Уплотнение вращающегося вала

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) Я 0 и!) 3(;1) 16 Ю 15/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3533859/25-08 (22) 07 ° 01.83 (46) 07.12.83. Бюл. (Ф 45 (72) В.В.Усенко, В.A.Марцинковский, И.С.Бережной, П.Н.Ворона,.

; Ь.Ф.Комлык и Н.Д.Федоренко (71) Сумский филиал Харьковского .ордена Ленина политехнического института им. В.И.Ленина, Сумский филиал

Специального конструкторского бюро по созданию воздушных и газовых турбохолодильных машин и Всесоюзный научно-исследовательский институт атомного и энергетического насосостроениня (53) 62-.762 (088 ° 8) (56) 1. Михайлов A.Ê. и др, Лопастные насосы. М., Машиностроение, 1977, с. 216, рис. 115.

2. Патент GAIA У 39112342, кл. 308-36.3, опублнк. 1975 (прототип). (54 ) (57) УПЛОТНЕНИЕ . ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащее плавающее кольцо, с помещенными в его цилиндрической расточке самоустанавливающимися колодками, установленное на валу с уплотнительным зазором в камере корпуса, заполненной средой под давлением, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотне. .. ния, в корпусе закреплен сепаратор, . в котором расположены самоустанавливающиеся колодки.

1059335

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в компрессорах и насосах центробежного типа.

Известно уплотнение вращающегося вала, содержащее плавающие кольца, 5 установленные на валу с уплотнительным зазором в камере корпуса, заполненной средой под давлением $1) .

Однако такие плавающие кольца ока эывают незначительное демпфирующее 30 действие на вращающийся вал, особенно на маловязкой среде, например воде, Кроме того, при определенных условиях такие кольца подвержены радиальным и угловым автоколебаниям, что приводит к аварийной ситуации центробежной машины в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является уплотнение 20 вращающегося вала, содержащее плаваю щее кольцо с помещенными í его цилиндрической расточке самоустанавливающимися колодками, установленное на валу с уплотнительным зазором в камере, заполненной средой под давлением.

Данная конструкция обеспечивает демпфирующее воздействие на вращающийся вал, так как несущие слои колодок обладают высокой жесткостью и демпфированием. При этом обеспечивается стабильность концентричного положения плавающего кольца относительно вала при работе вхолостую (когда нет поперечных колебаний ва- Зэ ла) и под нагрузкой (2) .

Недостатком данного уплотнения является то, что колодки закреплены в плавающем кольце и передают на негэ40 окружную силу трения, возникающую при вращении вала и не приносящую пользы для работы плавающего уплотнения.

Окружная сила трения оказывает на окружной стопор повышенное динамичес-45 кое, воздействие, в результате чего появляется поперечная сила, отклоняющая уплотнительный узел от концентричного положения, что наиболее сильно проявляется на нестационарных режимах работы машины. Кроме того, при большой центрирующей способности и значительной силе трения в торцовом стыке последний подвергается интенсив. ному износу, так как уплотнительный узел постоянно следит за поперечными 55 колебаниями вращающегося вала. Для предотвращения ошибок при сборке герметизация концов ротора цетробежной машины осуществляется одинаковыми уплотнительными узлами с реверсивны- 60 ми самоустанавливающимися колодками,, при этом используется принцип безразличной сборки. Однако, самоустанавливающаяся колодка обладает наибольшей несущей способностью, когда центры ка чания и равнодействующей давления ее совпадают, т.е. когда место закрепления колодки. находится в 0,416 ее длийы, отсчитывая от выходной кромки. -Следовательно, в таком уплотнении реверсивные самоустанавливающиеся колодки работают не в оптимальном режиме, что сказывается на их несущей способности, Все это снижает надежность уплотнения.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнении вращающегося вала, содержащем плавающее кольцо с помещенными в его цилиндрической расточке самоустанавливающимися колодками, установленное на валу с радиальным уплотнительным зазором в камере корпуса,.заполненной средой под давлением, в корпусе закреплен сепаратор, в котором расположены самоустанавливающиеся колодки.

Раэмещение самоустанавливающихся колодок в сепараторе позволяет разделить силы, возникающие в колодках.

Радиальная подъемная сила передается на плавающее кольцо и центрирует его, а окружная сила трения передается на сепаратор, имеющий жесткую связь с неподвижным корпусом. При этом появляотся дополнительные поверхности сухого трения холодок и сепаратора, способствующие лучшему демпфированию поперечных колебаний вала. В этом случае износ дополнительных поверхностей трения не влияет на герметичность уплотнения, что повышает надежность узла.

На.фиг. 1 представлено уплотнение, в котором сепаратор закреплен в корпусе, разрез; на фиг, 2 — то же, вариант разреза; на фиг. 3 — сечение

А-А на фиг. 2.

Уплотнение вращающегося вала содержит плавающее кольцо 1, установленное на вапу 2 с радиальным зазором 3. Самоустанавливающиеся колодки 4 расположены в сепараторе 5 и помещены в цилиндрическую расточку плавающего кольца 1. При сборке заплечики б предохраняют колодки 4 от выпадания из сепаратора 5. Этот узел помещен в камеру 7 корпуса 8. Камера 7 заполнена средой под давлением. Сепаратор 5 жестко закреплен в корпусе 8 (фиг. 1) штифтами 9 °

Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.

При вращении вала уплотнеемая среда, подаваемая под давлением, дросселируется в уплотнительном зазоре 3, а в самоустанавливающихся колодках 4 возникают несущие гидродинамические слои. Согласно принципу действия колодок 4 в них образуются радиальные гидродинамические силы и окружные си1059335 лы трения. Радиальные несущие силы, функциональное назначение которых стабилизировать концентричное положение уплотнительного узла относительно вращающегося вала 2, передаются на плавающее кольцо l. Окружные силы 5 трения, не являющиеся полезными, передаются на сепаратор 5, который жестко закреплен в корпусе 8. Дополнительные поверхности сухого трения колодок 4 и сепаратора 5 способствуют лучшему 10 демпфированию поперечных колебаний вала 2. Кроме того, гидродинамически нагруженные самоустанавливающиеся колодки 4 прижимаются к поверхности цилиндрической расточки плавающего 15 кольца 1. Так как колодки 4 в окружном направлении зафиксированы сепаратором 5 и под действием несущих гндродинамических слоев разжимают плавающее кольцо 1, то последнему окружной стопор не нужен. Так как колодки 4 не застопорены по поверхностям качания и сами устанавливаются в оптимальном положении, то у них сохраняется наибольшая несущая способность при любом режиме работы и обеспечивается принцип безразличной сборки.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности эа счет повышенного демпфирования вала и.повьэаения долговечности эа счет уменьшения износа тор- цовых уплотнительных поверхностей.

Составитель.Ю,Тольский

Редактор Т.Киселева Техред М.Тепер Корректор Л.Патай

Заказ 9801/41 Тираж 925 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 филиал:ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4