SU1760214A1 - Уплотнение вала - Google Patents

Abstract

Использование: в конструкци х турбо- машин различного назначени  дл  уплотне- ни  вращающихс  валов. Сущность изобретени : в корпусе установлены аксиально подвижное с нажимной пружиной и на валу вращающеес  уплотнительные кольца . На торцовой поверхности вращающегос  кольца выполнены спиральные канавки, выход щие на периферию и направленные против вращени  вала, Одно из уплотни- тельных колец выполнено из пористого газопроницаемого материала, на его тыльной поверхности выполнены карманы. В качестве пористого материала применена металлокерамика . 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в конструкци х турбомашин различного назначени  дл  уплотнени  вращающихс  валов .

Целью изобретени   вл етс  повышение виброустойчивости,

На фиг. 1 представлено предлагаемое уплотнение вала, продольный разрез; на фиг, 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Уплотнение вала содержит установленные в корпусе 1 аксиально подвижное уп- лотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и на валу 4 вращающеес  уплот- нительное кольцо 5. Торцова  поверхность 6 вращающегос  уплотнительного кольца снабжена спиральными канавками 7, выполненными на периферии кольца 5 и направленными против вращени  вала 4.

При этом по меньшей мере одно из уп- лотнительных колец, преимущественно вра- щающеес , выполнено из пористого

газопроницаемого материала, например металлокерамики.

Уплотнение вала, согласно изобретению , работает следующим образом.

При работе турбомашины, например, центробежного компрессора высокого давлени  компримируемый газ попадает в камеру корпуса 1 над вращающимс  и аксиально подвижным уплотнительными кольцами 5 и 2. При вращении вала 4 спиральные канавки 7, выполненные на торцовой поверхности 6 вращающегос  уплотнительного кольца 5, воздействуют на газовую среду и повышают ее давление, что приводит к созданию уплотните-.чного сло  газовой среды с большей плотное, ю, чем ее параметры в камере корпуса 1 под хп°т нительными кольцами 2 и 5. Кроме , компримируемый газ при движении к цент ру встречает сопротивление донной части сприльной канавки 7, Указанные силовые факторы позвол ют установить и поддерживать стабильную величину торцового уплотXJ ON О

Ю

Јь

нительного зазора пор дка 3 мкм на основе равенства гидростатических сил, действующих на наружные поверхности уплотнитель- ных колец 2 и 5, усили  от нажимной пружины 3 и гидродинамической уравнове- шивающей силы, возникающей за счет воздействи  спиральных канавок 7 на газовую среду. Газова  среда при этом раздел ет между собой уплотнительные поверхности колец 2 и 5 и при минимальной ее утечке исключает их контакт между собой.

При изменении режимов эксплуатации возможно изменение величины уплотни- тельного зазора в сторону его уменьшени  или увеличени . В этом случае соответст- венно измен ютс  силы в уплотнительном слое газовой среды. В обоих случа х резуль- татирующа  остаетс  посто нной и, таким образом, независимо от усилий эксплуатации равновесие быстро восстанавливаетс , восстанавлива  тем самым расчетную величину уплотнительного зазора. То есть, срав- нительно небольшое изменение уплотнительного зазора приводит к по влению значительных неуравновешенных сил, стрем щихс  вернуть кольцо 2 в первоначальное положение и восстановить первоначальную величину уплотнительного зазора. При этом уплотнение становитс  нечувствительным к колебани м давлени  и другим механическим воздействи м,таким как осевое перемещение, поскольку между уплотнительными кольцами 2 и 5 нет пр мого контакта.

Уплотнение вала обладает самоцентри- рующейс  способностью, так как при условии отклонени  уплотнительного кольца 2 относительно вращающегос  кольца 5 на кольцо 2 действует крут щий момент, восстанавливающий параллельность ответных поверхностей уплотнительных колец 2 и 5.

Повышение виброустойчивости уплотнени  определ етс  следующим. Компри- мируемый газ из камеры корпуса 1 поступает в карманы 8, равномерно разме- щенные по окружности на тыльной стороне 9 кольца 5, и через тело кольца 5 в торцовый зазор между кольцами 2 и 5. Расход газа регламентируетс  глубиной карманов 8 и толщиной кольца 5 : с увеличением глубины уменьшаетс  толщина стенки кольца 5, а следовательно, и сопротивление расходу газа .

Пориста  конструкци  кольца 5 обеспечивает сочетание требуемой газопроницае-

мости с достаточной жесткостью. Прогиб кольца 5 под давлением компримируемого газа не должен превышать 1...2 мкм, в противном случае из-за неравномерности уплотнительного зазора снижаетс  несуща  способность уплотнительного кольца 5.

Система питани  уплотнительного кольца 5 представл ет собой совокупность большого числа мельчайших капилл ров, через которые компримируемый газ поступает на всю рабочую (торцовую) поверхность 6. Это способствует предотвращению  влени  пневмолотка и прилипани , т.е. потери несущей способности при чрезмерном на- гружении. Кроме того, пориста  стенка поглощает энергию колебаний в случае их возникновени .

В предпочтительном вариантеуплотни- тельное кольцо 5 может быть изготовлено методом порошковой металлургии из твердых сплавов, например из карбида вольфрама , т.е. материала с минимальными деформаци ми в процессе эксплуатации. Аксиально подвижное кольцо 2 может быть изготовлено из материала менее стойкого, например силицированного графита. Возможен вариант изготовлени  пары уплотнительных колец 2 и 5, одно из которых выполнено из карбида кремни , а другое из нитрида кремни . Может иметь место вариант конструкции уплотнени , когда из пористого газопроницаемого материала изготовл етс  аксиально подвижное кольцо 5, например из углеграфита или пористого алюмини , последние изготовл ютс  также методом порошковой металлургии.

Claims (2)

1.Уплотнение вала, содержащее установленные в корпусе аксиально подвижное с нажимной пружиной и на валу вращающеес  уплотнительные кольца, причем на торцевой поверхности вращающегос  кольца выполнены спиральные канавки, выход щие на периферию и направленные против вращени  вала, отличающеес  тем, что, с целью повышени  виброустойчивости , по меньшей мере одно из уплотнительных колец выполнено из пористого газопроницаемого материала, а на его тыльной поверхности выполнены карманы.

2.Уплотнение по п, 1, отличающеес  тем, что в качестве пористого газопроницаемого материала кольца применена металлокерамика.

5

7 5