Уплотнение вращающегося вала

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах и тур15оагрегатах. Цель изобретения - повышение демпфирующей способности и снижение протечки уплотняемой среды путем выполнения на внутренней поверхности плавающих колец лабиринтных уплотнительных элементов. Уплотнение содержит корпус с выполненной в нем камерой, в которой установлены с уплотнительными зазорами наружное и внутреннее плавающие уплотнительные кольца, зафиксированные от окружного поворота штифтами. Внутри наружного уплотнительного кольца расположены самоустанавливающиеся колодки с фиксаторами, предотвращающими окружной проворот колодок, которые установлены относительно вала с зазорами. На внутреннем плавающем уплотнительном кольце выполнен цилиндрический бурт. Уплотнение снабжено эластичным кольцом для предварительного поджатия уплотнительных колец к торцовым поверхностям. Камера уплотнения сообщена каналом с источником затворной среды. Внутренние поверхности плавающих колец выполнены с лабиринтными камерами. В других исполнениях уплотнения на внутренних поверхностях плавающих колец установлен сотовый заполнитель или выполне ны уплотняющие гребни, образованные рядами лунок, или закреплены ряды упругих элементов. 7 з.п. ф-лы, 9 ил. «9 (Л to 00 4i СО 4; К

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУб ЛИК (м4F 16 J 15 44

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,.""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1065642 (21} 3969018/25-08 (22) 22.10.85 (46) 28.02.87. Вюл. Ф 8 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения (72) Л.В.Черепов, В.С.Иарцинковский, А.В.Зеря и А.П.Приходько (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1065642, кл. F 16 J 15/44, 1984. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах и турбоагрегатах. Цель изобретения— повышение демпфирующей способности и снижение протечки уплотняемой среды путем выполнения на внутренней поверхности плавающих колец лабиринтных уплотнительных элементов.

Уплотнение содержит корпус с выполненной в нем камерой, в которой устаÄÄSUÄÄ 1293434 A 2 новлены с уплотнительными зазорами наружное и внутреннее плавающие уплотнительные кольца, зафиксированные от окружного поворота штифтами. Внутри наружного уплотнительного кольца расположены самоустанавливающиеся колодки с фиксаторами, предотвращающими окружной проворот колодок, которые установлены относительно вала с зазорами. На внутреннем плавающем уплотнительном кольце выполнен цилиндрический бурт ° Уплотнение снабжено эластичным кольцом для предварительного поджатия уплотнительных колец к торцовым поверхностям. Камера уплотнения сообщена каналом с источником затворной среды. Внутренние поверхности плавающих колец выполнены с лабиринтными камерами, В других исполнениях уплотнения на внутренних поверхностях плавающих колец установлен сотовый заполнитель или выполнены уплотняющие гребни, образованные рядами лунок, или закреплены ряды упругих элементов.

7 з.п, ф-лы, 9 ил.

34 2

На внутренних поверхностях наружного и внутреннего плавающих колец могут быть выполнены кольцевые проточки 16 в виде средства демпфирования и герметизации — сотового заполнителя 17, образующего ячеистую структуру и охватывающего вал с кольцевым уплотнительным зазором.

Средство демпфирования и герметизации может быть выполнено в виде уплотняющих гребней 18, образованных рядами расположенных вдоль окружности лунок 19, имеющих серповидную форму в поперечном сечении плавающего кольца и разделенных перемычками 20.

Средство демпфирования. и герметизации может быть выполнено в виде рядов упругих элементов 21 ° При этом в кольцевых проточках 16 закреплены

I ряды упругих элементов 21 как прямо, так и под острым углом к направлению перетока уплотняемой среды, Кроме того, ряды упругик элементов могут быть закреплены секциями, между которыми расположены разгрузочные камеры 22.

Уплотнение вращающегося вала работает соедующим образом.

