Торцевое уплотнение вала

 

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНКЕ ВАЛА, содержащее вращающийся и невращающийся элементы пары трения, поджатые один к другому, и средство для созда ния гидравлического клина между эпемеитами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения трения и улучшения теплоотвода в паре трения, средство для создания гидравлического клит1а выполнено в виде прорезей, выполненных параллельно поверхности трения на вращаю1чемся и невращающемся элементах, приче { прорези выполнены чередующимися по наружной и i внутренней поверхностям упомянутых элементов. (Л с -3.J 5 п J 4 // / .Фи-i.i

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Г 16 J 15/34

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3415701/25-08 (22) О!.04.82 (46) !5. 11.84. Бюл. Р 42 (72) В.П.Каревский, В.И.Музалевский, В.В.Сидоренко, Б.И.Хомяков и H.С.Чапов,ский (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (53) 62-762(088.8) (56) 1, Голубев А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов. М., "Машиностроение", 1974, с. 46-57.

2. Авторское свидетельство СССР !

1- 875151, кл. F 16 3 15/34, 1979 (прототип), ÄÄSUÄÄ 1124147 А (54)(57) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее вращающийся и невращающийся элементы пары трения, поджатые один к другому, и средство для созда ния гидравлического клина между эпементамн, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения трения и улучшения теплоотвода в паре трения, средство для создания гидравлического клина выполнено в виде прорезей, выполненных параллельно поверхности трения на вращающемся и невращающемся элементах, причем прорези выполнены чередующимися по наружной и внутренней поверхностям упомянутых элементов.

1124147

Изобретение относится к уплотнительной технике, например, для комп- рессорных машин и насосов, в частности для, компрессорных машин высоких параметров (давление уплотняемой 5 среды до 100 атм и более, скорость скольжения в уплотнении до 100 м/с).

Известна конструкция торцового уплотнения вала, состоящая иэ корпуса, подвижной подпружиненной втул- 1О ки и вращающейся с валом обоймы с11.

Недостатком такого уплотнения является неуправляемость термогидродинамического расклинивания пары трения (контактных поверхностей !5 втулки и обоймы), что приводит к возможности возникновения частично сухого трения в паре и, как следствие, к повышению коэффициента трения, износу пары трения и значительному 20 моменту трогания. Кроме того, из-за нестабильности. жидкостного клина в паре теплоотвод с контактных поверхностей затруднен, что вызывает местный перегрев их, а при примене- 25 нии твердых сплавов для контактных поверхностей приводит к растрескиванию последних.

Известна торцовое уплотнение ва-.

30 ла, которое состоит из корпуса, подвижной подпружиненной и уплотнительной относительно корпуса втулки, обоймы и средства для создания гидравлического клина между втулкой и . обоймой (2).

Однако в известном устройстве в момент пуска иэ-за инерционности разогрева уплотнения гидродинамический клин отсутствует, что приводит к значительному моменту сопротивления

40 при пуске, ухудшает теплоотвод, чем снижает надежность и работоспособность

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения трения

45 и улучшения теплоотвода в паре трения.

Поставленная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении вала, содержащем вращающийся и невращающийся элементы пары трения, поджатые один к другому, и средство для соз-. дания гидравлического клина между элементами, упомянутое средство выполнено в виде прорезей, выполненных параллельно поверхности трения на вращающемся и невращающемся элементах причем прорези выполнены

9 чередующимися по наружной и внутренней поверхностям упомянутых элементов. с

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение вала, разрез, на фиг. 2разрез А-А на фиг, 1, на фиг. 3 — разрез Б-Б на фиг. 1 на фиг. 4 - вариант выполнения торцового уплотнения, на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4.

Торцовое уплотнение вала состоит из обоймы 1, втулки 2, подпружиненной пружинами 3 и уплотненной относительно корпуса 4 резиновым кольцом 5. Обойма 1 зафиксирована шпонкой б относительно вала 7 и уплотнена резиновым кольцом 8. Обойма 1 и втулка 2 имеют контактные поверхности 9, отделяющие полость рабочей сре-ды 10 и полость 11. В обойме 1 и втулке 2 выполнены. прорези 12, параплельные контактной поверхности 9.

В корпусе 4 расположено отверстие 13 для подвсда охлаждающей запирающей жидкости. Контактные поверхности 9, выполненные из антифрикционных твердых сплавов, разделены перегородками

14. Глубину, ширину прорезей 12 ч их количество определяют из условий работы и размеров торцового уплотнения, а толщину металла между прорезью и контактной поверхностью выбирают из условия необходимого прогиба. Расчет максимального прогиба контактной новерхности 9 может быть ; произведен известным способом. Контактные поверхности 9, выполненные из твердого сплава, разделены пе-, регородками на эоны 15, наличие перегородок на контактных поверхностях, разделяющих их на зоны, позволяет лучше отводить тепло иэ области контакта, так как перегородки увеличивают поверхность охлаждения, а также снизить термические и изгибные напряжения в твердом сплаве„ обусловленные различными коэффициентами линейного расширения твердого сплава и основного материала.

Работа торцового уплотнения вала происходит следующим образом.

Охлаждающая запирающая жидкость подводится в зону контакта обоймы 1 и.втулки 2 через отверстие 13, либо по каналу 16. R зону контактных поверхностей 9 поступает под давлением, например, урбинное масло с добавлением, превышающим давление в полости рабочей среды 10 на 1-5 кгс/см2.! f241

В конструкции при работе создается волнистая поверхность сопряженных деталей, что приводит к образованию стабильного гидродинамического клина в паре трения. Причем эта волнистая поверхность возникает сразу же при подаче запирающей жидкости, обеспечивая малый момент трения во время пуска, а также работы уплотнения вала. Одновременно с остановом машины 10 и сбросом давления охлаждающей запирающей жидкости исчезает волнистая контактная поверхность, что улучшает плотность (герметичность) конструкции. Наличие стабильного гидродинамического клина уменьшает трение в паре, уменьшает тепловыделение и улучшает теплоотвод. Прорези

12 выполняют фрезерованием, как с внешней так и с внутренней стороны деталей на универсальном металлорежущем оборудовании без каких-либо трудностей.

Обойма 1 вращается с валом 7, втулка 2 не вращается, а контактными поверхностями 9 прджимается пружинами 3 и давлением охлаждающей запирающей жидкости к соответствуюцим поверхностям 9 обоймы I и имеет возможность осевого перемещения. При Зр

47 4 этом перепад давления действует на контактные поверхности 9, осуществляя прогиб их на 1-3 мк в том месте, где в обойме 1 и втулке 2 выполнены прорези 12. Охлаждающая. запирающая жидкость заполняет прогибы и образует гидравлический клин в зоне контакта ! обоймы 1 и втулки 2 на контактной поверхности 9.

В процессе работы торцового уплотнения вала на контактной поверхности 9 возникают изгибные деформации вследствие прогиба их в районе прорезей 12 и за счет различного коэффициента теплового расширения зон

15 из твердого сплава и основного металла втулки 2 и обоймы 1. Для снятия нзгибных напряжений выполнень1 перегородки 14.

Предложенная конструкция позволяет уменьшить момент сопротивления от сил трения при пуске, улучшает плотность после останова, уменьшает тепловыделение и улучшает теплоотвод из зоны контакта. Простое изготовление прорезей и расчет волнистой по-, верхности позволяют получить высоконадежное торцовое уплотнение вала компрессорных машин, насосов, мешалок.

1 l 24 I 47

Составитель И. Пащенко

Редактор К. Волощук Техред 3.Палий Корректор А, Обруч ар

Заказ 8258/30 Тираж 912 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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