной поверхности гидростатическую камеру 11, соединенную дроссел ми 12 с напорной камерой 13 и уплотн емой полостью 14. Напорна  камера образована пружиной, корпусом, невращающимс  кольцом и вто- ричным уплотнением.

Уплотнение работает следующим образом .

При работе энергомашины гидростатическа  камера 11 обеспечивает бесконтакт- ную работу торцового уплотнени  с гарантированным зазором между кольцами 1 и 3. Повышение давлени  в уплотн емой полости 14 (при переходе на более напр женный режим) вызывает раскрытие уплотнени . Величина зазора определ етс  гидростатической силы, возникающей в щели уплотнени , и закрывающей силы, рав- ной сумме усили  от пружины 5 и гидравлической силы от давлени  уплотн емой среды, определ емой диаметром расположени  вторичного уплотнени . Повышение уплотн емого давлени  в бесконтактном торцовом уплотнении вызывает преобладающий рост гидростатического усили  в щели, что и приводит к раскрытию уплотнени ,

Кольцо 3 при больших перепадах давлени  на уплотнении будет испытывать деформацию . На фиг.2 показана типична  картина изменени  формы уплотнителыного кольца под воздействием перепада давлени . Дл  определени  перемещений, возникающих в кольцах под действием давлени  рабочей жидкости, примен ют теорию осе- симметричной деформации кольцевых деталей Биценю, в которой перемещени  поперечного сечени  кольца представл ют в виде поворота сечени  на угол относительно нейтральной точки С (фиг.2), напр жени  в которой равны нулю. Координата

0 точки Zc определ етс  только геометрией поперечного сечени , угол пр мопропорци- онален изгибающему моменту относительно точки Zc. На фиг.З приведены эпюры действующих на кольцо сил от перепада

5 давлени  Pi, которые создают момент М относительно точки Zc. Момент М в случае внешнего расположени  уплотн емой среды направлен против часовой стрелки (фиг.2). Это приводит к созданию

0 диффузионного (расшир ющегос ) зазора между кольцами 1 и 3. Наличие диффу- зорности зазора вызывает уменьшение гидростатической силы в щели и, как следствие , величины зазора. При дальнейшем

5 повышении перепада давлени  на уплотнении (например, с Pi до Р2) вторичное уплотнение 6 будет перемещатьс  влево, сжима  упругий элемент 8 (фиг.1), и займет положение , показанное на фиг.4. Величина

0 его осевого перемещени  будет определ тьс  величиной перепада давлени , видом и жесткостью элемента 8. Изменение положени  вторичного уплотнени  (фиг.4) приведет к по влению дополни5 тельной силы, котора  будет создавать момент, направленный против часовой стрелки и увеличивающий диффузор- ность рабочего зазора.

Таким образом, повышение перепада

0 давлени  будет приводить к росту гидростатической силы в щели, вызванна  перепадом давлени  диффузорность щели позволит снизить интенсивность роста гидростатической силы и избежать раскрыти 

5 уплотнени . Приуменьшении перепада давлени  на уплотнении вторичное уплотнение 6 будет перемещатьс  вправо и кольцо 3 будет принимать первоначальную форму. Таким образом будет осуществл тьс  авто0 матическое регулирование величины зазора уплотнени .

Подбором жесткостной характеристики элемента 8 и геометрии уплотнительного кольца 3 можно обеспечить требуемые вели5 чины зазоров в широком диапазоне изменени  перепада давлени  на уплотнении.

Применение предлагаемой конструкции в качестве уплотнений многорежимной эьергомашины автоматически обеспечит на всех режимах требуемую герметичность при

надежной работе, а также упростит его конструкцию .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Торцовое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором, содержащее установленное на роторе вращающеес  кольцо и размещенное в корпусе невращающеес  кольцо, пружину и вторичное уплотнение, расположенное в канавке на цилиндрической поверхности корпуса, напорную камеру дл  регулировани  зазора, отличающеес  тем. что, с целью упрощени 

   конструкции уплотнени , оно снабжено упругим элементом, установленным в канавке на цилиндрической поверхности корпуса и контактирующим одним торцом с вторичным уплотнением, а другим - торцовой поверхностью канавки, сообщенной с полостью низкого давлени , при этом напорна  камера образована невращающимс  кольцом, пружиной, корпусом и вторичным уплотнением , а на уплотнительной поверхности не- вращающегос  кольца выполнена гидростатическа  камера, сообщенна  с напорной камерой дроссел ми и с уплотн емой полостью.

   15

   -п

   Г

   X

   м

   Фиг. г

   JK

   вн