Торцовое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором

(1)51615/34 ПИСА ИЕ ИЗОБРЕТЕНСВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР(54) ТОРЦОВОЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ С РЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАЗОРОМ(57) Изобретение может быть использованов торцовых уплотнениях многорежимныхэнергомашин с высокими давлениями рабочих сред. Цель изобретения - упрощениеконструкции уплотнения, На роторе 2 установлено вращающееся кольцо 1. В корпусе 4 размещено невращающееся кольцо 3. Вторичное уплотнение 6 расположено в канавке 7 на цилиндрической поверхности корпуса 4. Упругий элемент 8 установлен в канавке 7 и контактирует одним торцом с уплотнением 6, а другим - торцовой поверхностью 9 канавки 7, сообщенной с полостью 10 низкого давления. Напорная камера 13 образована кольцом 3, пружиной 5, корпусом 4 и уплотнением 6. На уплотнительной поверхности кольца 3 выполнена гидростатическая камера 11, сообщенная с камерой 13 дросселями 12 и с уплотняемой полостью 14. Подбором жесткостной характеристики элемента 8 и геометрии кольца 3 обеспечивают требуемые величины зазоров в широком диапазоне изменения перепада давления. 4 ил.Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцовым уплотне ниям многорежимных энергомашин свысокими давлениями рабочих сред,Цель изобретения - упрощение конструкции уплотнения,На фиг,1 показано торцовое гидростатическое уплотнение с регулируемым зазором; на фиг.2 - схема деформированиякольца под действием перепада давленияна уплотнении; на фиг.З и 4 - схема кольцас эпюрами действующих на него сил приразличных значениях давления уплотняемой среды 0 ИУЗ - усилие упругого элемента).Уплотнение (фиг.1) состоит из вращающегося кольца 1, установленного на оотоое2, и невращающегося кольца 3, установленного в корпусе 4, пружины 5 и вторичногоуплотнения б. Вторичное уплотнение б уста новлено в канавке 7 на цилиндрической поверхности корпуса 4. В канавку 7установлен упругий элемент 8, взаимодей ствующий одним торцом с вторичным уплотнением б, а другим торцом - с торцовой, поверхностью 9 канавки, сообщенной с полостью 10 низкого давления, Невращающееся кольцо 3 имеет на уплотнительнойповерхности гидростатическую камеру 11,соединенную дросселями 12 с напорной камерой 13 и уплотняемой полостью 14, Напорная камера образована пружиной,корпусом, невращающимся кольцом и вторичным уплотнением.Уплотнение работает следующим образом.При работе энергомашины гидростатическая камера 11 обеспечивает бесконтактную работу торцового уплотнения сгарантированным зазором между кольцами1 и 3, Повышение давления в уплотняемойполости 14 (при переходе на более напряженный режим) вызывает раскрытие уплотнения, Величина зазора определяетсягидростатической силы, возникающей в щели уплотнения, и закрывающей силы, равной сумме усилия от пружины 5 игидравлической силы от давления уплотня емой среды, определяемой диаметром расположения вторичного уплотнения.Повышение уплотняемого давления в бесконтактном торцовом уплотнении вызываетпреобладающий рост гидростатическогоусилия в щели, что и приводит к раскрытиюуплотнения,Кольцо 3 при больших перепадах давления на уплотнении будет испытывать деформацию, На фиг.2 показана типичнаякартина изменения формы уплотнительногокольца под воздействием перепада давле ния. Для определения перемещений, возникающих в кольцах под действием давления рабочей жидкости, применяют теорию осесимметричной деформации кольцевых дета 5 лей Биценю, в которой перемещения поперечного сечения кольца представляют в виде поворота сечения нэ угол фотносительно нейтральной точки С (фиг.2), напряжения в которой равны нулю, Координата 10 точки 7 с определяется только геометрией поперечного сечения, угол прямопропорционален изгибающему моменту относительно точки 7 с, На фиг,З приведены эпюры действующих на кольцо сил от перепада 15 давления Р 1, которые создают момент М относительно точки Ес. Момент М в случае внешнего расположения уплотняемой среды направлен против часовой стрелки (фиг,2). Это приводит к созданию диффузионного (расширяющегося) зазора между кольцами 1 и 3. Наличие диффузорности зазора вызывает уменьшение гидростатической силы в щели и, как следствие, величины зазора. При дальнейшем 25 повышении перепада давления на уплотнении (например, с Р 1 до Р 2) вторичное уплотнение б будет перемещаться влево, сжимая упругий элемент 8 (фиг,1), и займет положение, показанное на фиг.4; Величина его осевого перемещения будет определяться величиной перепада давления, ви 30 дом и жесткостью элемента 8. Изменение положения вторичного уплотнения фиг.4) приведет к появлению дополнительной силы, которая будет создавать 35 момент, направленный против часовой стрелки и увеличивающий диффузорность рабочего зазора.Таким образом, повышение перепада давления будет приводить к росту гидростатической силы в щели, вызванная перепадом давления диффузорность щели 40 позволит снизить интенсивность роста гидростэтической силы и избежать раскрытия уплотнения. При уменьшении перепада давления на уплотнении вторичное уплотнение 6 будет перемещаться вправо и кольцо 3 будет принимать первоначальную форму, Таким образом будет осуществляться авто 50 матическое регулирование величины зазорауплотнения.Подбором жесткостной характеристикиэлемента 8 и геометрии уплотнительного кольца 3 можно обеспечить требуемые вели чины зазоров в широком диапазоне изменения перепада давления на уплотнении,Применение предлагаемой конструкции в качестве уплотнения многорежимной энергомашины автоматически обеспечит на всех режимах требуемую герметичность при