SU1753128A1 - Газостатодинамическое уплотнение - Google Patents

Abstract

Использование: в турбокомпрессорах различного назначени  дл  уплотнени  вращающихс  валов. Сущность изобретени : в А 1 корпусе 1 герметично установлено аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3. На валу 4 закреплено вращающеес  уплотнительное кольцо 5, на торцевой поверхности к-рого выполнены уплотнительна  перегородка и расположенные на периферии против направлени  вра- щени  - спиральные канавки. На поверхности перегородки выполнена по меньшей мере одна кольцева  уплотнительна  канавка 9, размещенна  концентрично внутренней поверхности кольца 5 и выполненна  с глубиной не менее глубины спиральных канавок 8. Часть канавок 8 соединена радиальными каналами с канавкой 9. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. w Ё ел GJ Ю 00

Description

И

Фие.1

Изобретение относитс  к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в турбокомпрессорах различного назначени  дл  уплотнени  вращающихс  валов

Цель изобретени  - повышение уплот- нительной способности за счет повышени  гидравлического сопротивлени  торцовой щели в области уплотнительной перегородки и увеличени  объема газа, наход щегос  в торцовом зйзоре/и соответственно, его демпфирующей способности

На фиг.1 представлена конструкци  га- зостатодинамического уплотнени , продольный разрез, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - то же, вариант, на фиг.4 - то же, другой вариант

Газостатодинамическое уплотнение содержит установленные в корпусе 1 аксиаль- но-подвижное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и закрепленное на валу 4 вращающеес  уплотнительное кольцо 5, при- чем торцова  поверхность 6 пдследйего выполнена с уплотнительной перегородкой 7 и р дом спиральных канавок 8 на периферии кольца 5, расположенных против направлени  вращени  вала 4 На уплотнительной перегородке 7 вращающегос  уплотнительного кольца 5 вьтолнена, по меньшей мере, одна кольцева  уплотни- тельна  канавка 9, размещенна  концент- рично внутренней поверхности расточки 10 кольца 5 и выполненной с глубиной не менее глубиньГ спиральных канаво б По меньшей мере часть спиральных канавок 8 может быть соединена радиальными каналами 11 с уплотнительной канавкой 9. При выполнении в уплотнительной перегородке 7 нескольких концентрично расположенных между собой уплотнительных канавок 9, последние могут быть соединены между собой радиальными каналами 12, равномерно размещенными по окружности кольца 5, причем радиальные каналы 12 соедин ющие между собой последующие расположенные по радиусу уплотнительные канавки 9, выполнены с окружным смещением относительно радиальных каналов 12, соедин ющих поедыдуще расположенные канавки 9

Газостатодинамическое уплотнение работает следующим образом

При работе турбокомпрессора компри- мируемый газ попадает в камеру корпуса 1 под вращающимс  5 и аксиально-подвижным 2 уплотнительными кольцами, и газостатические силы (давление комприми- руемого газа) действуют при этом на наружные поверхности обоих уплотнительных колец 2 и 5, в том числе на их торцовые, обращенные друг к другу поверхности в

процессе работы турбокомпрессора При вращении кольца 5 со спиральными канавками 8 газ, захваченный канавками 8, сжимаетс  и встречает сопротивление

уплотнительной перегородки 7 Давление в торцовой щели повышаетс , вызыва  отвод аксиально-подвижного кольца 2 и сжатие пружины 3 При этом образуетс  уплотни- тельный зазор около 3 мм Последний по вл етс , когда суммарна  сила распределенного давлени  становитс  равной силе от газостатического давлени  и силе прижати  пружины 3.

Дл  обеспечени  оптимальных характеристик уплотнени  зазор поддерживаетс  погтолнным, обычно равным 2-4 мкм, при этом контакта уплотнительных поверхностей не допускаетс 

Во врем  нормальной работы уплотнени  зазор между торцовыми поверхност ми колец 2 и 5 остаетс  посто нным При увеличении сил закрыти  (например, при возрастании газостатической нагрузки) зазор уменьшаетс , при этом резко возрастает

сила, предотвращающа  закрытие зазора за счет увеличени  газостатического давлени  в зазоре , ,

Е случае увеличени  зазора сила раскрыти  уменьшаетс  за счет снижени  газодинамичесТс6г6 давлени  в зазоре. Благодар  автоматическому поддержанию равновесного положени  сил в таком уплотнении быстро восстанавливаетс  расчетный уплотнительный зазор

Преимущество таких уплотнений состоит в том, что они поддерживают оптимальный зазор не только при осевых изменени х зазора, но и при угловых деформаци х от давлени  или от тепловой деформации.

Деформации колец 2 и 5 от давлений могут привести к возможности контакта по периферии уплотнительных колец 2 и 5, тепловые же деформации могут привести к воз- можности контакта по внутренней

поверхности уплотнительных колец 2 и 5. Однако изменение в распределении давлени  по уплотн емой поверхности в обоих случа х происходит так, что в каждом случае возникает крут щий момент относительно

центра масс кольца 2, восстанавливающий параллельность зазора.

Выполнение в уплотнительной перегородке 7 по меньшей мере одной кольцевой уплотнительной канавки 9 повышает уплотнительную способность, так как резко возрастает гидравлическое сопротивление торцовой уплотнительной щели, а соединение по крайней мере части спиральных канавок 8 с канавкой 9 позвол ет увеличить

збъем газа, наход щегос  в торцовом зазоре , и, соответственно, демпфирующую силу. При этом повышаетс  стабильность работы уплотнени  за счет выравнивани  по окружности распределени  давлени . Этой же це- ли служит соединение радиальными каналами 12 нескольких уплотнительных канавок 9. увеличение числа которых повышает уплотнительную способность, а соединение канавок 9 между собой посредством радиальных каналов 12 повышает де- мпфирующую способность сло  газа в торцовом зазоре.

Выполнение спиральных канавок 8 и кольцевых уплотнительных канавок 9 на торцовой поверхности вращающегос  уп- лотнительного кольца 5 может быть осуществлено ионным травлением посредством использовани  масок, наносимых на поверхность 6 или же посредством лазерной обработки поверхности 6.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Газостатодинамическое уплотнение, содержащее установленное герметично в корпусе аксиально-подвижное уплотни- тельное кольцо с нажим ой пружиной и за- крепленное на валу вращающеес 

   8

   уплотнительное кольцо, на торцовой поверхности которого выполнена уплотнительна  перегородка и расположенные на периферии против направлени  вращени  спиральные канавки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  уплотнительной способности, на поверхности уплотнительной перегородки выполнена по меньшей мере одна кольцева  уплотнительна  канавка , размещенна  концентрично внутренней поверхности кольца и выполненна  с глубиной не менее глубины спиральных канавок.
2. 2.Уплотнение по п.1,отличающеес  тем, что по меньшей мере часть спиральных канавок соединена радиальными каналами с кольцевой уплотнительной канавкой .

   3,Уплотнение по пп.1 и 2, отличающее с   тем, что на поверхности уплотнительной перегородки выполнены дополнительные концентрично расположенные кольцевые уплотнительные канавки, соединенные между собой радиальными каналами , смещенными по окружности относительно каналов, соедин ющих предыдущие кольцевые уплотнительные канавки .

   фиг. Z

   8

   ФиаЗ

   5