ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ БЕСКОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Газодинамическое бесконтактное уплотнение
Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение в качестве бесконтактного уплотнения в компрессорах среднего давления (до 10 МПа).
Известно газодинамическое бесконтактное уплотнение, содержащее рабочие поверхности роторного и корпусного дисков, на которых имеется фасонный профиль, выполненный в виде регулярно распределенных углублений 1.
Недостатком уплотнения является невозможность сохранения рабочего зазора между рабочими поверхностями роторного и корпусного дисков путем отслеживания рабочего зазора роторным диском.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является бесконтактное уплотнение, содержащее рабочие поверхности роторного и корпусного дисков, последняя из которых имеет фасонный профиль, выполненный в виде регулярно распределенных углублений, являющихся отрезками спиральных канавок 2.
Работа таких уплотнений основана на известном факте кубической зависимости утечек газа через щель от величины рабочего зазора.
Главной проблемой при конструировании данных уплотнений является сохранение рабочего зазора за счет достаточной жесткости, обеспечивающей отслеживание рабочего зазора роторным диском.
Недостатком известных конструкций уплотнений является недостаточно высокое отношение жесткости к утечкам газа. Этот недостаток вызван главным образом низким сопротивлением спиральных канавок утечкам газа из полости повышенного давления.
Целью полезной модели является увеличение жесткости уплотнения и уменьшение утечек через его щель.
F16J 15/00
вытянутую форму, наклонены к скорости скольжения с возможностью создания нагнетательного эффекта, и сотовый профиль выполнен на обеих рабочих поверхностях дисков.
На фиг.1 изображено предлагаемое уплотнение; на фиг.2 - вид А на фиг.1, на фиг.З - вид Б на фиг1. Необходимо иметь в виду, что при идентичной геометрии профилированных поверхностей (фиг.2, 3) они в собранном состоянии приводят к «перевернутой геометрии стенок рабочего зазора.
Бесконтактное уплотнение содержит роторный и корпусной диски 1 и 2 с соответствующими рабочими поверхностями 3 и 4, имеющими фасонный профиль, выполненный в виде регулярно распределенных и изолированных одно от другого углублений 5, образующих сотовый профиль, ячейки которого имеют в плане вытянутую форму и наклонены к скорости скольжения с возможностью создания нагнетательного эффекта.
Технология изготовления сотового профиля принципиально не отличается от технологии выполнения спиральных канавок - и то, и другое может быть высококачественно осуществлено посредством ионной бомбардировки (ионного травления). Этот технологический процесс описан в 3. При этом процесс изготовления масок для сотового профиля лучше приспособлен и осуществим, чем в случае спиральных канавок, поскольку все детали маски оказываются соединенными множеством коротких перемычек, и погрешности, вызванные смещениями линий от их расчетных положений, исключаются.
При вращении ротора 1 при наличии сотового спирального микропрофиля на обеих рабочих поверхностях 3 и 4 из-за вязкости газ увлекается в зазоре между дисками 1 и 2 от периферии к центру, где происходит его уплотнение при одновременном сдвиге и сдавливании, обеспечивая необходимые силовые и герметизирующие характеристики уплотнения.
Преимущества уплотнения с сотовым спиральным профилем на обеих рабочих поверхностях объясняются тем, что в этом случае обе рабочие поверхности одинаково эффективно участвуют в процессе принудительного перемещения масс газа в сторону роста давления.
Отличительная особенность работы сотового уплотнения состоит в том, что при одном и том же значении рабочего зазора, что и в обычном уплотнении со спиральными канавками, утечки через щелевой канал уплотнения значительно меньше, т. к. гидравлическое сопротивление активной зоны с сотовым профилем существенно выше, чем в щелевом канале со спиральными канавками. В то же время эффект самонагнетания в активной зоне сотового уплотнения не только сохраняется, но и усиливается за счет профилирования обеих рабочих поверхностей, а эффективность дросселирующих устройств, связанных с областью
повышенного давления, улучшается, особенно при уменьшенных зазорах, когда перемычки между сотами обеспечивают повышенное давление во всех точках рабочего зазора, в то время как облегченные утечки через непрерывные каналы делают уплотнения со спиральными канавками малоэффективными особенно при близком расположении рабочих поверхностей.
Источники информации
1.А. с. СССР №119412, Класс 47f, 2230, 59в, 2, 1958.
2.Пешти Ю.В. Газовая смазка: Учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ, 1993., стр. 65, 16.
3.С.В. Пинегин, А.В. Емельянов, Ю.Б, Табачников Газодинамические подпятники со спиральными канавками. М.: Наука, 1977. 107с.