Уплотнение вала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 16 J 15/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4860772/29 (22) 20.08.90 (46) 23.09.92, Бюл, М 35 (71) Сумское машиностроительное научнопроизводственное объединение им.

М.В.Фрунзе и Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники (72) В.С.Марцинковский, Л.В.Черепов, В.К.Кривонос, С,К.Лионцын и В.Г.Гриценко (56) Патент США

М 4212475, кл. F 16 J 15/34, 1979. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Использование; для уплотнения вращающихся валов, работающих при больших окружных скоростях и высоких давлениях.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к уплотнительной технике и может быть использовано э конструкциях турбин, насосов и компрессоров для уплотнения вращающихся валов, работающих при больших окружных скоростях и высоких давлениях рабочей среды.

Целью изобретения является повышение уплотнительной способности путем повышения стабильности величины уплотнительного зазора за счет наполненности эпюры газодинамических сил, действующих в зазоре.

На фиг. 1 представлена заявляемая конструкция уплотнения вала, продольный разрез; на фиг. 2- сечение А-А на фиг. 1; на фиг.

3 — узел! на фиг, 1, Уплотнение вала содержит размещенные в корпусе 1 аксиально-подвижное уп<и> .. Ж во 1 763775 А 1

Сущность изобретения: в корпусе размещено аксиально подвижное с нажимной пружиной и установлено на валу вращающееся уплотнительные кольца, Вращающееся кольцо выполнено в виде накладки, установленной с упором в торцовую поверхность опорного выступа вала и зафиксированной от проворота в окружном направлении. На периферии опорного выступа выполнена канавка под вторичное уплотнение. На опорной торцовой поверхности выступа выполнена кольцевая проточка, в к-poA установлены ребра жесткости, контактирующие с накладкой. Ребра расположены под острым углом к направлению вращения вала. 1 з, п.ф-л ы, 3 ил. лотнительное кольцо 2 с нажимной пружиной 3 и установленное на валу 4 вращающееся уплотнительное кольцо 5.

Вращающееся уплотнительное кольцо 5 выполнено в виде уплотнительной накладки 6, установленной с упором в торцовую поверхность опорного выступа 7 на валу 4 и зафиксированной от проворота в окружном направлении штифтом 8 и уплотненной относительно нее с помощью вторичного уплотнения 9, например в виде эластичного кольца, размещенного в канавке 10 на периферии опорного выступа 7. При этом на торцовой опорной поверхности /на его пятообразной части/ опорного выступа со стороны уплотнительного зазора 11 выполнена кольцеобразная проточка 12, в которой установлены ребра жесткости 13, на которые опирается уплотнительная накладка 6, Ребра жесткости 13 могут быть уста1763775

1 г 8 tòß оv

А новлены под острым углом к направлению вращения вала 4, Уплотнение вала, согласно изобретению, работает следующим образом.

При работе турбомашины, например центробежного компрессора высокого давления, газовая среда попадает из проточной части компрессора в камеру корпуса 1, в которой размещены уплотнительные кольца 2 и 5. При вращении вала 4 газовая среда попадает в уплотнительный зазор 11 и, тем самым, несколько разжимает уплотнительные кольца 2 и 5, сжимая пружину 3. При этом давлением газа уплотнительная накладка 6 прижимается к вращающейся пятообразной поверхности опорного выступа

7, опирается на ребра жесткости 13 и приобретает синусоидальную форму рабочей поверхности со стороны уплотнительного зазора 11, что позволяет воздействовать на газовую среду путем создания последовательных газовых клинов, которые выполняют роль напорообразующих элементов.

Особенно эта роль рабочей поверхности усиливается при выполнении ребер жесткости 13 под углом к направлению вращения вала 4, когда на рабочей поверхности появляются как-бы спиралеобразные впадины, разделенные между собой выступами от ребер жесткости 13. Эти спиралеобразные впадины в сочетании с впадинами от ребер жесткости 13 позволяют частично сжимать компримируемый газ и поддерживать стабильную величину уплотнительного- зазора

11 порядка 3 мкм или близкой к ней. Стабильная величина уплотнительного зазора

11 поддерживается равенством газостатических сил, действующих на уплотнительные поверхности кольца 2 и накладки 6, усилия от нажимной пружины 3 и газодинамической уравновешивающей силой, возни5 кающей за счет воздействия синусоидальных спиральных впадин на рабочей поверхности накладки 6 на газовую среду.

Вращающееся уплотнительное кольцо 5

10 при этом может быть изготовлено из более дешевых материалов, а уплотнительная накладка 6 может быть изготовлена из твердых сплавов, толщина которой может быть сведена к минимуму.

15 Формула изобретения

1, Уплотнение вала, содержащее размещенное в корпусе аксиально-подвижное с нажимной пружиной и установленное на валу вращающееся уплотнительные кольца, 20 вторичные уплотнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения уплотнительной способности, на валу выполнен опорный выступ, а вращающееся уплотнительное кольцо выполнено в виде накладки, 25 установленной с упором в торцовую поверхность опорного выступа вала и зафиксированной от проворота в окружном направлении, при этом на периферии опорного выступа выполнена канавка под вто30 ричное уплотнение, а на опорной торцовой поверхности выступа выполнена кольцевая проточка, в которой установлены ребра жесткости, контактирующие с накладкой.

2. Уплотнение по и, 1, о т л и ч а ю щ е е35 с я тем, что ребра жесткости расположены под острым углом к направлению вращения вала, 1763775

Йа2

Ю 70

Составитель И,Пащенко

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор О.Стенина

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

Заказ 3444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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