Уплотнение вращающегося вала

 

Изобретение относится к уплотнительной технике. Цель изобретения - повьппение эффективности герметизации за счет образования между пластинами и валом ступенчатого винтового зазора . Уплотнение состоит из корпуса с установленными в нем плавающими кольцевыми пластинами, охватьтающими вал и образующими с ним внутренними цилиндрическими поверхностями ступенчатый винтовой зазор. Заданное положение пластин обеспечено фиксирующими элементами. На.валу может быть установлен пакет дополнительных пластин с радиальным смещением наружных цилиндрических поверхностей. Повышение эффективности герметизации обусловлено уменьшением площади сечения зазора между валом и пластинами и дополнительного сопротивления, создаваемого движением потока утечки по товому зазору с циклическим изменением площади сечения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. о W с:

СООЗ СОВЕТСНИХ сО1 ИАлисти 1есних

РЕСПУБЛИН

1Ю 4 F 16 1 15/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4116222/25-08 (22) 24.06.86 (46) 23.05.88. Бюл. У 19 (72) С.Д.Рязанов, В.М.Гусев, В.М.Давыдов и А.В.Савин (53) 62.762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 391315, кл. F 16 J 15/26, 1971. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА (57) Изобретение относится к уплотнительной технике. Цель изобретенияповьппение эффективности герметизации за счет образования между пластинами и валом ступенчатого винтового зазора. Уплотнение состоит из корпуса с установленными в нем плавающими кольSU» 1397664 А1 цевымн пластинами, охватывающими вал и образующими с ним внутренними цилиндрическими поверхностями ступенча-, тый винтовой зазор. Заданное положе- ние пластин обеспечено фиксирующими элементами. На.валу может быть установлен пакет дополнительных пластин с радиальным смещением наружных цилиндрических поверхностей. Повьппение эффективности герметизации обусловлено уменьшением площади сечения за" зора между валом и пластинами и дополнительного сопротивления, создаваемого движением потока утечки по винтовому зазору с циклическим изменением площади сечения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1397664

Изобретение относится к уплотнительной технике.

Цель изобретения — повышение эффективности герметизации за счет об- 5 разования между пластинами и валом ступенчатого винтового зазора.

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 11 на фиг. 3 — уплотнение с дополнительными пластинами на валу; на фиг. 4 — то же, с пластинами, выполненными с профильными поверхностями, неконцентричными валу.

Уплотнение состоит из корпуса 1 15 с установленными в нем плавающими кольцевыми пластинами 2, охватывающими вал 3 с радиальным зазором 4.

Положение кольцевых пластин 2 зафиксировано бандажом 5, охватывающим 20 их по наружному диаметру, и штифтами 6. Внутренние цилиндрические поверхности кольцевых пластин 2 расположены эксцентрично относительно вала 3 с различным направлением радиального 25 смещения каждой пластины, причем направление смещения их осей со стороны высокого давления последовательно изменяется противоположно направлению вращения вала. Фиксирующие элементы 3О выполнены в виде цилиндрической или браслетной пружины, установленной по винтовой линии. На валу установлены дополнительные пластины 7 с эксцентричными наружными цилиндрическими поверхностями, сопряженными с зазором 4 с соответствующими внутренними поверхностями пластин 2, причем . направление последовательного радиального смещения наружных цилиндрических поверхностей дополнительных пластин со стороны высокого давления совпадает с направлением вращения вала. На кольцевых пластинах 2 выполнено по одной профильной поверхнос- 45 ти 8, неконцентричной валу, при этом каждая из пластин контактирует этой поверхностью с фиксирующим элементом, который установлен на соседней со стороны высокого давления пластине.

Уплотнение работает следующим образом.

При течении уплотняемой жидкости через радиальный зазор 4 между кольцевыми пластинами 2 и валом 3, кото55 рый имеет сложную пространственную форму, происходит падение давления от величины Р до P . Сопротивление течению обусловлено, во-первых, уменьшением площади проходного сечения рабочей щели за счет перекрытия части кольцевого зазора при относительном эксцентричном ориентировании внутренних расточек сопрягаемых кольцевых пластин; во-вторых, последовательное смещение осей рас-, точек создает движение потока утечки по цилиндрической винтовой линии с циклическим изменением площади сечения зазора, которое дополнительно создает гидравлическое сопротивление. В общем виде рабочий зазор представляет собой дискретную вин— товую поверхность, составленную из конечного числа цилиндрических эксцентричных участков, и упрощенно работу конструкции можно сравнить с лабиринтно-вихревым импеллером.

