Уплотнение вала

(19 3 15/44, Р 04 ЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (госпАтент сссР). ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН дро- и турбомашиобретения: в коросновное и ющиеся и на валу К АВТОРСКОМУ.СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения .Сумского научно-производственного объединения им, М,Ф.Фрунзе и Государственное научнопроизводственное предприятие "Турбогаз" (72) В.Р.Пшик, Л,В.Черепов и В,В.Погребняк(56) Авторское свидетельство СССР М 1241792, кл. Р 04 0 29/10, 1984.Авторское свидетельство СССРИ. 1280201, кл, Р 04 0 29/10. Г 16 3 15/44, 1986.(57) Использование: в гиностроении. Сущность издусе установлены.дополнительное невраща Предлагаемое изобретение относится к гидро- и турбомашиностроению. а именно к уплотнениям вращающихся валов,Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения вала путем улучшения стабильности положения вращающегося кольца в дросселирующих щелях невращающихся.уплотнительных колец,Указанная цель достигается тем, что в иевестной конструкции уплотнения вала, содержащей установленные в корпусе основное и дополнительное невращающиеся и на валу вращающееся уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке между невращающимися кольцами в сборе и образует с ними первую и вторую по ходу вращающееся уплотнительные кольца. Вращающееся кольцо размещено в расточке между невращающимися кольцами и образует с ними первую и вторую по ходу рабочей среды доосселирующие щели, Гидрокамеры выполнены на торцевой поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщены каналами с первой щелью. Невращающиеся кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения и образованием с ним со стороны пооси низкого давления разгрузочной камеры, в которой размещен пружинный элемент. Разгрузочная камера связан с полостью высокого давления выполненными на наружных поверхностях не- вращающихся колец периферийными каналами, На уплотнительных поверхностях щелей выполнены глухие карманы, Высота первой щели выполнена уменьшающейся с увеличением диаметра. 1 з,п.ф-лы, 2 ил. рабочеи среды дросселирующие щели, и карманы, выполненные на торцовой поверхности вращающегося кольца перед второй С,о дросселирующей щелью и сообщенные каналами с первой дросселирующей щелью, согласно изобретению, невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения и образуют с ним со стороны полости низкого давления разгрузочную камеру, в которой размещен пружинный элемент, и связанную с полостью высокого давления посредством периферийных каналов, выполненных на наружных поверхностях невращающихся колец, а на уплотнйтельных поверхностях дроссельных щелей выполнены глухие карманы.15 20 25 30 35 50 55 Таким образом, предлагаемая конст. рукция уплотнения вала обладает следующим существенными отличительными признаками- невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе с возможностью осевого перемещения, что позволяет стабилизировать положение вращающегося уплотнительного кольца в процессе эксплуатации и выдержать оптимальную величину первой и второй дросселирующих щелей;невращающиеся уплотнительные кольца образуют с корпусом со стороны полости низкого давления разгрузочную камеру, в которой размещены пружинные элементы, что позволяет осуществить гидравлическую разгрузку пары невращающихся колец и, тем самым, упростить регулировку величины зазоров дросселирующих щелей, т,е. улучшить быстродействие уплотнения;- разгрузочная камера связана с полостью высокого давления посредством периферийных каналов, выполненных на наружных поверхностях невращающихся колец, что позволяет осуществить подвод рабочей среды высокого давления к противоположному торцу пары невращающихся уплотнительных колец и обеспечить гидравлическую разгрузку уплотнения;- между проточными карманами на торцовой поверхности вращающегося уплотнительного ольца выполнены дополнительные глухие карманы, что позволяет усилить демпфирующую роль уплотнительного зазора и позволяет осуществить самоустановку вращающегося уплотнительного кольца в процессе эксплуатации:- на уплотнительных кольцах в районе 1-й дросселирующей щели выполнены глухие карманы, причем их конструкция выбрана таким образом, что увеличением диаметра суммарная площадь дроссельной щели уменьшается.На фиг.1 изображена предлагаемая конструкция уплотнения вала, продольный разрез: на фиг.2 - сечение А-А на фиг,1.