SU1753133A1 - Уплотнение вала - Google Patents

Abstract

Использование: дл  уплотнени  валов, работающих при больших окружных скорост х и высоких давлени х рабочей среды. Сущность изобретени : в корпусе размещено подпружиненное нажимной пружиной аксиально-подвижное уп лотнительное кольцо. На валу установлено вращающеес  уплотнительное кольцо, на торцевой рабочей поверхности к-рого выполнены уплотни- тельна  перегородка и непроточные спиральные канавки, расположенные с наклоном в сторону вращени  вала. Соосно вращающемус  кольцу на валу установлен стакан с фланцем. Фланец размещен с зазором относительно тыльной стороны вращающегос  кольца, на к-рой выполнены наклонные против вращени  вала пазы. Пазы соединены между собой кольцевым коллектором , расположенным ближе к оси вала. Выходное сечение выполненных в фланце каналов расположено на большем диаметре напротив коллектора. Между фланцем и вращающимс  кольцом установлено вторичное уплотнение, расположенное на меньшем диаметре коллектора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. w ё

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а более конкретно к уплотнительной технике, и может быть использовано в кон- струкци х турбин, насосов и компрессоров дл  уплотнени  вращающихс  валов, работающих при больших окружных скорост х и высоких давлени х рабочей среды.

Цель изобретени  - повышение надежности в работе уплотнени  путем повышени  жесткости несущего сло  и улучшени  амплитудно-частотных характеристик, а также снижение утечек рабочей среды.

На фиг.1 представлена конструкци  уплотнени  вала, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Уплотнение вала содержит размещенное в корпусе 1 аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и установленное на валу 4 вращающеес  уплотнительное кольцо 5. Торцова  рабоча  поверхность 6 вращающегос  уплотнительного кольца 5 выполнена с уплотнительной перегородкой 7 и непроточными спиральными канавками 8, расположенными с наклоном (под острым углом) к направлению вращени  вала 4 и разделенными между собой ребрами 9. Соосно с вращающимс  уплотнительным кольцом бис зазором 10 относительно его тыльной поверхности на валу 4 установлен стакан 11 с фланцем 12. На тыльной стороне

v| Л

СО

OJ СА

13 вращающегос  уплотнительного кольца 5 выполнены наклонные против вращени  вала 4 пазы 14, соединенные между собой кольцевым коллектором 15, расположенным ближе к оси вала 4 Во фланце 12 вы- полнены под острым углом к оси 16 вала 4 наклонные каналы 17, выходное сечение 18 которых расположено на большем диаметре напротив кольцевого коллектора 15. Между вращающимс  уплотнительным кольцом 5 и фланцем 12 стакана 11 установлено вторичное уплотнение 19, например в виде эластичного кольца, расположенного на диаметре, меньшем диаметра кольцевого коллектора 15. Вращающеес  уплотнитель- ное кольцо 5 установлю о жестко на стакане 12 при помощи дистанционной втулки 20. Дл  предотвращени  чрезмерного прижати  аксиально-подвижного кольца 2 к вращающемус  5 в начальный период пуска и конечный период останова и обеспечени  гарантированного зазора 21 между кольцами 2 и 5 в корпусе 1 установлено стопорное кольцо 22. Аксиально-подвижное кольцо 2 уплотнено относительно корпуса 1 уплотне- ни  при помощи вторичного уплотнени  23.

Уплотнение вала работает следующим образом.

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого дав- лени , рабоча  среда (компримируемый газ) попадает из проточной части компрессора в камеру корпуса 1, в котором размещены уплотнительные кольца 2 и 5. При вращении вала 4 газова  среда попадает в уплотни- тельный зазор 21 и, тем самым, несколько разжимает между собой уплотнител ьные кольца 2 и 5, сжима  пружину 3. При этом спиральные канавки 8, быполненные на торцовой поверхности б вращающегос  уп- лотнительного кольца 5, воздействуют на газовую среду как насос, повышают ее давление , что приводит к созданию несущего сло  газовой среды с давлением большим, чем давление компримируемого газа над кольцами 2 и 5.

Кроме того, компримируемый газ при движении к центру встречает сопротивление уплотнительной перегородки 7

Указанные силовые факторы позвол ют установить стабильную величину торцового уплотнительного зазора 21 пор дка 3 мкм или близкую к ней. Стабильна  величина торцового уплотнительного зазора 21 поддерживаетс  равенством газостатических сил, действующих на наружные поверхности уплотнительных колец 2 и 5, усили  от нажимной пружины 3 и газодинамической уравновешивающей силой, возникающей за счет воздействи  спиральных канавок 8 на

газовую среду, котора  при этом раздел ет между собой уплотнительные поверхности колец 2 и 5 и при минимальной утечке исключает их контакт между собой. Предотвращению их контакта между собой способствует также установка в корпусе 1 уплотнени  стопорного кольца 22, обеспечивающего гарантированную величину торцового зазора 21. Предотвращению утечек газовой среды в атмосферу (полость низкого давлени  турбомашины) преп тствует также установка вторичных уплотнений 19 и 23.

Дл  улучшени  условий охлаждени  уплотнительного узла на тыльной стороне кольца 5 выполн ютс  наклонные пазы 14, обеспечивающие циркул цию газа и снижение температурного градиента по высоте кольца 5 и, тем самым, предотвращению тепловых деформаций в последнем, что в целом повышает надежность работы уплотнительного узла при улучшении его амплитудно-частотных характеристик Из-за предотвращени  перекоса вращающегос  уплотнительного кольца 5 повышаетс  жесткость несущего сло  газовой среды и снижаютс  утечки компримируемого газа Подвод циркулирующего газа в зазор 10 между фланцем 12 и кольцом 15 осуществл етс  за счет наклонных каналов 17,выходное сечение которых расположено напротив кольцевого коллектора 15. Последний способствует выравниванию распределени  сло  газовой среды по окружности вращающегос  уплотнительного кольца 5.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Уплотнение вала, содержащее размещенное в корпусе подпружиненное нажимной пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и установленное на валу вращающеес  уплотнительное кольцо, на торцевой рабочей поверхности которого выполнены уплотнительна  перегородка и непроточные спиральные канавки расположенные с наклоном в сторону вращени  вала , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе уплотнени  путем повышени  жесткости несущего сло  и снижени  утечек рабочей среды, со- осно с вращающимс  уплотнительным кольцом на валу установлен стакан с фланцем, причем фланец размещен с зазором относительно тыльной стороны вращающегос  уп- лотнительного кольца, на которой выполнены наклонные против вращени  вала пазы, соединенные между собой кольцевым коллектором, расположенным ближе к оси вала, а вофланце выполнены наклонные каналы,выходное сечение которых расположено на большем диаметре напротив кольцевого коллектора.
2. 2. Уплотнение поп.1,отличающее- с   тем, что между фланцем стакана и вращающимс  уплотнительным кольцом установлено вторичное уплотнение, расположенное на диаметре меньшего диаметра кольцевого коллектора.

   Я 8 В 9 21

   Ш1

   М

   13