При вращении вала и подаче в камеру затверной среды под давлением, превышающим давление уплотняемого газа, затворная среда, дросселируясь в уплотнительных зазорах между лабиринтными гребнями и поверхностью вала, попадает в лабиринтные камеры !5 где происходит уменьшение ее скорости, что препятствует перетоку компремируемого газа и повышает демпфирующую способность уплотнения. Самоустанавливающиеся колодки 9 раскрываются,и образующиеся в зазорах между ними и валом гидродинамические смазочные клинья отделяют колодки от вала, Тыльные стороны колодок 9 оказывают давление на цилиндрический бурт 12 внутреннего плавающего уплот— нительного кольца 7 и обеспечивают

его центрирование относительно вала совместно с наружным плавающим уплотнительным кольцом 6. Уплотнительные дросселирующие зазоры становятся концентричными, что обеспечивает минимальные диссипативные потери и износ.

Концентрическая щель обладает мини5 мальной протечкой, обеспечивает бесконтактный режим работы узла.

При другом исполнении уплотнителя вращающегося вала при вращении вала н подаче в камеру затворной среды

1 12934

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах и турбоагрегатах, Цель изобретения — повышение

5 демпфирующей способности и снижение протечки уплотняемой среды путем выполнения на внутренней поверхности плавающих колец лабиритных уплотни,тельных элементов. 10

На фиг. 1 изображно уплотнение, продольный разрез; на фиг.. 2 - плавающее кольцо слабиринтными камерами, продольный разрез; на фиг. 3 — то же, с сотовым заполнителем, продоль- 15 ный разрез; на фиг. 4 — вид А на фиг. 3; на фиг. 5 — плавающее кольцо с лунковыми ячейками, продольный разрез; на фиг. б — то же, с лунковыми ячейками различной ширины; на фиг. 7 -20 то же, с упругими элементами, продольный разрез; на фиг. 8 — то же, с упругими элементами, закрепленными под острым углом к направлению перетока уплотняемой среды, продольный разрез; на фиг. 9 — то же, с упругими элементами, закрепленными секциями, между которыми расположены камеры для уплотняемой среды, продольный разрез. 30

Уплотнение вращающегося вала 1 содержит корпус 2 с выполненной в нем камерой 3, в которой установлены с уплотнительными зазорами 4 и 5 наружное б и внутреннее 7 плавающие 35 уплотнительные кольца, зафиксированные от окружающего проворота штифтами 8, Внутри наружного плавающего уплотнительного кольца б расположены самоустанавливающиеся колодки 9 с 40 фиксаторами 10 предотвращающими окружной проворот колодки, которые установлены относительно вала с зазорами 11. На внутреннем плавающем уплотнительном кольце выполнен ци- 45 линдрический бурт 12, который обращен в сторону наружного плавающего уплотнительного кольца и охватывает самоустанавливающиеся колодки. Уплотнение снабжено эластичным кольцом 13 50 для предварительного поджатия плавающих уплотнительных колец к торцовым поверхностям. Камера уплотнения сообщена каналом 14 с источником затворной среды. На внутренней поверхности наружного и внутреннего плавающих колец выполнено средство демпфирования и герметизации в виде лабиринтных камер 15. 1293434

I под давлением, превышающим давление уплотняющего газа, затворная среда дросселируется в уплотнительных зазорах 4 и 5 между торцами сотовбго заполнителя 17 и поверхностью вала, после чего попадает в сотовые ячейки, где происходит уменьшение ее скорости, что препятствует перетоку компремируемого газа и повышает демпфирующую способность уплотнения. За- 10 полнение проточек на внутренней поверхности наружного 6 и внутреннего 7 плавающих уплотнительных колец сотовым заполнителем 17 повышает противо,— задирные свойства уплотнения, поскольку в отличие от противозадирочного баббитового слоя сотовое уплотнение исключает возможность выплавления или прилипания, а также внедрения в противозадирный слой абразивных частиц, которые ускоряют абразивный износ уплотняемой поверхности вала.

