Уплотнение вала

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроении. Цель изобретения - повышение надежности и снижение протечек за счет создания конфузорной формы дросселирующего зазора. Упуютиение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охва- 8 0 тывает вал с дросселирующим зазором 4. Со стороны полости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом 6, а участок 7 гибкой втулки выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления. Конический конец гибкой втулки помещен между валом и кольцевым буртом корпуса. Со стороны полости 9 высокого давления и со стороны полости низкого давления гибкая втулка герметизирована относительно корпуса с образованием подвижных пар. Между корпусом и гибкой - втулкой образована камера 1I, соединенная каналами 12 с дросселирующим зазором. Гибкая втулка со стороны полости низкого давления подпружинена упругим злементом 13. Роль упругого элемента может выполнять разгрузочная камера. В процессе работы дросселирующий зазор приобретает конфузорную форму, что обеспечивает снижение протечек и повышение надежности. 2 3.п. ф-лы, 4 ил. 11 J3 2 с (Л со ГС со СХ)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 F 16 J 15/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 1,7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4141845/31-08 (22) 13.06.86 (46) 07.02.88. Бюл. Ф 5 (71) Сумский филиал Харьковского политехнического института им, В.И.Ленина (72) В.А.Марцинковский, А.Н.Гулый и В.A.Ìåëüíèê (53) 62- 762 (088 ° 8) (56) Марцинковский В.А. Гидродинамика и прочность центробежных насосов.

- М.: Машиностроение, 1970 с. 175, рис. 98.

Проблемы трения и смазки. Труды

Американского общества инженеров-механиков, 1972, N - 4, с. 46, фиг. 1. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроении ° Цель изобретения — повышение надежности и снижение протечек за счет создания конфуэорной формы дросселирующего зазора. Уплотнение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охва8 fg

„„Я0„„1372138 А1 тывает вал с дросселирующим зазором

4. Со стороны полости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом 6, а участок 7 гибкой втулки выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления. Конический конец гибкой втулки помещен между валом и кольцевым буртом корпуса. Со стороны полости 9 высокого давления и со стороны полости низкого давления гибкая втулка герметиэирована относительно корпуса с образованием подвижных пар ° Между корпусом и гибкой втулкой образована камера 11 соединенная каналами 12 с дросселирующим с зазором. Гибкая втулка со стороны полости низкого давления подпружинена упругим элементом 13. Роль упругого элемента может выполнять разгруэоч- С ная камера. В процессе работы дросселирующий зазор приобретает конфузорную форму, что обеспечивает снижение вава протечек и повышение надежности. СА:1

2 з и. ф лы, 4 ил. 3

1372138

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроении. 5

Цель изобретения — повышение надежности за счет уменьшения протечек.

На фиг,1 изображено уплотнение с подпружиненной упругим элементом гибкой втулкой, продольный разрез, на 10 фиг.2 — эпюра распределения давлений в уплотнении по фиг.1; на фиг.3 — уплотнение с разгрузочной камерой, продольный разрез; на фиг.4 — эпюра распределения давлений в уплотнении по 15 фиг. 3.

Уплотнение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку

3, которая охватывает вал 1 с дросселирующим зазором 4. Со стороны по- 20 лости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса 2 снабжена кольцевым буртом 6, внутренняя кромка которого выполнена скругленной, а участок 7 наружной поверхности гибкой втулки 3 выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости 5 низкого давления, причем конический конец гибкой втулки 3 помещен между валом 1 и буртом 6 и герметизирован 30 относительно последнего уплотнительным кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары, Со стороны полости 9 высокого давления участок 10 наружной поверхности гибкой втулки

3 выполнен цилиндрическим и герметизирован относительно корпуса уплотнительным кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары. Образован ая корпусом 2 и гибкой втулкой 3 к .мера 40

11 соединена с дросселирующим зазором 4 радиальными каналами 12, выполненными в гибкой втулке 3. Со стороны полости 5 низкого давления гибкая втулка 3 подпружинена упругим элемен- 45 том 13 (фиг.1), Уплотнение может быть выполнено таким образом, когда со стороны полости 9 высокого давления наружная поверхность гибкой втулки 3 и внут- 50 ренняя поверхность корпуса 2 выполнены ступенчато уменьшающимися в сторону полости 9 высокого давления с образованием разгрузочной камеры 14.

Цилиндрические участки 15 гибкой втулки 3 герметизированы относительно корпуса 2 уплотнителыыми кольцами 8. Разгрузочная камера 14, образованная ступенчатыми поверхностями корпуса 2 и гибкой втулки 3, соединена каналом (или каналами) 16 с полостью 5 низкого давления или с дренажным трубопроводом (не показан).

Разгрузочная камера 14 предназначена для выполнения той же функции, что и упругий элемент 13 (фиг.1).