Уплотнение вала содержи установленные в корпусе 1 основное 2 и дополнительное 3 невращающиеся на валу 4 и вращающееся 5 уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке б между невращающимися кольцами 2 и 3 в сборе и образует с ними первую 7 и вторую 8 по ходу рабочей среды дросселирующие щели, и карманы 9, выполненные на торцовой поверхности 10 вращающегося кольца 5 в районе второй дросселирующей щели 8 и сообщенные каналами 11 с первой дросселирующей щелью 7. Невращающие кольца 2 и 3 установлены в корпусе 1 с возможностьюосевого перемещения и образуют с ним со стороны полости 12 низкого давления разгрузочную камеру 13, связанную с полостью 14 высокого давления посредством периферийных каналов 15, выполненных на наружньх поверхностях 16 невращающихся колец 2 и 3, В разгрузочной камере 13 размещены пружинные элементы 17, например, в виде винтовых пружин, поджимающие дополнительное невращающееся кольцо 3 к торцовой поверхности 10 вращающегося кольца 5. Передача вращающегося момента от вала 4 к кольцу 5 осуществляется штифтом 18, а герметизация этого кольца относительно вала - вторичным уплотнителем 20,Кроме того, на торцовых поверхностях, образующих 1-ю дроссельную щель, вращающегося 5 и основного невращающегося 2 колец или по меньшей мере на одной иэ них выполнены глухие карманы 19, причем их конфигурация выбрана таким образом, что с увеличением диаметра высота дроссельной щели уменьшается, т,е, выполняется ус- ловие л б д,+и(Ь ЬХ(д+Лб) до+ и (Ь 1+1Ь+1)где б и Ьб - текущий диаметр и его приращение; п - количество карманов; Ь и Ь+ 1 -ширина кармана, соответственно, на диаметрах б и д + Ьс 3; Ь и ы + 1 - глубина карманов, При этом между проточными карманами 9 на торцовой поверхности 10 вращающегося уплотнительного кольца 5 выполнены дополнительные глухие карманы 21 (не показаны).Уплотнение вала, согласно изобретению, работает следующим образом.На пускоВом режиме эксплуатации не- вращающееся дополнительное кольцо 3 поджимается при помощи пружинных элементов 17 к торцовой поверхности 10 вращающегося кольца 5. Невращающиеся кольца 2 и 3 в сборе при этом разгружены,т.к. давление рабочейсреды в разгрузочной камере 13 и давление в полости 14 высокого давления выравнены за счет свободного перетока ее из полости 14 в камеру 13 по периферийным каналам 15.С повышением давления в полости 14 рабочая среда проходит через первую дросселирующую щель 7 и каналы 11 поступает в карманы 9 и 21, а затем через дросселирующую щель 8 поступает в полость 12 низкого давления, При этом кольца 3 в сборе с кольцом 2 перемещается в сторону полости1827487 А 7 г тУ а 12 12 низкого давления, сжимая пружинные элементы 17, до установления стабильного положения колец 2 и 3 относительно вращающегося уплотнительного кольца 5 и, соответственно, достижения оптимального (расчетного) соотношения величины зазоров в первой 7 и второй 8 по ходу потока рабочей среды дросселирующих щелях. При любом изменении сил, воздействующих на кольца 2 и 3, уплотнительные зазоры в щелях 7 и 8 автоматически поддерживаются за счет восстанавливающей силы, возвращающей кольца 2 и 3 в исходное положение и обеспечивающей их гидравлическую разгрузку.Для обеспечения устойчивости течения рабочей среды в первой дроссельной щели 7 (течение от центра к периферии) на торцовой поверхности кольца 5 или (и) основного невращающегося кольца 2 выполнены глухие карманы 19, причем их геометрия подобрана таким, образом, что с увеличением диаметра суммарная площадь дроссельной щели уменьшается, Это можно достичь или за счет уменьшения ширины Ы кармана или за,счет уменьшения его глубины Ы, или совместно.Поддержанию оптимальной величины уплотнительных зазоров в первой 7 и второй 8 дросселирующих щелях способствует выполнение на торцовой поверхности 10 вращающегося уплотнительного кольца 5 дополнительных глухих карманов 21, выполняющих демпфирующую роль,Формула изобретения1. Уплотнение вала, содержащее установленные в корпусе основное и дополнительное невращающиеся и на валувращающееся уплотнительные кольца, причем последнее размещено в расточке междуневращающимися кольцами и образует сними первую и вторую по ходу рабочей среды дросселирующие щели, и гидрокамеры,выполненные на торцевои поверхности вращающегося кольца перед второй дросселирующей щелью и сообщенные каналами спервой дросселирующей щелью, о т л и ч ею щ е е с я тем, что невращающиеся уплотнительные кольца установлены в корпусе свозможностью осевого перемещения и образованием с корпусом со стороны полостинизкого давления разгрузочную камеру, в2 О которой размещен пружинный элемент,причем разгрузочная камера связана с полостью высокого давления посредством выполненных на наружных поверхностяхневращающихся колец периферийных кана 25 лов.2. Уплотнение вала по п,1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что на уплотнительных поверхностях дроссельных щелей выполнены глухие карманы, причем вь 1 сота первой3 О дроссельной щели выполненв уменьшающейся С увеличением диаметра,1827487 Составитель И.ПащенкоТехред М.Моргентал Корректор Г.Кос еда ктор оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 Заказ 2350 Тираж Подписное. 3 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5