Газостатодинамическое уплотнение

 

Использование: в турбокомпрессорах различного назначения для уплотнения вращающихся валов. Сущность изобретения: в А 1 корпусе 1 герметично установлено аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3. На валу 4 закреплено вращающееся уплотнительное кольцо 5, на торцевой поверхности к-рого выполнены 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. w Ё ел GJ Ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 J 15/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4904909/29 (22) 24.01.91. (46) 07.08.92. Бюл. № 29 (71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение "им, M.B,Ôðóíçå и Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники (72) В.К.Кривонос, Л.B.×åðåïoâ, Н.Д.Федоренко и В,В.Погребняк (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1588966 кл. F 16 J 15/16, 1990. (54) ГАЗОСТАТОДИНАМИЧ ЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ. (57) Использование: в турбокомпрессорах различного назначения для уплотнения вращающихся валов. Сущность изобретения: в

А,,5(i,, 1753128 А1

2 корпусе 1 герметично устайовлено аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3. На валу 4 закреплено вращающееся уплотнительное кольцо 5, на торцевой поверхности к-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.

1753128

15

40

55

Изобретение относится к уплотнительной технике и 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 глубины сйиpàëüíûõ канавок 8. По меньшей мере часть спиральных канавок 8 может быть соединена радиальными каналами 11 с уплотнительной канавкой 9. При выполнении 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 располох<енные по радиусу уплотнительны.е канавки 9, выполнены с окружным смещением относительно радиальных каналов 12, соединяющих предыдуще расположенные канавки 9, Гаэостатодинамическое 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

1 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 засчет снижения газодинамического™ давления 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 заэо1753128 ре, 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, каналами12несколькихуплотнительныхка- что, с целью повышения уплотнительной навок9,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- 10 ка, размещенная концентрично внутренней мпфирующую способность слоя газа в поверхности кольца и выполненная с глубиторцовом 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- 15 ральных канавок соединена радиальными лотнительного кольца 5 может быть осуще- каналами с кольцевой уплотнительной каствлено ионным травлением посредством навкой, использования масок, наносимых на повер- 3, 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 расположенные

Ф о р мул а и зо б р е те н и я кольцевые уплотнительные канавкй, соеди1. Гаэостатодинамическое уплотнение, . ненные между собой-радиальными каналасодержащее установленное герметично в ми, смещенными по окружности корпусе аксиально-подвйжное уплотни- 25 относительно каналов, соединяющих предтельное кольцо с нажимной пружйной и за- ыдущие кольцевые уплотнительные. канавкрепленное на валу вращающееся ки.

1753128

Составитель И.Пащенко

Редактор С,Патрушева Текред M,Ìîðãåíòàë Корректор Н.Король

Заказ 2752 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, К-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101