Газостатодинамическое уплотнение

/16 51)5 Г 1 ЗОБ РЕТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1 (21) 4904909/29 (22) 24.01,91, (46) 07.08.92. 5 юл. % 29 (71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение"им, М.В,фрунзе и Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники (72) В,К.Кривонос, Л.В.Черепов, Н.Д.федоренко и В,В.Погребняк (56) Авторское свидетельство СССР М 1588966 кл. Г 16,3 15/.16, 1990. (54) ГАЗОСТАТОДИНАМИЧ ЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ. (57) Использование: в турбокомпрессорах различного назначения для уплотнения вращающихся валов, Сущность изобретения: вА корпусе 1 герметично устайовлено аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3. На валу 4 закреплено вращающееся уплотнительное кольцо 5, на торцевой поверхностик-рого вйполнены уплотнительная перегородка и расположенные на периферии против направления вращения . спиральные канавки, На поверхности перегородки выполнена по меньшей мере одна кольцевая уплотнительная канавка 9, размещенная концентрично внутренней поверхности кольца 5 и выполненная с глубиной не менее глубины спиральных канавок 8. Часть канавок 8 соединена радиальными каналами с канавкой 9. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.10 15 30 40 Изобретение относится к уплотнительной технике й может быть использовано в турбокомпрессорах различного назначения для уплотнения вращающихся валов.Цель изобретения - . повышение уплотнительной способности за счет повышения гидравлического сопротивления торцовой щели в области уплотнительной перегородки и увеличения объема таза, находящегося в торцовом зазоре,"и, соответственно, его демпфирующей способности,На фиг.1 представлена конструкция газостатодинамического уплотнения, и родольный разрез; на фиг,2 - разрез А - А на фиг.1; на фиг.3 - то же, вариант, на фиг.4 - то же, другой вариант,Газостатодинамическое уплотнение содержит установленные в корпусе 1 аксиально-подвижное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и закрепленное на валу 4 вращающееся уплотнительное кольцо 5, причем торцовая поверхность 6 йоЫедйего выполнена с уплотнительной перегородкой 7 и рядом спиральных канавок 8 на периферии кольца 5, расположенных против направления вращения вала 4, На уплотнительной перегородке 7 вращающегося уплотнительного кольца 5 выполйена, по меньшей мере, одна кольцевая уплотнительная канавка 9, размещейная концентрйчно внутренней поверхности расточки 10 кольца 5 и выполненной с глубиной не менее глубиныс"й"иральных канавок 8. По меньшей меречасть спиральных канавок 8 может быть соединена радиальными каналами 11 с уплотнительной канавкой 9. Привыполнении в уплотнительной перегородке 7 нескольких концентрично расположенных между собой уплотнительных канавок 9,последние могут быть соединены между собой радиальными каналами 12, равномерно размещенными по окружности кольца 5,причем радиальные каналы 12, соединяю- щие между собой последующие расположенные по радиусу уплотнительные канавки 9, выполнены с окружным смещением относительно радиальных каналов 12,соединяющих предыдуще расположенные канавки 9,Газостатодинамическое уплотнение работает следующим образом,При работе турбокомпрессора компримируемый газ попадает в камеру корпуса 1 под вращающимся 5 и аксиально-подвижным 2 уплотнительными кольцами, и газостатические сил ы (да влен ие комп ри мируемого газа) действуют при этом на наружные поверхности обоих уплотнительных колец 2 и 5, в том числе на их торцовые,обращенные друг к другу, поверхности в процессе работы турбокомпрессора, При вращении кольца 5 со спиральными канавками 8 газ, захваченный канавками 8, сжимается и встречает сопротивление уплотнительной перегородки 7. Давление в торцовой щели повышается, вызывая отвод аксиально-подвижного кольца 2 и сжатие пружины 3, При этом образуется уплотнительный зазор около 3 мм, Последний появляется, когда суммарная сила распределенного давления становится равной силе от газостатического давления и силе прижатия пружины 3.Для обеспечения оптимальных характеристик уплотнения зазор поддерживается постоянным, обычно равным 2 - 4 мкм, при этом контакта уплотнительных поверхностей не допускается.Во время нормальной работы уплотнения зазор между торцовыми поверхностями колец 2 и 5 остается постоянным, При увеличении сил закрытия например, при воз- . растании газостатической нагрузки) зазор уменьшается, при этом резко возрастает сила, -предотвращающая закрытие зазора за счет увеличения газостатического давления в зазоре., ,В случае увеличения зазора сила раскрытия уменьшается за счет снижения газо- динамическогодавления в зазоре, . Благодаря автоматическому поддержанию равновесного положения сил в таком уплотненйи быстро восстанавливается расчетный уплотнительный зазор.Преимущество таких уплотнений состоит в том, что они поддерживают оптимальный зазор не только при осевых изменениях зазора, но и при угловых деформациях от давления или от тепловой деформации.Деформации колец 2 и 5 от давлений могут привести к возможности контакта по периферии уплотнительных колец 2 и 5, тепловые же деформации могут привести к возможности контакта по внутренней поверхности уплотнительных колец 2 и 5. Однако изменение в распределении давления по уплотняемой поверхности в обоих случаях происходит так, что в каждом случае возникает крутяший момент относительно центра масс кольца 2, восстанавливающий параллельность зазора.Выполнение в уплотнительной перегородке 7 по меньшей мере одной кольцевой уплотнительной канавки 9 повышает уплотнительную способность, так как резко возрастает гидравлическое сопротивление торцовой уплотнительной щели, а соединение по крайней мере части спиральных канавок 8 с канавкой 9 позволяет увеличить обьем газа, находящегося в торцовом заэоре, и, соответственно, демпфирующую силу. уплотнительное кольцо, на торцовой поверПри этом повышается стабильность работы хности которого выполнена уплотнительная уплотнения засчет выравнивания по окруж- перегородка и расположенные на перифености распределения давления. Этой же це- рии против направления вращения спили служит соединение радиальными 5 ральные канавки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, каналами 12 несколькихуплотнительныхка- что, с целью повышения уплотнительной навок 9,увеличениечисла которых повыша- способности, на поверхности уплотнительет уплотнительную способность, а ной перегородки выполнена по меньшей соединение канавок 9 между собой посред- мере одна кольцевая уплотнительная канавством радиальных каналов 12 повышает де ка, размещенная концентрично внутренней мпфирующую способность слоя газа в поверхности кольца и выполненная с глуби- торцовом зазоре. ной не менее глубины спиральных канавок,Выполнение спиральных канавок 8 и 2, Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ екольцевых уплотнительных канавок 9 на е с я тем, что по меньшей мере часть спиторцовой поверхности вращающегося уп ральных канавоксоединена радиальными лотнительного кольца 5 может быть осуще- каналами с кольцевой уплотнительной каствлено ионным травлением посредством навкой,использования масок, наносимых на повер, Уплотнение по пп;1 и 2, о т л и ч а юхность 6 или же посредством лазерной об- щ е е с я тем, что на поверхности уплотниработки поверхности 6. . 20 тельной перегородки выполнены дополнительные концентрично расположенныеф о р мул а и зо б р е те н и я кольцевые уплотнительные канавкй, соеди, Гаэостатодинамическое уплотнение, . ненные между собой радиальными канала- содержащее установленное герметично в ми, смещенными по окружности корпусе аксиально-подвйжное уплОтни относительно каналов; соединяющих пред- тельное кольцо с нажимной пружйной и за- ыдущие кольцевые уплотнительные. канавкрепленное на валу вращающееся ки.орректор Н.Коро водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагари П каз 2752 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5