Уплотнение вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/44 

Ё

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения высокооборотных валов турбокомпрессоров. Цель изобретения - повышение надежности в работе путем повышения эффективности охлаждения внутреннего кольца 6. Уплотнение содержит расположенные в расточке 1 корпуса 2 с уплотнительными зазорами 3 относительно вапа 4 наружное плавающее кольцо 5 и внутреннее плавающее кольцо 6 с перепускными каналами 13, а также камеру 11 подвода запирающей среды. Кольцо 6 выполнено с кольцевой торцовой канавкой 15, соединенной с перепускными каналами 13. Наличие в кольце 6 канавкм 15. особенно в случае выполнения ее с увеличивающейся площадью проходного сечения, способствует лучшему охлаждению наиболее нагретых участков кольца 6. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

/ 18

2 58 К 16 5 13

Гиг J

с

&

О О

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения высокооборотных валов турбокомпрессоров.

Цель изобретения - повышение надежности в работе путем повышения эффективности охлаждения внутреннего кольца.

На фиг. 1 изображено уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1.

Уплотнение вала содержит располо женные в расточке 1 корпуса 2 с уплотни- тельными зазорами 3 относительно вала 4 наружное плавающее кольцо 5 и внутреннее плавающее кольцо 6 с торцовыми уплот- нительными поясками 7 и 8. Кольца 5 и 6 установлены с осевым поджатием посредством пружины 8 к торцовым поверхностям 9 и 10 расточки 1 корпуса 2 и зафиксированы от окружного проворота относительно корпуса.

В корпусе выполнена камера 11 подвода запирающей жидкости, образованная расточкой 1. торцовой поверхностью 12 внутреннего кольца 6 и наружной поверхностью уплотнительного пояска 8 внутреннего кольца. Внутреннее плавающее кольцо выполнено с перепускными охлаждающими каналами 13 в теле кольца, соединяющими камеру-11 подвода запирающей жидкости с полостью 14 между кольцами 6 и 7. при этом на кольце выполнена кольцевая торцовая канавка 15, соединенная с перепускными каналами 13.

Каналы 13 могут быть выполнены наклонными от камеры 11 к периферийной поверхности кольца, а также могут быть выполнены с винтовой нарезкой 16с направлением витков по направлению вращения вала 4. В корпусе 2 выполнены каналы 17 и 18 соответственно подвода и слива запирающей среды. В кольце 5 выполнены перепу- скные каналы 19 для отвода избытка запирающей среды.

Уплотнение работает следующим образом.

При работе уплотняемого агрегата, например турбокомпрессора, затворная жидкость подается в камеру 11 подвода запирающей среды под давлением, превышающим давление уплотняемого газа. Из камеры 11 затворная жидкость по канавке 15, каналам 13 и зазору между периферийной поверхностью кольца 6 и расточкой 1 корпуса 2 поступает в полость 14 между кольцами 5 и б, а из нее - в уплотнительные зазоры 3 между плавающими кольцами 5 и 6 и валом 4, где дросселируется и препятствует утечке компримируемого газа. При этом внутреннее плавающее кольцо 6 работает при малом перепаде давлений и высокой окружной скорости вала 4, что обуславливает сильное тепловыделение в уплотнительном зазоре внутреннего кольца

6, особенно со стороны газовой полости компрессора.

Подвод холодной запирающей жидкости в камеру 11 подвода запирающей жидкости, расположенную со стороны газовой

0 полости компрессора, а затем перепуск ее по каналам 13 способствует интенсификации процесса охлаждения тела кольца, особенно наиболее теплонагруженной зоны на выходе из дросселирующего зазора 3, а так5 же ликвидации застойных зон, где теплообмен ограничен.

Выполнение торцовой канавки 15 способствует лучшему охлаждению наиболее нагретых участков внутреннего плавающего

0 кольца 6, поскольку со стороны камеры 11 внутреннего плавающего кольца, где нагрев кольца наибольший, скорости течения жидкости в торцовой канавке также наибольшие, и соответственно большее количество

5 жидкости будет контактировать с нагретым участком тела кольца. Последнее приведет к более интенсивному охлаждению кольца. При этом изменение площади проходного сечения возможно за счет выполнения тор0 цовой канавки ступенчатой или наклонной в сторону периферийной поверхности внутреннего кольца.

Интенсификации теплообмена способствует также выполнение перепускных ох5 лаждающих каналов 13 наклонными, что обеспечивает подвод свежей запирающей жидкости в наиболее теплонагруженную зону кольца, а затем отвод ее по каналам в менее теплонагруженную зону кольца б,

0 способствуя тем самым перераспределению теплового потока в теле кольца,

Повышению эффективности охлаждения плавающего кольца способствует также выполнение в каналах 13 винтовой нарезки

5 16 с направлением витков по направлению вращения вала 4. При этом помимо интенсификации теплообмена в витках нарезки появляется закрутка подводимого потока запирающей жидкости, противоположная

0 закрутке потока на входе в уплотнительный зазор 3, что позволяет уменьшить суммарную закрутку потока на входе в зазор и уменьшить расход запирающей жидкости при сохранении уплотняющей способности

5 уплотнения.

Слив отработанной запирающей жидкости осуществляется из дросселирующего зазора 3 между наружным плавающим кольцом 5 и валом 4 в полости низкого давления, а избыток запирающей жидкости, использу.Г

емой для охлаждения внутреннего плавающего кольца 6, перепускается по каналам 19 в наружном кольце 5, к каналам 19 слива запирающей жидкости, выполненным в корпусе 2. Таким образом, конструкция уплотнения вала обладает высокой эффективностью охлаждения внутреннего плавающего кольца, что повышает надежность его в работе и уплотнения в целом.

Формула изобретения 1. Уплотнение вала, содержащее установленные с уплотнительными зазорами от- носительно вала, расположенные в расточке корпуса наружное и внутреннее плавающие кольца с торцовыми уплотнительными поясками и перепускными каналами, а также камеру подвода запирающей среды, образованную расточкой корпуса, торцовой поверхностью внутреннего кольца и окружной поверхностью уплотнитель- ного пояска этого кольца, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности в работе путем повышения эффективности охлаждения внутреннего кольца, на внутреннем кольце со стороны камеры подвода запирающей среды выполнена кольцевая торцовая канавка, соединенная с перепускными каналами.

3. Уплотнение по пп.1 и 4, отличающее с я тем, что перепускные каналы внутреннего кольца выполнены с винтовой нарезкой с направлением витков по направлению вращения вала.