Однако при определенных условиях может преобладать не вихревая природа сопротивления, а вяэкостный гидродинамический насосный эффект.

При вращении вала 3 жидкость, находящаяся в зазоре 4, увлекается по окружности силами вязкости в его конфузорную часть, вызывая эффект гидродинамического повышения давления, аналогичный появлению несущего масляного клина в подшипнике скольжения.

Участок с наибольшим гидродинамическим давлением, в зазоре каждой из кольцевых пластин, оказывается открытым со стороны уплотняемого статического давления и приводит к нагнетанию части рабочей жидкости против осевого направления основного потока утечки. Со стороны низкого давления эта область оказывается ограниченной. торцовой поверхностью смещенной соседней кольцевой пластины.

В противоположной диффузорной части зазора происходит обратное явление— жидкость натекает в область гидродинамического разрежения со стороны низкого гидростатического давления также противоположно потоку утечки.

Таким образом, достигается дополнительное уменьшение утечки через уплотнение. Выполнение кольцевых пластин плавающими обеспечивает их самоустановку при радиальных колебаниях вала или попадании в зазор посторонних частиц. Абсолютная величина зазора каждой иэ пластин в конструкции может быть больше, чем в обычном уплотнении плавающего типа, так как это компенсируется их взаимным экс64

30 з

13976 центричным смещением. В случае применения бандажа,в виде винтовой цилиндрической пружины или браслетной пружины, установленной по винтовой линии, необходимую конфигурацию зазора получают упругим смещением колец с концентричной расточкой. При этом обеспечивается компенсация износа колец в работе и упрощается их изготовление. При установке на валу дополнительных пластин 1 к силам вязкости добавляется динамическое воздействие эксцентрично вращающихся цилиндрических поверхностей этих 15 пластин, которое значительно интенсифицирует процесс динамического противодавления, усиливает насосный эффект. При выполнении на пластинах 2 профильных поверхностей 8 фиксиру- 20 ющие элементы, воспринимающие момент трения и фиксирующие пластины от проворота, установлены по одному на каждой из пластин 2 и входят в защепление с этими профильными неконцентрич- 25 ными оси вала поверхностями 8, и смещение пластин происходит под действием сил жидкостного трения от вращения вала и сил реакции от контакта элементов 6 с поверхностями 8. Для обеспечения последовательного изменения направления смещения пластин каждая из них контактирует по поверхности 8 с элементом 6, установленным на соседней со стороны низкого давления пластине.

Предлагаемая конструкция позволяет повысить герметичность лабиринтного уплотнения за счет уменьшения площади проходного сечения кольцево- 40 го зазора и образования интенсивного гидродинамического сопротивления, а также увеличить .долговечность узла путем упругой установки кольцевых пластин, обеспечивающей компенсацию 45 их износа и надежность работы на жидкостях, содержащих абразивные включения. 1

Формула изобретения

1. Уплотнение вращающегося вала, содержащее установленный в корпусе пакет кольцевых пластин с эксцентричными валу внутренними цилиндрическими поверхностями, сопряженных торцами и связанных между собой фиксирующим элементом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности герметизации за счет образования между пластинами и валом ступенчатого винтового зазора, пластины установлены с последовательно изменяющимся вдоль вала направлением радиального смещения внутренних поверхностей со стороны высокого давления, противоположно направлению вращения вала.

2. Уплотнение по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что фиксирующий пластины элемент выполнен в виде витой цилиндрической или браслетной пружины, установленной по винтовой линии.

Ф

3. Уплотнение по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что на валу установлены дополнительные кольцевые пластины с эксцентричными наружными цилиндрическими поверхностями, сопряженными с зазором с соответствующими внутренними поверхностями пластин, размещенных в корпусе, причем направление последовательного радиального смещения наружных цилиндрических поверхностей дополнительных пластин со стороны высокого давления совпадает с направлением вращения вала. ч. Уплотнение по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что на кольцевых пластинах выполнено по одной профильной поверхности, неконцентричной валу, при этом каждая из пластин контактирует этой поверхностью с фиксирующим элементом, который установлен на соседней со стороны высокого давления пластине.

1397б64

13976б4

Составитель Г. Щуренко

Техред А. Кравчук Корректор A,Oáðó÷àð

Редактор Л.Зайцева

Заказ 2581/35

Тираж 784 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