Уплотнение вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к уплотнитель- ным устройствам, применяющимся в различных машинах и механизмах для устранения перетеканий рабочей среды, и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах.

Цель изобретения - повышение надежности работы путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца за счет уменьшения момента гидромеханической силы, а также по- вышение несущей и центрирующей способностей уплотнения

На фиг. 1 представлена конструкция уп лотнения вала, продольный разрез на фиг 2 - сечение А-А на фиг 1

Уплотнение вала содержит охватысаю- щие вал 1 и установленные в расточке 2 корпуса 3 с подводящим каналом 4 загвор- ной среды наружное и внутреннее плавающее уплотнительные кольца 5, 6, разделяющие полости 7 8 низкого и высокого давления На участке 9 периферийной поверхности наружного плавающего кольца 5 со стороны полости 7 низкого давления выполнены, по крайней мере, три плоские лыски 10 наклонные к оси вала 1 в сторону торцовой поверхности 11 кольца 5 и расположенные на равных расстояниях относительно друг друга по окружности кольца 5, а участок 12 периферийной цилиндрической поверхности наружного кольца 5 со стороны полости 8 высокого давления снабжен теплозащитным покрытием

О

Jb.

сл о чэ сл

Уплотнение вала работает следующим образом.

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, запирающая среда (уплотнительное масло) по каналу 4 подается в расточку 2 корпуса 3 под давлением, превышающим давление уплотняемого газа, омывает плавающие уплотнительные кольца 5 и 6 и при этом охлаждает их, препятствуя протечке уплотняемого газа из полости высокого в полость низкого давления. После срабатывания уплотнительное масло сливается в полость низкого давления, а затем повторно направляется в расточку 2 корпуса 3.

Под действием давления уплотнигель- ного масла зазор между наружным кольцом 5 и валом 1 приобретает конфузорную форму, уменьшающуюся к полости низкого давления. Выполнение участка периферийной цилиндрической поверхности наружного кольца 5 со стороны полости 8 высокого давления с теплозащитным покрытием 13 уменьшает теплоотвод и, тем самым, увеличивает нагрев данного участка и коифузор- ность зазора между валом 1 и участком кольца 5 со стороны полости 8. Такое же воздействие на величину зазора оказывает выполнение лысок 10 на периферийной поверхности кольца со стороны полости низ кого давления. Лыски 10 уменьшают жесткость кольца 5 на данном участке и под действием давления уплотнительного масла кольцо 5 под лысками 10 прогибается и конфузорность зазора увеличивается. Кроме того, величина зазора по окружности вала приобретает синусоидальную зависимость, т. е. последовательность увеличивающихся и уменьшающихся по окружности вала 1 участков. Выполнение лысок 10 позволяет уменьшить момент гидромеханической силы в радиальной щели между валом 1 и кольцом 5 за счет сокраще

-

5 10 15

2025ния расстояния от торцового стыка со стороны полости 7 низкого давления до линии действия силы, и подбором соотношения длины частей кольца 5 т. е. величины лысок 10, углов наклона к оси вала 1 можно совместить точку приложения гидромеханической силы с плоскостью торцового стыка, сведя этим момент силы к нулю.

Выполнение синусоидальной формы радиального зазора позволяет уменьшить амплитуду угловых колебаний и тем самым предотвратить раскрытие торцового стыка в динамике, поскольку система плавающее кольцо 5 - жидкостной слой отстраивается при этом от резонансных частот за счет введения дополнительного демпфирования кольца 5. При угловых и радиальных перемещениях кольца 5 происходит сдавливание жидкости в зазоре, чго создает сопротивление этим перемещениям вследствие внутреннего трения в жидкости.

Формула и зобретения Уплотнение вала, содержащее охватывающие вал и установленные в расточке корпуса наружное и внутреннее плавающие уплотнительные кольца, разделяющие полости низкого и высокого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца, на участке периферийной поверхности наружного плавающего кольца со стороны полости низкого давления выполнены по меньшей мере три плоские лыски, наклонные к оси вала в сторону торцовой поверхности кольца и расположенные на равных расстояниях относительно друг друга по окружности кольца, а 40 участок периферийной цилиндрической поверхности наружного кольца со стороны полости высокого давления покрыт теплозащитным покрытием

30

35

Изобретение м. б использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения вала путем расширения зоны вибрационной устойчивости наружного плавающего кольца (К) Наружное 5 и внутреннее б уплотнительные К охватывают вал 1 и установлены в расточке 2 корпуса 3 К 5, б разделяют полости низкого 7 и высокого 8 давления На участке 9 периферийной поверхности К 5 со стороны полости 7 выполнен по меньшей мере три плоские лыски 10, наклонные к оси вала 1 в сторону торцовой поверхности 11 К 5 Лыски 10 расположены на равных расстояниях относительно друг друга по окружности К 5 Участок 12 периферийной цилиндрической поверхности К 5 со стороны полости 8 снабжен теплозащитным покрытием Выполнение лысок 10 позволяет уменьшить момент гидромеханической силы в радиальной щели между валом 1 и К 5 за счет сокращения расстояния от торцового стыка со стороны полости 7 до линии действия силы 2 ил Ј

13

Фиг. 2.