Уплотнение вала

. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 4Изобретение относится к машинострое- . Уплотнение вала содержит размещен- (Я нию, аболее конкретно к уплотнительной ное в корпусе 1 аксиально-подвижное уп- (д) . технике, и может быть использовано в кон- лотнительное кольцо 2 с нажимной ъ струкциях турбин, насосов и компрессоров пружиной 3 и установленное на валу 4 врадля уплотнения вращающихся валов, рабо- щающееся уплотнительное кольцо 5. Торцотающих при больших окружных скоростях и вая рабочая поверхность 6 вращающегося высоких давлениях рабочей среды. уплотнительного кольца 5 выполнена с уплотнительной перегородкой 7 и непроточ- аЦель изобретения - повышение надеж- ными спиральными канавками 8, ности в работе уплотнения путемповыше- расположенными с наклоном (под острым ния жесткости несущего слоя и улучшения углом) к направлению вращения вала 4 и амплитудно-частотных характеристик; а "разделенными между собой ребрами 9. Сотакже снижение утечек рабочей среды, . осно с вращающимся уплотнительным кольНа фиг.1 представлена конструкция уп- цом 5 и с зазором 10 относительно его лотнения вала, продольный разрез; нафиг.2 тыльной поверхности на валу 4 установлен - сечение А - А на фиг,1. стакан 11 с фланцем 12. На тыльной стороне(71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение им, М.В,фрунзе и Всесоюзное научно-производственное обьединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбйнной техники(57) Использование: для уплотнения валов, работающих при больших окружных скоростях и высоких давлениях рабочей среды.Сущность изобретения: в корпусе размещено подпружиненное нажимной пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо. На валу установлено вращающееся уплотнительное кольцо, на торцевой рабочей поверхности к-рого выполнены уплотнительная перегородка и непроточные спиральные канавки, расположенные с наклоном в сторону вращения вала, Соосно вращающемуся кольцу на валу установлен стакан с фланцем, Фланец размещен с зазором относительно тыльной стороны вращающегося кольца, на к-рой выполнены наклонные против вращения вала пазы. Пазы соединены между собой кольцевым коллектором, расположенным ближе к оси вала. Выходное сечение выполненных в фланце каналов расположено на большем диаметре напротив коллектора. Между фланцем и вращающимся кольцом установлено вторичное уплотнение, расположенное на меньшем диаметре коллектора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.1753133 10 20 30 35 40 50 13 вращающегося уплотнительного кольца 5 выполнены наклонные против вращения вала 4 пазы 14, соединенные между собой кольцевым коллектором 15, расположенным ближе к оси вала 4, Во фланце 12 выполнены под острым углом к оси 16 вала 4 наклонные каналы 17, выходное сечение 18 которых расположено на большем диаметре напротив кольцевого коллектора 15. Между вращающимся уплотнительным кольцом 5 и фланцем 12 стакана 11 установлено вторичное уплотнение 19, например в виде эластичного кольца, расйоложенного на диаметре, меньшем диаметра кольцевого коллектора 15. Вращающееся уплотнительное кольцо 5 установл о жестко на стакане 12 при помощи дистанционной втулки 20, Для предотвращения чрезмерного прижатия аксиально-подвижного кольца 2 к вращающемуся 5 в начальный период пуска и конечный период останова и обеспечения гарантированного зазора 21 между кольцами 2 и 5 в корпусе 1 установлено стопорное кольцо 22. Аксиально-подвижное кольцо 2 уплотнено относительно корпуса 1 уплотне ния при помощи вторичного уплотнения 23, Уплотнение вала работает следующимобразом. При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, рабочая среда (компримируемый газ) попадает из проточной части компрессора в камеру корпуса 1, в котором размещены уплотнительные кольца 2 и 5. При вращении вала 4 газовая среда попадает в уплотнительный зазор 21 и, тем самым, несколько разжимает между собой уплотнительные кольца 2 и 5, сжимая пружину 3. При этом спиральные канавки 8, выполненные на торцовой поверхности 6 вращающегося уплотнительного кольца 5, воздействуют на газовую среду как насос, повышают ее давление, что приводит к созданию несущего слоя газовой среды с давлением большим,чем давление компримируемого газа над кольцами 2 и 5.Кроме того, компримируемый газ при движении к центру встречает сопротивление уплотнительной перегородки 7. Указанные силовые факторы позволяют установить стабильную величину торцового уплотнительного зазора 21 порядка 3 мкм или близкую к ней. Стабильная величина торцового уплотнительного зазора 21 поддерживается равенством газостатических сил, действующих на наружные поверхности уплотнительных колец 2 и 5, усилия от нажимной пружины 3 и газодинамической уравновешивающей силой, возникающей за счет воздействия спиральных канавок 8 на газовую среду, которая при этом разделяет между собой уплотнительные поверхности колец 2 и 5 и при минимальной утечке исключает их контакт между собой, Предотвращению их контакта между собой способствует также установка в корпусе 1 уплотнения стопорного кольца 22, обеспечивающего гарантированную величину тор-цового зазора 21. Предотвращению утечек газовой среды в атмосферу(полость низкого давления турбомашины) препятствует также установка вторичных уплотнений 19 и 23,Для улучшения условий охлаждения уплотнительного узла на тыльной стороне кольца 5 выполняются наклонные пазы 14, обеспечивающие циркуляцию газа и снижение температурного градиента по высоте кольца 5 и, тем самым, предотвращению тепловых деформаций в последнем, что в целом повышает надежность работы уплотнительного узла при улучшении его амплитудно-частотных характеристик, Из-за предотвращения перекоса вращающегося уплотнительного кольца 5 повышается жесткость несущего слоя газовой среды и снижаются утечки компримируемого газа. Подвод циркулирующего газа в зазор 10 между фланцем 12 и кольцом 15 осуществляется за счет наклонных каналов 17, выходное. сечение которых расположено нап роти в кольцевого коллектора 15, Последний способствует выравниванию распределения слоя газовой среды по окружности вращающегося уплотнительного кольца 5,Формула изобретения 1, Уплотнение вала, содержащее размещенное в корпусе подпружиненное нажимной пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и установленное на валу вращающееся уплотнительное кольцо, на торцевой рабочей поверхности которого выполнены уплотнительная перегородка и непроточные спиральные канавки, расположенные с наклоном в сторону вращения вала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности в работе уплотнения путем повышения жесткости несущего слоя и снижения утечек рабочей среды, соосно с вращающимся уплотнительным кольцом на валу установлен стакан с фланцем, причем фланец размещен с зазором относительно тыльной стороны вращающегося уплотнительного кольца, на которой выполнены наклонные против вращения вала пазы, соединенные между собой кольцевым коллектором, расположенным ближе к оси вала, а во фланце выполнены наклонные каналы, выходное сечение которых расположено на большем диаметре напротив коль-щающимся уплотнительным кольцом устацевого коллектора. новлено вторичное уплотнение, располо 2, Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е е- женное на диаметре меньшего диаметра с я тем, что между фланцем стакана и вра- кольцевого коллектора,