Уплотнение вала работает следующим образом.

При подаче рабочей среды в полости 9 высокого давления устанавливается давление Р, в камере 11 — давление Р, в полости 5 низкого давления— давление Р» причем P ) P P ° Тогда з сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны полости 9 высокого давления, равна F, = P „S,, где S — проекция поверхности торца гибкой втулки 3, воспринимающей давление P на плоскость, перпендикулярную оси вала.

Сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны камеры 11, равна F<

Р S, где S — проекция поверхности гибкой втулки, воспринимающей давление Р, на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая со стороны полости 5 низкого давления, равна F 3 з Б, где S > — проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление Рз,. на плоскость, перпендикулярную оси вала (фиг.2) °

Обозначим силу упругости упругого элемента 13 F Тогда уравнение статического равновесия гибкой втулки 3 в направлении оси вращения можно записать в виде F3, "

В начальный момент под воэдействк ем силы Г, F + F + F со стороны

J полости 9 высокого давления гибкая втулка 3 перемещается в сторону полости 5 низкого давления. При этом конический участок 7 гибкой втулки 3 продвигается вдоль бурта 6 и поджимается последним в радиальном направлении, а дросселирующий зазор 4 приобретает конфузорную форму, .т.е. в направлении полости 5 низкого давления происходит уменьшение проходного сечения дросселирующего зазора 4, что ведет к повышению гидростатического давления в последнем, в результате благодаря наличию каналов 12 возрастает давление Р, следовательно, и сила F < P < S >. Кроме того, возрастает сила упругости упругого

1372138

В другом случае, когда функции упругого элемента 13 выполняет разгрузочная камера 14 (фиг.3), устройство работает аналогичным образом. Уравнение статического равновесия гибкой втулки 3 имеет вид

Р, + Г = Г, + Р °

4 где F Р - S; S — проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление Рз в разгрузочной каме-. ре 14, на перпендикулярную оси вала плоскость (фиг.4). Выполнение условий статического равновесия гибкой втулки 3 при P, P> обуславливается тем, что S S,.

45 элемента F . Процесс перемещения гибкой втулки 3 продолжается до тех пор, пока не установится статическое равновесие при необходимой величине и форме дросселирующего зазора 4, При продолжительной работе возможен износ поверхности гибкой втулки 3, образующей дросселирующий зазор 4, например, при попадении в него абразив- 1р ных частиц. Особенно интенсивному износу подвергается участок 7 гибкой втулки 3, расположенный со стороны полости 5 низкого давления, где проходное сечение дросселирующего зазо- 15 ра 4 имеет минимальный размер. При увеличении проходного сечения на этом участке вследствие абразивного износа участка 7,гибкой втулки 3 происходит падение давления в зазоре, 2р а следовательно, и падение давления

Р> и нарушается условие статического равновесия гибкой втулки 3, что вьг- зывает ее-автоматическое осевое перемещение в сторону полости 5 низкого давления до восстановления статического равновесия. В результате происходит восстановление заданных формы и размера дросселирующего зазора 4.

Это повышает долговечность уплотнения 30 и снижает протечки.

Ф о р м у л а и з о б р е т е !« «! я

Уплотнение вала, со де рж«« щ е «- у становлеш«ую в корпусе г««бку. . вт...лку, охватывающую вал с дроссел««р г::п«м зором, разделяющим полост«1 «««Ici «,î«ì и низкого давлений, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности эа счет уменьшения протечек„ гибкая втулка установлена в корпусе с возможностью саморегулируемого осевого перемещения, со стороны .лолости высокого давления участок наружной поверхности гибкой втулки герметиэирован относительно корпуса с образованием подвижной контактной пары, со стороны полости низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом, а наружная поверхность гибкой втулки выполнена конической с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления, причем конический конец гибкой втулки помещен между валом и буртом, герметиэирован относительно последнего с образованием подвижной контактной пары, в гибкой втулке выполнены радиальные каналь«, соединяю1 щие дросселирующий зазор с камерой, образованной корпусом и гибкой втулкой, 2. Уплотнение по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что со стороны полости высокого давления участок наружной поверхности гибкой втулки выполнен цилиндрическим, а со стороны полости низкого давления гибкая втулка подпружинена упругим элементом.

3. Уплотнение по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что со стороны полости высокого давления наружная поверхность гибкой втулки и внутренняя поверхность корпуса выполнены ступенчато уменьшающимися в сторону полости высокого давления с образованием разгрузочной камеры, сообщенной с полостью низкого давления или дренаж««ым трубопроводом.

13?2138

Sg

Sr

Составитель Г. Щуренко

Редактор Н.Лазаренко Техред М. Ходанич Корректор И.Муска

Заказ 469/32 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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