ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК F16J15/34 

Гидростатическое торцовое уплотнение относится к области машиностроения, в частности, к конструкциям высокоскоростных турбомашин.

Известно гидростатическое торцовое уплотнение (В. А. Максимов, Г.С. Баткинс. Трибология подшипников и уплотнений жидкостного трения высокоскоростных турбомашин. Казань, ФЭН, 1998г., с.367-368), которое содержит аксиально-подвижное кольцо с камерами на поверхности трения, питательными и отводящими каналами.

Такая конструкция гидростатического уплотнения используется в турбокомпрессорах при давлении газа до 30 МПа.

Гидростатическое торцовое уплотнение предназначено для ограничения попадания масла в проточную часть турбомашин.

При этом перепад давления между маслом и газом поддерживается автоматически и составляет 0,15...0,3 МПа.

К недостатку этого уплотнения следует отнести значительное увеличение площади поверхности трения уплотнительных колец, которое приводит к дополнительному тепловыделению и высоким осевым нагрузкам.

Целью настоящего изобретения является снижение деформаций уплотнительных колец под действием давления масла и газа, а также неравномерного нагрева.

Для осуществления этой цели аксиально-подвижное уплотнительное кольцо выполнено со ступенчатым аксиальным разъемом и кольцевым каналом. Внутренняя втулка аксиально-подвижного уплотнительного кольца является уплотнительным элементом пары трения. Наружная втулка аксиально-подвижного уплотнительного кольца образует кольцевой канал и воспринимает неуравновешенные нагрузки от действия давления масла и газа. В ней выполнены маслоотводящие каналы, позволяющие обеспечить охлаждение уплотнительного элемента. Уплотнительный элемент аксиально-подвижного уплотнительного кольца выполнен из материала с высокой теплопроводностью - алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия на поверхности трения, образованным методом микродугового оксидирования.

Совокупность всех признаков предлагаемого технического решения позволяет снизить деформации и неравномерность нагрева уплотнительного элемента аксиально-подвижного уплотнительного кольца и в результате повысить надежность гидростатического торцового уплотнения.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежом, где представлен продольный разрез гидростатического торцового уплотнения.

Оно помещено в корпусе 1 и содержит вращающееся уплотнительное кольцо 2 и аксиально-подвижное уплотнительное кольцо, которое состоит из уплотнительного элемента 3 и наружной втулки 4, зафиксированной от смещений штифтами 5.

Между уплотнительным элементом 3 и наружной втулкой 4 имеется кольцевой канал 6. Уплотнительный элемент 3 выполнен из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия, образованным методом микро дугового оксидирования. На уплотнительном элементе 3 имеются два уплотнительных пояска 7 и 8, разделяющих масляную, газовую и сливную полости, один ряд камер 9 и питательные каналы 10 и 11. В наружной втулке 4 выполнены маслоотводящие каналы 12.

Уплотнительный элемент 3, наружная втулка 4 и вращающееся кольцо 2 загерметизированы относительно корпуса 1 и вала 13 посредством эластичных прокладок 14, 15 и 16.

Упругие элементы 17 обеспечивают контакт в паре трения.

Гидростатическое торцовое уплотнение действует известным образом, при котором уплотнительное кольцо 2 и эластичная прокладка 16 вращаются вместе с валом 13. При этом масло под давлением, несколько превышающим давление газа, из масляной полости поступает в кольцевой канал 6, далее по питательным каналам 10 поступает в торцовый зазор и по каналам 11 - в камеры 9.

Осевая сила, действующая со стороны торцового зазора, преодолевает усилие упругих элементов 17 и разделяет вращающееся уплотнительное кольцо 2 и уплотнительный элемент 3.

Торцовое уплотнение функционирует в бесконтактном режиме при утечках масла в газовую и сливную полости.

Величина торцового зазора зависит от давления масла в камерах 9, которое регулируется выбором проходного сечения каналов 11.

На уплотнительный элемент 3 при незначительном превышении давления масла над давлением газа практически не действуют неуравновешенные силы, которые могли бы его деформировать.

Высокая теплопроводность алюминиевого сплава и дополнительная циркуляция масла через кольцевой канал 6 и каналы 12 обеспечивают интенсивный теплоотвод от уплотнительного элемента 3.

Совокупность всех признаков технического решения значительно повышает надежность торцового уплотнения.

При остановке турбомашины гидростатическое торцовое уплотнение выполняет роль стояночного, то есть препятствует протечкам газа в атмосферу.

Изобретение может быть использовано в машиностроении. Аксиально-подвижное уплотнительное кольцо выполнено со ступенчатым аксиальным разъемом и кольцевым каналом. Оно состоит из уплотнительного элемента и наружной втулки. Уплотнительный элемент выполнен из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия на поверхности трения, образованным методом микродугового оксидирования. Изобретение повышает надежность уплотнения. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Гидростатическое торцовое уплотнение, содержащее корпус, аксиально-подвижное уплотнительное кольцо с уплотнительными поясками, разделяющими масляную, газовую и сливную полости, с камерами на поверхности трения и питательными каналами, вращающееся уплотнительное кольцо, отличающееся тем, что аксиально-подвижное уплотнительное кольцо выполнено со ступенчатым аксиальным разъемом и кольцевым каналом. 2. Гидростатическое торцовое уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что уплотнительный элемент аксиально-подвижного уплотнительного кольца выполнен из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия на поверхности трения, образованным методом микродугового оксидирования. 3. Гидростатическое торцовое уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что кольцевой канал аксиально-подвижного уплотнительного кольца сообщен с полостью слива каналами, выполненными в наружной втулке аксиально-подвижного уплотнительного кольца.