Уплотнение вала турбокомпрессора

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 182748 9) .Ыц 3.)5 ( 16 ) 15/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ О изобретение относится хнике и может быть и омашинах различного н отнения вращающихс Предлагаемое уплотнительной те польэовано в турб .значения для уп валов. рурал ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского научно-производственного объединения им,М.Ф.Фрунзе(72) В,Р.Пшик, Б,Я.Ганелин и А.М.Жижура (56) Лок К.Р,В. Фон С.Дж. Сухие механические уплотнения для газовых компрессоров и аналогичного оборудования. Тех.информация фирмы "Сгапе Расйпц Овтеб". май 1986, с.2 - 3, рис,1, 2,Дорей Р.К. Сухие вращающиеся газовые уплотнения, Принципы, применение и исследование случаев практической эксплуатации. Тех. информация фирмы "Сгапе Раск(пц Ов(теб", 1984, с,25, рис,1, 2. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения эа счет снижения его угловых колебаний путем выравнивания напорности спиральных канавок.Предлагаемая конструкция уплотнения вала турбомашины с укаэанной совокупностью признаков обеспечивает достижение положительного технико-экономического эффекта, заключающегося в повышении уплотнительной способности и надежности уплотнительного узла из-за уменьшения окжной неравномерности напорности спиьных канавок и, следовательно, за счет(54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ТУРБОКОМПРЕССОРА(57) 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 уплотнительного 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 диа-метре. меньшем. чем наименьший диаметр расположения канавок, и отделен от них дополнительным уплотнительным пояском.2 з.п.ф-лы, 5 ил. уменьшения угловых колебаний уплотнительных колец.аааеЪНа фиг.1 изображена предлагаемая кон- (ф струкция уплотнения вала турбомашины. с ) продольный разрез, на фиг,2 и 3 - сечение А-А на фиг.1, на фиг,4 - сечение Б-Б на д фиг.3 вращающегося уплотнительного коль- СО ца, на фиг.5 - эпюра распределения давления на торцевой поверхности уплотнительного кольца,Уплотнение вала турбокомпрессора содержит аксиально-подвижное уплотнитель- а 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 диаметреспиральных канавок 5 на уровне донной части спиральных канавок 5 расположен уравительный канал 7. Кроме того нарукный 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 зависить от его геометрии, и будет отличаться друг от друга на определенную величину ЬР. Попадая в уравнительный канал 7,происходит выравнивание давления по окружности при сохранении их суммарной напорности, что позволяет установить стабильную величину уплотнительного зазора д 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 по- яском 8 приведет к тому, что газ в спиральных канавках 5, встречая сопротивление дополнительного пояска 8, сжимается, При этом сохраняется определенная неравномерность напорности спиральных канавок 5 (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 11) и попадает в уравнительный канал 7 (участок И), гдепроисходит полное выравнивание окруж 5 ной неравномерности напорностй спиральных канавок и далее происходитдросселирование газа на основном уплотнительном пояске 4 (участок В). Выполнение уравнительного канала 7 на1 О аксиально-подвижном уплотнительномкольце 1 приведет к тем же эффектам, что ина вращающемся кольце 3.Такие конструктивные исполнения позволяют уменьшить угловые колебания уп 15 лотнительных колец, а следовательно,уменьшить минимальный допустимый зазормежду ними, что способствует значительному повышению стабильности слоя газовойсреды в торцовом зазоре между уплотнительными кольцами.Формула изобретения1, Уплотнение вала турбокомпрессора,содержащее кольцевой уплотнительныйэлемент с нажимной пружиной и вращающееся уплотнительное кольцо, на торцевой25 поверхности которого выполнен уплотнительный поясок, и размещенные на периферии спиральные канавки, расположенныепод острым углом к направлению вращениявала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что на3 О ответной торцевой поверхности уплотнительного элемента или на упомянутой торцевой поверхности вращающегосяуплотнительного кольца со стороны донной.части спиральных канавок выполнен урав 352, Уплотнение по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что спиральные канавки соединенымежду собой упомянутым уравнительнымканалом, диаметр которого равен наимень.шему диаметру расположения спиральнцх4 О кайавок.3. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что уравнительный канал выполненна диаметре, меньшем, чем наименьший диаметр расположения спиральных канавок, и45 отделен от них дополнительным уплотнительным пояском, 18274831827483 Составитель И.ПащенкоТехред М,Моргентал Корректор М.Адрушенко Реда роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 Заказ 2350 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ ССС