Уплотнение вращающегося вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнитель ной технике, в частности к конструкциям уплотнений вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбинах.

Целью изобретения является повыше- ние надежности уплотнения путем предотвращения раскрытия торцового стыка между внутренним плавающим кольцом и корпусом, и разрыва масляной пленки в выходном участке внутреннего плавающего кольца со стороны газа.

На фиг 1 изображена конструкция уплотнения вращающегося вала, продольный разрез, на фиг.2 - разрез А - А на фиг 1.

Уплотнение вращающегося вала содержит выполнение в корпусе 1 подводящие каналы 2 и установленные в расточке 3 корпуса 1 с зазором 4 относительно вала Ь внутреннее и наружное плавающие уллотнительные кольца 6 и 7.

Между уплотнительными кольцами 6 и 7 установлены упругие элементы 8, поджимающие кольца 6 и 7 к корпусу торцовыми уплотнительными поясками 9 и 10. На торцовой поверхности внутреннего плавающего уплотнительного кольца 6 со стороны торцового уплотнительного пояска выполнена кольцевая проточка 11, Протяженность длины кольцевой проточки выполнена больше половины кольца и гем самым кольцо разделяется на два участка различной протяженности, На наружной поверхности внутреннего плавающего уплотнительного кольиа 6 выполнены радиальные пазы 12. Внутренняя поверхность пазов 12 и внутренняя поверхность кольцевой проточки 11 расположены на одном диаметре. Радиальные пазы 12 распо- ложены напротив подводящих каналов 2. На внутренней поверхности внутреннего кольца 6 выполнена со смещением к выход- ному участку 13 кольца 6 кольцевая канавка 14, сообщенная посредством радиальных дросселирующих каналов 15 через кольцевую проточку с радиальными пазами 12

Уплотнение вращающегося вала рабо- тает следующим образом,

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, уплотнительное масло по подводящим каналам 2 под давлением превышающим давление компримируемого газа, подается в радиальные пазы 12 и расточку 3 корпуса к плавающим уплотнитель ным кольцам 6 и 7. охлаждая их, и препятствует утечке компримируемою газа в окружающую среду

Благодаря выполнению во внутреннем кольце б кольцевой проточки 11 происходит более интенсивное охлаждение кольца 6,

что повышает надежность его работы и повышает его герметизирующую способность а различная осевая протяженность наружного и внутреннего цилиндрических участков кольца позволяет получить необходимую величину уравновешивающей силы, позволяющей создать момент сил препятствующий раскрытию торцового стыка между торцовым УПЛОТНИ(ельным пояском 9 и корпусом т.е. уравновесить момент сил, стремящийся раскрыть указанный торцовый стык и: за пары (ил1 центрирующей силы, возникающей в зазоре 4 и приложенной к центру кольц 6, и силы тре ния, приложенной к торцу кольца 6

При высоких rt/орогтрх ПОЗЩРНИЯ и ма- «пых расхода ггпотмительного масла возможно нарушение сплошности смазйчного слоя Разрыв масляном плот и начинается на выходном уигтке 13 кольца со стороны газа, При этом чем меньше перепад давления, а следовательно, и расход масла, тем большую длину кольца f) будет занимать зона разрыва пленки В эгои зоне будет находив ся смесь мпслаi газом что и приводит к существенному уменьшению вязкости масла, потерь мощности на трение и температуры кольца 6 Этим объясняется также более низкая температуря кольца 6 на выходном участке 13

При больших перепадал давления, т.е., когда уплотните-.ыюе масло полностью заполняет зазор 4, расход масла растет прямо пропорционально сюрогти вращения С уменьшением перепад,-: давления масло - газ тбсолютмыи расход уменьшается, нэос- таетср независимым от скорости сращения вала 5, что обьяс.няст пояргрние зоч разрыва масляной meiiKH в iaiope 4 С ростом скорости вращения тона разрыва распространяется е сторону ччолноп кромки уменьшая эффективную дпину кол i 3 6. Если перепад давлении уменьшается настолько, что зона ра.чрк;, а Слюной пленки будет занимат ь всю длину s- ольца 6, то уплотнение теряет герметичности и газ попадает в основной поток масла Разрыву масляной пленки способп пуют также вибрации вала 5 и малые F.I личП Ч зазоров 4 Для предот- в ращен и., рт-фыгм мастяной пленки часть уплогнитгл. - j маглг, из подводящих канале, / гь„ V1 т ь радиальные пгзы 12 и из них в рлдиальньк дросселир/ющие каналы 15 и канаг ку 14 Пои попадании уплотнительного магла в канавку 14 постанавливается масляная пленка в зазо ре 4 и соответственно герметичность уплотнения.

Таким обр зор-,, пррдлагаемач конструкция уплотн :н,1ч 1,02, ющегося зэла обладает более высокой уплотнительной способностью из-за предотвращения раскрытия торцового стыка, а также из-за предотвращения разрыва масляной пленки в радиальном зазоре между валом и внутренним плавающим кольцом.

Формула изобретения Уплотнение вращающегося вала, содержащее установленные в расточке корпуса с зазором относительно вала внутреннее и наружное плавающие кольца, между которыми расположены упругие элементы, поджимающие торцовые уплотнительные пояски плавающих колец к корпусу, в котором выполнены подводящие каналы, отличающееся тем, что. с целью повышения надежности уплотнения путем предотвращения раскрытия торцового стыка между внутренним плавающим кольцом и корпу0

сом, и разрыва масляной пленки в выгодном участке внутреннего плавающего кольца со стороны газа, на торцовой поверхности внутреннего плавающего кольца со стороны торцового уплотнительного пояска выполнена кольцевая проючка протяженностью больше половины кольца, а на его наружной цилиндрической поверхности выполнены радиальные пазы, внутренняя поверхность которых расположена на одном диаметре с внутренней поверхностью кольцевой проточки, причем радиальные пазы расположены напротив подводящих каналов, а на внутренней поверхности внутреннего плавающего кольца со смещением к выходному участку кольца выполнена кольцевая канавка, сообщенная посредством радиальных дросселирующих каналов через кольцевую проточку с радиальными пазами.

Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения вращающегося вала путем предотвращения раскрытия торцового стыка между внутренним плавающим кольцом и корпусом. В расточке 3 корпуса 1 с зазором 4 относительно вала 5 установлены внутреннее и наружное плавающие кольца 6 и 7. Между кольцами расположены упругие элементы 8, поджимающие торцовые уп- лотнительные пояски 9 и 10 колец 6 и 7 к корпусу 1, в котором выполнены подводящие каналы 2. Для предотвращения разрыва масляной пленки на торцовой поверхности кольца 6 со стороны пояска 9 выполнена кольцевая проточка 11 протяженностью больше половины кольца 6, на наружной цилиндрической поверхности которого выполнены радиальные пазы 12. Внутренняя поверхность пазов 12 расположена на одном диаметре с внутренней поверхностью проточки 11. Пазы 12 расположены напротив каналов 2. На внутренней поверхности кольца 6 со смещением к выходному участку 13 выполнена кольцевая канавка 14, сообщенная радиальными дросселирующими каналами через проточку 11 с пазами 12. 2 ил. «ы Ё О 00 Ю VJ VJ