Уплотнение вала Советский патент 1992 года по МПК F16J15/34 

1

(21)4860772/29

(22) 20.08.90

(46) 23.09.92. Бюл. № 35

(71)Сумское машиностроительное научно- производственное объединение им. М.В.Фрунзе и Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодиль- ной, газоперекачивающей и газотурбинной техники

(72)В.С.Марцинковский, Л.В.Черепов, В.К,Кривонос, С.К.Лионцын и В.Г.Гриценко

(56)Патент США

№ 4212475, кл. F 16 J 15/34, 1979. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

(57)Использование: для уплотнения вращающихся валов, работающих при больших окружных скоростях и высоких давлениях.

Сущность изобретения: в корпусе размещено аксиально подвижное с нажимной пружиной и установлено на валу вращающееся уплотнительные кольца. Вращающееся кольцо выполнено в виде накладки, установленной с упором в торцовую поверхность опорного выступа вала и зафиксированной от проворота в окружном направлении. На периферии опорного выступа выполнена канавка под вторичное уплотнение. На опорной торцовой поверхности выступа выполнена кольцевая проточка, в к-рой установлены ребра жесткости, контактирующие с накладкой. Ребра расположены под острым углом к направлению вращения вала. 1 з,п.ф-лы, 3 ил.

Ё

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к уплот- нительной технике и может быть использовано в конструкциях турбин, насосов и компрессоров для уплотнения вращающихся валов, работающих при больших окружных скоростях и высоких давлениях рабочей среды.

Целью изобретения является повышение уплотнительной способности путем по- вышения стабильности величины уплотнительного зазора за счет наполненности эпюры газодинамических сил, действующих в зазоре.

На фиг. 1 представлена заявляемая конструкция уплотнения вала, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3-узел I на фиг. 1.

Уплотнение вала содержит размещенные в корпусе 1 аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и установленное на валу 4 вращающееся уплотнительное кольцо 5. Вращающееся уплотнительное кольцо 5 выполнено в виде уплотнительной накладки 6, установленной с упором в торцовую поверхность опорного выступа 7 на валу 4 и зафиксированной от проворота в окружном направлении штифтом 8 и уплотненной относительно нее с помощью вторичного уплотнения 9, например в виде эластичного кольца, размещенного в канавке 10 на периферии опорного выступа 7. При этом на торцовой опорной поверхности /на его пятообразной части/ опорного выступа со стороны уплотнительного зазора 11 выполнена кольцеобразная проточка 12, в которой установлены ребра жесткости 13, на которые опирается уплотнительная накладка 6. Ребра жесткости 13 могут быть устаXI

О W

VI

XI ел

новлены под острым углом к направлению вращения вала 4.°

Уплотнение вала, согласно изобретению, работает следующим образом.

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, газовая среда попадает из проточной части компрессора в камеру корпуса 1, в которой размещены уплотнительные кольца 2 и 5. При вращении вала 4 газовая среда попадает в уплотнительный зазор 11 и, тем самым, несколько разжимает уплотнительные кольца 2 и 5, сжимая пружину 3. При этом давлением газа уплотнительная накладка 6 прижимается к вращающейся пя- тообразной поверхности опорного выступа 7, опирается на ребра жесткости 13 и приобретает синусоидальную форму рабочей поверхности со стороны уплотнительного зазора 11, что позволяет воздействовать на газовую среду путем создания последовательных газовых клинов, которые выполняют роль напорообразующих элементов. Особенно эта роль рабочей поверхности усиливается при выполнении ребер жестко- сти 13 под углом к направлению вращения вала 4, когда на рабочей поверхности появляются как-бы спиралеобразные впадины, разделенные между собой выступами от ребер жесткости 13. Эти спиралеобразные впадины в сочетании с впадинами от ребер жесткости 13 позволяют частично сжимать компримируемый газ и поддерживать стабильную величину уплотнительного зазора 11 порядка 3 мкм или близкой к ней. Ста- бильная величина уплотнительного зазора 11 поддерживается равенством газостати4

Фиг.1

ческих сил, действующих на уплотнительные поверхности кольца 2 и накладки 6, усилия от нажимной пружины 3 и газодинамической уравновешивающей силой, возни- кающей за счет воздействия синусоидальных спиральных впадин на рабочей поверхности накладки 6 на газовую среду.

Вращающееся уплотнительное кольцо 5 при этом может быть изготовлено из более дешевых материалов, а уплотнительная накладка 6 может быть изготовлена из твердых сплавов, толщина которой может быть сведена к минимуму.

Формула изобретения

Ю ;;

/7

I

12

12