Торцовое уплотнение

 

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее корпус, неподвижное и вращающееся кольца, каждое из которых имеет уппотнительные поверхности, контактирукщие с уплотнительными поверхностями промежуточного кольца, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности работы уплотнения, на периферийной части вращающегося кольца , выполнен выступ с крыльчаткой на его внутренней стороне, а на наружной поверхности промежуточного кольца на против крьшьчатки выполнены пазы, в , которых шарнирно установлены жестко соединенные между собой, расположенlaie противоположно и смещенные относительно одна другой лопатки, причем лопатки, свободные концы которых направлены против вращения, подпружинены и выполнены массой, меныией, чем S у противоположно расположенных лопаток .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) {11) 4(51) F 16 J 15/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фий 1 (21) 3635425/25-08 (22) 15.08.83 (46) 07.02.85. Бюл. У 5 (72) П.К.Баринов, А.Л.Леонов и А.И.И(маков (71) Дэержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического мащиностроения (53) 62-762(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 850958, кл. F 16 J 15/34, 1979 (прототип). (54)(57) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее корпус, неподвижное и вращающееся кольца, каждое Hs которых имеет уплотнительные поверхности, контактирующие с уплотнительными поверхностями промежуточного кольца, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности работы уплотнения, на периферийной части вращающегося кольца выполнен выступ с крыльчаткой на его внутренней стороне, а на наружной поверхности промежуточного кольца напротив крьшьчатки выполнены пазы в которых шарнирно установлены жестко соединенные между собой, расположенные противоположно и смещенные относительно одна другой лопатки, причем лопатки, свободные концы которых направлены против вращения, подпружи° а иены и выполнены массой, меньшей, чем Я у противоположно расположенных лопаток.

1 11385

Изобретение относится к уплотнениям вращающихся валов быстроходных машин, аппаратов, насосов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промьппленности.

Одной из задач обеспечения нормальной работы торцовых уплотнений валов быстроходных машин и аппаратов является снижение относительных скоростей10 скольжения колец трения для уменьшения выделения теплоты трения. Уровень температур в уплотнительном зазоре при выделении теплоты трения оказывает существенное влияние на показатели надежности и долговечности. Результатом может быть повышенный износ и тепловая деформация.

Известно торцовое уплотнение, в котором на периферийной части торцовых поверхностей сопрягаемых контакт" ных колец и промежуточного плавающего кольца выполнены полости в виде сегментов, разделенных перегородками (1) .

Недостатком данной конструкции является значительное увеличение силы трения периферийных частей контактных колец об уплотняемую среду в результате вихревых течений этой среды между сегментными полостями.

Увеличение температуры происходит перед уплотиительными кольцами, что повьппает их температуру и уменьшает ресурс их работы.

Действие гидравлического взаимодействия сегментных лопастей за счет вихревых течений среды между неподвижным кольцом трения и промежуточным и между вращающимся и промежуточным различно за счет различных

40 скоростей вихревых течений среды в вихревых зазорах. Различные свойства среды (вязкость, плотность, температура и т.д. ) изменяют гидравличесI

45 кое сцепление промежуточного кольца с вращающимся и неподвижным. !

Оптимального распределения скоростей в данной конструкции добиться не удается. Скорость вращения проме- 50. жуточного кольца зависит от количества и характера сегментных лопастей с той и с другой стороны промежуточного кольца и связана с изменяющимися параметрами уплотняемой среды. Меняю- 55 щаяся во времени скорость вращения промежуточного кольца обуславливает меняющуюся гидравлическую связь про78 3 межуточного кольца с неподвижным и вращающимся кольцом трения.

Скорость вращения промежуточного кольца зависит также от того, с каким кольцом в первоначальный период оно имеет большее сцепление. Таким образом, скорость вращения промежуточного кольца является случайным фактором и при одних и тех же условиях принимает различные, отличные от оптимальных, значения. Все это уменьшает надежность и долговечность уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы уплотнения;

Указанная цель достигается тем, 1 что в торцовом уплотнении, содержащем корпус, неподвижное и вращающееся кольца, каждое иэ которых имеет уплотнительные поверхности, контактирующие с уплотнительными поверхностяии промежуточного кольца, на пери" ферийной части вращающегося кольца выполнен выступ с крыльчаткой на его внутренней стороне, а на наружной поверхности промежуточного кольца напротив крыльчатки выполнены пазы, в которых шарнирно установлены жестко соединенные между собой, расположенные противоположно и смещенные относительно одна другой лопатки, причем лопатки, свободные концы которых направлены против вращения, подпружинены и выполнены с массой, меньшей, чем у противоположно расположенных лопаток.

