Двойное торцовое уплотнение вала

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК 511 4 F 16 J 15/34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ госудА ственный кОмитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3730904/25-08 (22) 06.01.84 (46) 23.02.86. Бюл. № 7 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) В. П. Каревский, В. И. Музалевский и Н. С. Чаповский (53) 62-672 (088.8) (56) Торцовые уплотнения для центробежных насосов. Каталог, ЦИНТИхимнефтемаш, М., 1980.

Патент ФРГ № 1525558, кл. F 16 J 15/34, опубли к. 1975. (54) (57) 1. ДВОЙНОЕ ТОРЦОВОЕ УГ1ЛОТНЕНИЕ ВАЛА, например, компрессорных машин, состоящее из корпуса уплотнения, помещенного и уплотненного в корпусе машины, подпру>киненной втулки и закрепленной на валу обоймы с двойными концентрическими контактными поверхностями, между которыми выполнен кольцевой коллектор, к которому подводится через отверстия во втулке запирающая охлаждающая >кидкость, а из обоймы она отводится, отлпчаюи еесн тем, что, с целью повышения надежности и работоспособности за счет

„„SU„» 1213296 A стабилизации силового и теплового режимов, втулка выполнена ступенчатой с уплотнением по наружным поверхностям ступеней, располо>кенных на медиане относительно контактных поверхностей, причем площадь контактной поверхности от полости низкого давления до запирающей охлаждающей жидкости выполнена меньше площади контактной поверхности от полости высокого давления до запирающей охлаждающей жидкости, в обойме выполнены отверстия, вход которых соединен с кольцевым коллектором, а выход выполнен калиброванным, отличным от входа, и направлен в выполненную н корпусе уплотнения проточку.

2. Уплотнение по п. 1, оглачающеесн тем, что корпус уплотнения выполнен из двух частей, каждая из которых размещена и уплотнена относительно соответствующей ступени втулки, а относительно корпуса машины одна часть корпуса уплотнения уплотнена по цилиндрической поверхности, а другая — по плоскости, перпендикулярной оси цилиндрической поверхности корпуса машины.

1213296

Изобретение относится к уплотнительыой технике, например, для компрессорных маши и насосов.

Цель изобретения — повышение наде)кности и работоспособности за счет стабилизации силового и теплового режимов.

На фиг. 1 изображено двойное торцовое уплотнение вала, разрез; на фиг. 2 — — разрез Л вЂ” A на фиг. l; на фиг. 3 — — разрез г) — -Б на фиг. 1.

Двойное торцовое уплотнение вала состоит из корпуса !,.выполненного из двух частей: стакана 2 и вставки 3, каждая из которых vn)loTIIcHB резиновыми кольцами 4 и 5 по наружным цилиндрическим поверхностям 6 и 7 втулки 8, а относительно корпуса 9 машины резиновыми кольцами 10 и 11 одна часть — по цилиндрической поверхности, друг໠— - по плоскости, перпендикул»рной оси цилиндрической поверхности; обоймы 12, уплотненной резиновым кольцом 13 на валу 14.

Разделение корпуса уплоп!ения на две части позволяет искл)очить заедани» при c lcщецин втулки 8, стабилизировать осевую силу.

Втулка 8 имеет двойные концентрические контактные поверхности 15 и 16 с антифрикционной поверхностью трения, между ними выполнен кольпевой коллектор 17, к которому подводится через отверстия 18 запирающаяся охлаждающая жидкость. Втулка выполнена ступенчатой, с уплотг!ен!1е!(! по наружным поверхностям б и 7 ступеней, расположенных на медиане относительно контактных поверхностей 15 и 16. Причем ьч!ешняя поверхность 15, воспринимающая полный перепад давления полости )9 запирающей охлаждаю!цей жидкости по площади контакта меньше другой внутренней поверхности 16 в соотношении 1:2---1:3 и более. Втулка 8 пру)кипами 20 поджнмаетcя к обойме 12 и удерживается от вращения н!тпфтом 21.

Обойма 12 имеет такие же, как и втулка 8, двойные коцептрические контактные поверхности 15 и 16 с антифрикционпой поверхностью трения, между. которыми выполнен кольцевой коллектор 17, к последнему подводится через отверстия 18 во втулке 8 запирающая охлаждающая жидкость.

