Патент на изобретение №2208729

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в машиностроении. Для снижения невозвратных потерь масла в скоростных турбомашинах вращающееся и аксиально подвижные кольца выполнены из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия, образованным методом микродугового оксидирования. На уплотнительных поясках, разделяющих масляную и газовую полости, установлены кольца из материала, коэффициент линейного расширения которого ниже коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава. Изобретение повышает надежность уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, частности к конструкциям высокоскоростных турбомашин.

Известно гидростатическое торцовое уплотнение (В.А.Максимов, Г.С.Баткинс. Трибология подшипников и уплотнений жидкостного трения высокоскоростных турбомашин. Казань, ФЭН, 1998 г., с.367-368), которое содержит вращающееся уплотнительное кольцо и аксиально подвижное уплотнительное с замкнутыми камерами на поверхности трения, питательными и отводящими каналами.

К недостатку этого уплотнения следует отнести достаточно высокую утечку масла в полость, заполненную газом, которая зависит от величины зазора между вращающимися и аксиально подвижными уплотнительными кольцами.

Зазор в уплотнительном стыке назначается исходя из условия обеспечения расхода масла, необходимого для охлаждения пары трения и регулируется давлением масла в замкнутых камерах, которое зависит от проходного сечения дроссельных устройств, устанавливаемых в питательные каналы.

Целью настоящего изобретения является снижение невозвратных утечек масла в газовую полость при обеспечении достаточного охлаждения пары трения.

Для осуществления этой цели на уплотнительных поясках, разделяющих масляную и газовую полости, вращающегося и аксиально подвижного уплотнительных колец, выполненных из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия, образованным методом микродугового оксидирования, установлены с натягом бандажные кольца, причем коэффициент линейного расширения материала колец меньше по сравнению с коэффициентом линейного расширения алюминиевого сплава.

В результате ограничения тепловых деформаций в радиальном направлении уплотнительных поясков, разделяющих масляную и газовую полости, бандажными металлическими кольцами из-за разности коэффициентов линейного расширения материалов при нагревании пары трения во время работы уплотнения увеличивается зазор между уплотнительными поясками, разделяющими масляную и сливную полости. Увеличение зазора при тепловых деформациях уплотнительных колец приводит к уменьшению давления масла в замкнутых камерах и нарушению баланса осевых сил, действующих на аксиально подвижное уплотнительное кольцо, в результате чего, оно перемещается к вращающемуся уплотнительному кольцу.

При этом зазор по уплотнительному стыку, разделяющему масляную и сливную полости, восстанавливается, а зазор по уплотнительному стыку, разделяющему масляную и газовую полости, уменьшается.

На фиг.1 показан пример исполнения гидростатического торцового уплотнения; на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.

Оно помещено в корпусе 1 и содержит вращающееся 2 и аксиально подвижное 3 уплотнительные кольца, загерметизированные относительно вала 4 и корпуса 1 посредством эластичных прокладок 5, 6 и 7.

Упругие элементы 8 обеспечивают контакт в паре трения.

На вращающемся уплотнительном кольце 2 имеются два уплотнительных пояска 9 и 10. На аксиально подвижном уплотнительном кольце имеются также два уплотнительных пояска 11 и 12. Замкнутые камеры 13 и питательные каналы 14 с дроссельными устройствами 15.

На уплотнительных поясках, разделяющих масляную и газовую полости, насажены металлические кольца 16 и 17.

Гидростатическое торцовое уплотнение действует известным образом, при котором уплотнительное кольцо 2 и эластичная прокладка 5 вращаются вместе с валом 4.

При этом масло под давлением, несколько превышающим давление газа, из масляной полости по питательным каналам 14 аксиально подвижного уплотнительного кольца 3 поступает в торцовой зазор и замкнутые камеры 13 через дроссельные устройства 15. Осевая сила, действующая со стороны торцового зазора, преодолевает усилие упругих элементов 8 и разделяет уплотнительные кольца 2 и 3.

Торцовое уплотнение функционирует в бесконтактном режиме при утечках масла в газовую и сливную полости.

Величина торцового зазора зависит от давления масла в замкнутых камерах 13, которое регулируется дроссельными устройствами 15, установленными в питательные каналы 14.

При тепловых деформациях в результате разогрева трущихся поверхностей уплотнительных колец 2 и 3 происходит увеличение торцового зазора только между поверхностями трения, уплотняющими масляную и сливную полости, которое приводит к снижению давления масла в замкнутых камерах 13 и нарушению баланса осевых сил, действующих на аксиально подвижное уплотнительное кольцо 3, в результате чего оно перемещается к вращающемуся уплотнительному кольцу 2.

Таким образом зазор между поверхностями, уплотняющими масляную и сливную полости, восстанавливается, а зазор между поверхностями, уплотняющими масляную и газовую полости, уменьшается.

Благодаря чему невозвратные потери масла снижаются, а расход масла, требуемый на охлаждение пары трения, практически сохраняется.

При остановке турбомашины гидростатическое торцовое уплотнение выполняет роль стояночного, то есть препятствует протечкам газа в атмосферу.

Формула изобретения

Гидростатическое торцовое уплотнение, содержащее корпус, вращающееся уплотнительное кольцо с уплотнительными поясками, разделяющими масляную, газовую и сливную полости, аксиальноподвижное уплотнительное кольцо, помещенное в корпусе, с уплотнительными поясками, разделяющими масляную, газовую и сливную полости, с замкнутыми камерами на поверхности трения и питательными каналами, отличающееся тем, что на уплотнительных поясках, разделяющих масляную и газовую полости, вращающегося и аксиальноподвижного уплотнительных колец, выполненных из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия, установлены бандажные кольца из материала, коэффициент линейного расширения которого ниже коэффициента линейного расширения алюминиевого сплава.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 01.11.2004

Извещение опубликовано: 20.04.2006 БИ: 11/2006