На фиг. l изображено уплотнение, общий вид, в разрезе; на фиг.2вид А на фиг.1 крепление лопаток на наружной поверхности промежуточного кольца); на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.2 (положение лопаток в режиме ускорения вращения промежуточного кольца); на фиг.4 — положение лопаток в режиме торможения, крыпьчатка условно не показана.

Уплотнение состоит из корпуса 1, в котором установлено неподвижное кольцо 2 вращающегося кольца 3, соединенного с валом 4 винтами 5, и промежуточного кольца 6, уплотнительные поверхности 7 и 8 которого контактируют с уплотнительными поверхностями вращающегося и неподвижного колец. Неподвижное кольцо 2 поджимается пружиной 9 к промежуточному кольцу 6, Кольца 2 и 3 герметизиро3 1138 наны относительно корпуса 1 и вала 4 резиновыми кольцами 10 круглого сечения. Лопасти 1! на вращающемся кольце 3 образуют крыльчатку 12,гидравлически взаимодействующую с лопат- ками 13 свободные концы которых направлены йротив вращения.

Противоположно расположенные ло .патки 14 жестко соединены с лопатками 13 и установлены на поверхности 10

, промежуточного кольца 6 на осях 15. !

Лопатки 14 смещены по аси относительно лопаток 13, подпружиненных пружинами 16. Иаеса лопаток 13 меньше массы лопаток 14.

Уплотнение работает следующим образом.

Вращательный момент от вала 4 через винты 5. передается на вращающееся кольцо 3, уплотнительная поверхность которого контактирует с уплат" нительной поверхностью 7 промежуточного кольца 6. В момент начала вращения кольца 3 возможны два нежелательных варианта работы уплотнения: первый,когдапромежуточное кольцо 6; блокируется с неподвижным кольцом 2 по уплотнительной поверхности 8, а второй — с вращающимся кольцом 3 по уплотнительной поверхности 7. В первом случае крыльчатка 12 вовлекает во. .врацейие прилегающие слои жидкости, которая, действуя на лопатки 13, выступающие под действием пружин 16 над наружной поверхностью промежуточ" ного кольца 6, вовлекает их во. вращение, разблокируя его с неподвижным кольцам 2 (Фиг.З). Нежелательный эффект сближения кпнвыравниваиия частот вращения колец 3 и 6 устраняется при

40 определенной соотношениями усилий пружин 16 и масс лопаток 14 частоте

"! вращения промежуточного кольца ,6. При этой частоте вращения

578 4 происходит поворот лопаток 13 и 14 относительно осей 15 за счет разности центробежных.сил лопаток 13 и !4 фиг.4j. Лопатки 14 выходят иэ углублений на наружной поверхности промежуточного кольца 6, а лопатки 13 приближаются к ней. Выступающие поверхности лопаток 14 и уменьшение гидрав" лическага сцепления крыльчатки 12 и лопаток 13 снижают частоту вращения промежуточного кольца 6. Со снижением частоты вращения промежуточного кольца 6, а следовательно, н с умень" шением центробежных.сил, действующих на лопатки 14, вновь происходит поворот лопаток относительно осей 15, ;и кольцо 6 вновь вовлекается во вращение крыльчаткой 12, т,е. поддерживается стабильная, в определенном интервале, частота вращения промежу,точного кольца 6, равная примерно половине частоты вращения вращающегося кольца 3.

Во втором случае (промежуточное кольцо 6 блокируется с вращающимся кольцом 3} после достижения центробежным кольцам 6 совместно с вращаиицнмся 3 определеннога числа оборотов лопатки 14 затормаживают вращение промежуточного кольца 6 и уплотнение работает далее так же, как и в первом случае. Снижение скоростей скольжения колец трения уменьшает их износ и температуру на кольцах при. трении.

Предлагаемое изобретение позволит снизить относительную скорость скольжения колец трения, а следовательно, и уменьшить выделение теплоты трения, что повышает надежность и долга вечность уплотнения при использовании его в аппаратах, имеющих частоту вращения вала 1500 об/мин.

1138578

1138578

Составитель И.Пащенко

Редактор Н.Лазаренко Техред А.Бабинец Корректор С.Шекмар

Заказ 10661/26 Тираж 898 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