Уплотнение вала турбокомпрессора Советский патент 1993 года по МПК F16J15/34 

Предлагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в турбомашинах различного назначения для уплотнения вращающихся валов.

Цель изобретения - повышение надежности уплотнения за счет снижения его угловых колебаний путем выравнивания напорности спиральных канавок.

Предлагаемая конструкция уплотнения вала турбомашины с указанной совокупностью признаков обеспечивает достижение положительного технико-экономического эффекта, заключающегося в повышении уплотнительной способности и надежности уплотнительногоузла из-за уменьшения окружной неравномерности напорности спиральных канавок и, следовательно, за счет

уменьшения угловых колебаний уплотни- тельных колец.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция уплотнения вала турбомашины. продольный разрез, на фиг.2 и 3 - сечение А-А на фиг.1, на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З вращающегося уплотнительного кольца, на фиг.5 - эпюра распределения давления на торцевой поверхности уплотнительного кольца.

Уплотнение вала турбокомпрессора содержит аксиально-подвижное уплотнитель- ное кольцо 1, с нажимной пружиной 2 и вращающееся кольцо 3, торцовая поверхность которого снабжена уплотнительным пояском 4 и выполненными на периферии спиральными канавками 5, расположенными под острым углом к направлению вращения вала 6. На наименьшем диаметре

00

ho xl

Јь оо

СА

спиральных канавок 5 на уровне донной части спиральных канавок 5 расположен уравнительный канал 7, Кроме того наружный диаметр уравнительного канала 7 может быть меньше чем наименьший диаметр спиральных канавок 5, т.е. в этом случае уравнительный канал 7 отделен от спиральных канавок 5 дополнительным уплотнительным пояском 8 (см.фиг. 1, 4). К тому же уравнительный канал 7 может быть выполнен как на аксиально-подвижном уплотнительном кольце 1. так и на вращающемся уплотнительном кольце 3.

Уплотнение вала турбокомпрессора, согласно изобретения, работает следующим образом. При вращении вала 6 газовая среда поступает в спиральные канавки 5 и подается ими ближе к центру, где сжимается и попадает в уравнительный канал 7. В каждом отдельном спиральном канале 5 величина сжатия газа будет зависитЪ от его геометрии, и будет отличаться друг от друга на определенную величину АР. Попадая в уравнительный канал 7,происходит выравнивание давления по окружности при сохранении их суммарной напорности, что позволяет установить стабильную величину уплотнительного зазора 3 примерно равного 3-5 мкм. Увеличение зазора приводит к падению давления в уравнительном канале 7 и в целом на торцевой уплотнительной поверхности, что приводит к нарушению силового равновесия и перемещению аксиально-подвижного кольца 1 под действием уплотняемого давления и нажимной пружины 2, в сторону уменьшения зазора. При выполнении уравнительного канала 7 на меньшем диаметре, чем наименьший диаметр спиральных канавок и отделенным от них дополнительным уплотнительным пояском 8 приведет к тому, что газ в спиральных канавках 5, встречая сопротивление дополнительного пояска 8, сжимается. При этом сохраняется определенная неравномерность напорности спиральных канавок5 (см. участок 1 на фиг.5, где показана эпюра распределения давления в дроссельном зазоре между уплотнительными кольцами).

Газ дросселируется на дополнительном уплотнительном пояске 8 (участок II) и попадает в уравнительный канал 7 (участок III), где происходит полное выравнивание окружной неравномерности напорности спиральных канавок и далее происходит дросселирование газа на основном уплотнительном пояске 4 (участок IV). Выполнение уравнительного канала 7 на

аксиально-подвижном уплотнительном кольце 1 приведет к тем же эффектам, что и на вращающемся кольце 3.

Такие конструктивные исполнения позволяют уменьшить угловые колебания уп

лотнительных колец, а следовательно.

уменьшить минимальный допустимый зазор между ними, что способствует значительному повышению стабильности слоя газовой среды в торцовом зазоре между уплотнительными кольцами. Формула изобретения

1.Уплотнение вала турбокомпрессора, содержаа ее кольцевой уплотнительный элемент с нажимной пружиной и вращающееся уплотнительное кольцо, на торцевой

поверхности которого выполнен уплотнительный поясок, и размещенные на периферии спиральные канавки, расположенные под острым углом к направлению вращения вала, отличающееся тем, что на

ответной торцевой поверхности уплотнительного элемента или на упомянутой торцевой поверхности вращающегося уплотнительного кольца со стороны донной части спиральных канавок выполнен уравнительный канал.

2.Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что спиральные канавки соединены между собой упомянутым уравнительным каналом, диаметр которого равен наименьшему диаметру расположения спиральных

канавок.

3.Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что уравнительный канал выполнен на диаметре, меньшем, чем наименьший диаметр расположения спиральных канавок, и

отделен от них дополнительным уплотнительным пояском.

Z3W&

sf

t

Сущность изобретения: на торцевой поверхности вращающегося кольца выполнен уплотнительный поясок и размещены на периферии спиральные канавки, расположенные под острым углом к направлению вращения вала. На ответной торцевой поверхности уплотнительмого элемента или на торцевой поверхности вращающегося кольца со стороны донной части канавок выполнен уравнительный канал. Канавки соединены между собой каналом, диаметр которого равен наименьшему диаметру расположения канавок. Канал выполнен на диаметре, меньшем, чем наименьший диаметр расположения канавок, и отделен от них дополнительным уплотнительным пояском. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

Г-Г

C9WZ81

т

фие.4

8

6 р#.3

I Л

Ж Ж.

V.

р