Уплотнение вала турбомашины Советский патент 1992 года по МПК F16J15/34 

(Л

С

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в турбомашинах для уплотнения вращающихся валов. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения путем поддержания стабильной величины торцового зазора. Торцовая поверхность вращающегося кольца трения снабжена спиральными канавками, при этом часть канавок выполнена с глубиной, уменьшающейся к центру уплот- нительного кольца. При вращении вала спиральные канавки воздействуют на газовую среду как насос, повышают ее давление, что приводит с созданию уплотнительного слоя газовой среды. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в турбомашинах различного назначения для уплотнения вращающихся валов.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем поддержания стабильного торцового зазора.

На фиг. 1 представлено уплотнение вала турбомашины, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид по стрелке В на фиг, 2.

Уплотнение вала турбомашины содержит аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 1, вращающееся уплотнительное кольцо 2, торцовая поверхность 3 которого снабжена непроточными спиральными канавками 4. По меньшей мере часть спиральных канавок 4 выполнена с уменьшающейся к центру торцовой поверхности 3 уплотнительного кольца 2 глубиной. Спиральные канавки 3 с постоянной и уменьшающейся глубиной могут быть выполнены последовательно чередующимися между собой.

Уплотнение вала турбомашины работает следующим образом.

При работе турбомашины, газовая среда поступает в полость над аксиально подвижным 1 и вращающимся 2 уплотнительными кольцами. При вращении вала турбомашины спиральные канавки 4, выполненные на торцовой поверхности 3 вращающегося уплотнительного кольца 2, воздействуют на газовую среду и повышают ее давление, что приводит к созданию уплотнительного слоя газовой среды с большей плотностью, чем ее параметры в камере над кольцами 1 и 2. Кроме того, газовая среда при движении к центру встречает сопротивление данной части спиральных канавок 4. Стабильная величина торцового уплотнительного зазора порядка 3 мкм или близкая к ней поддержиО

ч ел о

вается равенством гидростатических сил, действующих на наружные поверхности уп- лотнительных колец 1 и 2, усилия от нажимной пружины и гидродинамической уравновешивающей силы , возникающей за счет воздействия спиральных канавок 4 на газовую среду.

При этом величина уравновешивающей гидродинамической силы, действующей на вращающееся уплотнительное кольцо, за- висит от объема, заключенного в спиральных канавках 4. При оптимальной ширине спиральных канавок 4 и оптимальном соотношении между площадями, занятыми спиральными канавками 4 и разделяющими их частями торцовой поверхности 3, изменение величины объема газа, заключенного в спиральных канавках 4, возможно только за счет изменения их глубины.

Газовая среда разделяет между собой уплотнительные поверхности колец 1 и 2 и при .минимальной ее утечке исключает их контакт между собой. При значительных угловых отклонениях аксиально-подвижного кольца 1 от радиального положения повы- шается величина гидродинамической силы, действующей на кольцо 1 и генерируемой в спиральных канавках 4 кольца 2 с уменьшающейся к центру кольца 2 глубиной. В зави

1 1 -И 1 85 | 8 S

I/ / I 1//

симости от внешних условий степень конфу- зорности канавок 4 меняется, причем большей она будет в турбомашине, предназначенной для работы на нерасчетных режимах.

Выполнение спиральных канавок 4 осуществляется ионным фрезерованием посредством использования масок, наносимых на поверхность 3 или же посредством лазерной обработки поверхности 3.

Формула изобретения

2,Уплотнение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что спиральные канавки с постоянной и уменьшающейся глубиной выполнены последовательно чередующимися между собой.

Фиг.1

А-А

7

Фиг. г

Щи г. 4 5