При другом исполнении средства демпфирования и герметизации уплотняемая среда при движении вдоль вала дросселируется на уплотняющих греб— нях 18 и попадает в серповидные лунки 19, которые препятствуют окружному перетоку рабочей среды, что повышает гидравлическое сопротивление щели. В уплотнении, уплотняющие гребни 18 которого образованы рядами серповидных лунок 19, не только увеличивается прочность и жесткость 35 гребней, но и существенно упрощается изготовление внутренней поверхности стандартным инструментом на высокопроизводительном оборудовании, например на фрезерных станках с прог- 40 раммным управлением. Кроме того, серповидная форма лунок создает возможность вымывания из них взвешенных частиц уплотняемой среды и не допускает закоксования лунок, а выполне- 45 ние лунок различной ширины в направлении перетока уплотняемой среды при водит к большей потере энергии уплотняемой среды и, соответственно, увеличению уплотняющего эффекта уплот- 50 нения.

При исполнении плавающего кольца согласно фиг. 7-9 при вращении вала часть уплотняемой среды стремится к перетоку через уплотнение. При входе 55 в уплотнение поток уплотняемой среды распределяется между рядами упругих элементов 21, а также между упругими элементами в смежных рядах. В результате этого поток завихряется и значительно теряет скорость. Путь потока через уплотнение при этом значительно увеличен, поскольку поток идет по разветвленному лабиринту между рядами и упругими элементами в рядах.

Наличие разветвленного лабиринта между упругими элементами, увеличивающего путь прохождения упло,няемой среды в уплотнении, в сочетании с плохой обтекаемостью упругих элементов, поверхность которых представляет поверхность цилиндра, относящегося к плохо, обтекаемым телам, позволяет использовать это уплотнение при больших перепадах давления. Особенно эффективно применение такой конструкции при работе в двухфазных средах, поскольку силы внутреннего трения в них значительно выше, поэтому даже умеренное различие в скоростях компонентов среды обусловливает значительную диссипацию энернии, что еще в большей степени снижает скорость уплотняемой среды и утечку °

Уплотнение обладает также способностью саморегулирования, При увеличении перепада давления зазоры уменьшаются вследствие увеличения углов наклона упругих элементов под действием сил давления уплотняемой среды, Формула из обре те ния

1. Уплотнение вращающегося вала по авт.св. - 1065642, о т л и ч. а ющ е е с я тем, что, с целью повышения демпфирующей способности и снижения протечек уплотняемой среды, на внутренней поверхности плавающих колец выполнено средство демпфирования и герметизации.

2. Уплотнение по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средство демпфирования и герметизации выполнено в виде лабиринтных камер °

3. Уплотнение по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что на внутренней повЕрхности плавающих колец выполнены кольцевые проточки, а средство демпфирования и герметизации выполнено в виде сотового заполнителя, образующего ячеистую структуру, расположенного в кольцевых проточках и охватывающего вал с кольцевым зазором.

4. Уплотнение по п. 1, о л ич а ю щ е е с я тем, что средство демпфирования и герметизации выполне5 12

f, но в виде уплотняющих гребнев образованных рядами, расположенных вдоль окружности Лунок, имеющих серповидную форму в поперечном сечении кольца и разделенных перемычками.

5. Уплотнение по п. 4, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ширина лунок каждого последующего. ряда по ходу перетока рабочей среды выполнена уменьшающейся к центру каждого из плавающих колец, а затем увеличивающейся к выходу из обоймы до первоначальных размеров.

6. Уплотнение по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что средство демпфирования и герметизации выполне

93434

8. Уплотнение по п. 6, о т л ич а ю щ е е с я тем, что ряды упругих элементов закреплены секциями, а между ними расположены разгрузочные камеры.

15 но в виде упругих элементов, а на

I внутренней поверхности плавающих колец выполнены кольцевые проточки, в которых размещено упомянутое сред5

7, Уплотнение по п. 6, о т л и" ч а ю щ е е с я тем, что ряды упругих элементов закреплены под острым

1 углом к направлению перетока уплот10 няемой среды.

1293434

Тираж 812

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Л. Веселовская

Заказ 366/39

guz. У

Составитель Г. Щуренко

Техред И.Попович Корректор А. Зимикосов

Л7

7Ó