В теле обоймы !2 выполнены отверстия

22 и 23, вход которых соединен с кольцевым коллектором 17, а калиброванный выход 22 -- с проточкой 24 стакана 2 корпуса уплотнения.

Двойное торцевое уплотнение вала работает следу!ощим образом.

В полость 19 охлаждающей занпрающей )кидкости поступает, например, турбинное масло с давлением, превышающим давление в полости 25 высокого давления среды на 1 — 5 кг/см - . Обойма 12 вращается с валом 14, а втулка 8 поджимается к соответству!ощим поверхностям 15 и 16 обой5

2 мы 12. Вставка 3 поджимается перепадом давления полостей 19 и 25 и усилием пружин 20 к корпусу 9 машины, уплотнение осуществляется резиновым кольцом 11.

Запирающая охлаждающая жидкость из полости 19 поступает через отверстия 18 в коллектор 17 и плотно запирает двойные концентрические контактные поверхности 15 и 16. Запирающая жидкость проходит через отверстия 23, вход которых соединен с кольцевым коллектором 17, а выход выполнен калиброванным, отличным от входа и направлен в проточку 24 корпуса l. Проточка поворачивает поток жидкости и направляет его на бурт втулки 8, чем достигается улучшение теплоотвода от втулки Площадь сечения калиброванного выхода определяется из условия необходимого расхода охла>кдающей жидкости.

Разница диаметров, на которых расположены входы и калиброванные выходы отверстий, создает насосный эффект, зависяп..ий от скорости вращения вала. Калиброванный выход отверстий создает условия неизменного расчетного расхода охлаждаю-! цей запирающей жидкости при постоянной скорости вращения вала, а насосный эффект увеличивает расход жидкости при увели-! ении скорости вращения вала, и уменьnlHcT -- при уменьшении, что cooтветствует тепловыделеншо в паре трения уплотнеkIHH. Такая конструкция позволяет стабилизи-!

)o83! ь тег!лоотРОд при изменя!ОщеЙс)1 сKo()ости вращения Làë à, В пусковых режимах возможнь; случаи наличия большого давления уплотняющей жидкости при отсутствии давления газа, нри этом возникают болыпие удельные давления в контакте пары трения. Дл» надежnol работы пары трения необходимо стабильно поддерживать оптималы ое удельное давление в контакте пары трения на всех режимах работы уплотнения.

Для обеспечения независимости удельных давлений в контакте пары трения от измепени» давлений газа и уплотняющей жидкостll втулка 8 выполнена ступенчатой, поверхности ступеней расположены на меди3klc относительно контактных поверхностей

15 и 16, т. е. посередине площадей контактных поверхностей 5 и 16. В этом случае удельное давление в контакте определяется только силой пружин 20.

В зависимости от ре)кима работы меII»clся также форма торцового зазора пары тре;!ия в результате термических деформаllèé !!ри выделении тепла трения под действием гидравлических сил. Уплотняющая гн)верхпость 16 находится под небольшим перепадом давлений полостей 19 и 25 (!—

5 кг/см"1, который поддерживается автоматически. Г1оэтому изменение давления в слое охлаждающей запирающей жидкости в райоIIc поверхности 16 мало В 1ияет и!1 Осевое усилие. Поясок находится под полным давле1213296

А й

3 нием полости 19 (до 120 кг/см ). Поэтому изменение давления в слое охлаждающей запирающей жидкости в районе поверхности

16 сильно влияет на осевое усилие.

Для уменьшения влияния изменения осевых сил, воздействующих на контактные поверхности 15 и 16, от изменения давления в полостях 19 и 25 как следствие изменения режима работы, необходимо уменьшать площадь поверхности 15. Однако ширина пояска не может выполняться слишком малой ввиду условий прочности (на него воздействует полный перепад давления полостей 19 и 26). Поэтому в результате расчета и опыта проектирования контактная поверхность 15, воспринимающая перепад давления запирающая охлаждающая жидкость — низкое давление, по площади контакта меньше контактной поверхности 16 в соотношении 1:2 — 1:3 и более.

Предлагаемая конструкдия позволяет стабилизировать силовой и тепловой режимы работы уплотнения. у

11

25 б

1213296

Составитель Т. Маклакова

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 830

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Г1атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор В. Петраш

Заказ 770/49