Уплотнение вала

ОП ИСАНИЕ Союз Сфветскик Социалистических Реслублик ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИ ЬСТВУ 61) Дополнительное к автсвид-ву . -22) Заявлено 25.06.80 (21) 294526 51) М. Кл.э Г 16 1 15/4 инением заявкисп исвударствекм келкте СССР. Н. Сидора, Г. А, Лучин, Б ков и.А. И. Сн Научно-производственное объединение по исслероектированию энергетического оборудования им. И. и Ростовский государственный университе тели 71) 4) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛ 1Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в уплотнительных узлах валов турбомашин.Основным недостатком уплотнений с плавающими кольцами является их существенное влияние на динамические характерис тики системы вал-смазочные слои-подшипники. С другой стороны, ротор оказывает возбуждающее воздействие на плавающие кольца, которое может привести к возникновению опасных колебательных состояний, приводящих к контакту вала с кольцом.Известны конструкции уплотнений с плавающими кольцами, в которых используют упругодемпферные устройства, выполненные в виде радиальных пружинящих лопастей, лепестков и т.д. 11 и 12.15Однако известные уплотнения с плавающими кольцами характеризуются сложностью конструкции и изготовления; трудностью установки при монтаже. плавающих колец с заданным эксцентриситетом относительно вала; недостаточной прочностью и долговечностью пружинящих элементов, ра. ботающих в сложных условиях знакопеременных напряжений. Наиболее близким к предлагаемому является уплотнение вращающегося вала, в котором центрирование плавающего кольца и демпфирование его колебаний достигается тем, что концентрично кольцу с зазором, соизмеримым с зазором между кольцом и валом, установлена охватывающая его плавающая втулка. Кроме того, в кольце выполнены каналы, выход каждого из которых на внешнюю поверхность кольца расположен в зазоре между кольцом и втулкой в зоне равного или более низкого давления, чем давление у выхода на внутреннюю поверхность, и смещен, относительно него на 180.Демпфирование радиальных высокочастотных колебаний осуществляется в- зазоре между втулкой и кольцом, заполненном уп-. лотняемой средой 13).Однако конструкция известного устройства сложна по изготовлению и имеет ограничения по применению, например при больших радиальных смещениях вала. В этом случае потребуются большие радиальные зазоры между плавающей втулкой и кольцом, что приведет к существенному снижению жесткости несущего слоя и, следова 9341073тельно, к снижению демпфирующих свойств устройства.Одновременно известная конструкция неработоспособна в случае уплотнения газовой среды, так как плавающая втулка, охватывающая кольцо, не обладает при таком исполнении несущей способностью, учитывая также, что кольцо при работе не вращается.Цель изобретения - повышение надежности за счет улучшения демпфирования колебаний кольца.Эта цель достигается тем; что плавающее кольцо снабжено внутренней кольцевой камерой, частично заполненной вязкой средой.На фиг. 1 показан уплотнительный узел с плавающим кольцом газостатического типа, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг. 1,Уплотнение включает газостатическое кольцо 1 со ступенчатой формой смазочного слоя, установленное с зазором 2 на вращающемся валу 3 в корпусе 4 с крышкой 5. Со стороны полости 6 высокого давления в корпусе 4 выполнен паз 7, в котором расположен заправочно-сливной штифт 8, служащий для заливки средой 9 внутренней камеры 10 кольца 1 и фиксирующий кольцо 1 от проворачивания. Камера 10 заправляется средой 9 при монтаже не полностью, таким образом, чтобы у жидкости имелась свободная поверхность 11. В качестве среды могут использоваться масла высокой консистентности и жидкие металлы зоДля разгрузки плавающего кольца от осевых сил в корпусе 4 со стороны торцового бурта 12 расположены равномерно по окружности отверстия 13, соединенные каналом 14 с источником высокого давления. Устройство работает следующим обра; зом.Под действием перепада давления на уплотнение плавающее кольцо за счет газодинамических сил, развива.ощихся в рабо чем зазоре ступенчатой формы, всплывает относительно вала даже при отсутствии его вращения. С ростом частоты вращения несущая способность кольца повышается и оно занимает по отношению к валу положе 4ние, близкое к концентричному. Благодаря подаче в зону контакта бурта 12 кольца 1 с боковой стенкой корпуса 4 через отверстия 13 среды повышенного давления происходит разгрузка кольца от осевого прижатия и оно свободно отслеживает на рабочих режимах радиальные перемещения вала 3, Обычно в процессе длительной эксплуатации компрессорных машин происходит существенная разбалансировка ротора, приводящая к росту колебаний вала, а следовательно, и плавающих колец, расположенных на нем. При этом амплитуда колебаний кольца может превысить радиальный зазор, вызвать сухое трение кольца о вал и привести к отказу уплотнительного устройства.В предлагаемой конструкции при колебаниях кольца на свободной поверхности 11 жидкости образуются волны. Частичное преобразование энергии колебаний кольца в волновую энергию жидкости, размещенной во внутренней камере, демпфирует колебания плавающего кольца.Таким образом, предлагаемое устройство обладает более простой и технологичной конструкцией, повышенной надежностью за счет использования демпфирующего устройства и способностью работать как при уплотнении жидкостей, так и газов.Формула изобретенияУплотнение вала, содержащее плавающее гидростатическое кольцо, охватывающее вращающийся вал и средство фиксациикольца от проворота, отличающееся тем,что, с целью повышения надежности уплотнения за счет улучшения демпфирования колебаний кольца, последнее имеет внутреннюю кольцевую камеру, частично заполненную вязкой средой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР635334, кл. Г 16,1 15/28, 1977,2, Авторское свидетельство СССР573650, кл. Р 16 .1 15/44, 1976.3. Авторское свидетельство СССР594380, кл Р 16.1 15/44, 1977,130илиал едактор С. Патруаказ 3894/27ВН Составитель В. Ф ева Техред А. Бойкас Тираж 99 О ИИПИ Государственного ком по делам изобретений н о 5, Москва, Ж - 35, Раушска ППП Патентэ, г. Ужгород, ролинКорректор Е. РПодписноеитета СССРчкрытийя на 6., д. 4/5ул Проектная 4