Бесконтактное торцовое уплотнение

 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может использоваться в насосах или компрессорах. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности уплотнения за счет поддержания оптимального гарантированного зазора между уплотнительными кольцами достигается за счет того, что сумма площадей проекций разгрузочной 7 и смежной 11 поверхностей на плоскость, перпендикулярную оси вала, больше площади проекции внутренней поверхности 10 на ту же плоскость, при этом разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления дросселирующими каналами 9, 13. При раскрытии уплотнения давление, действующее на смежную 11 и разгрузочную 7 поверхности, снижается, отжимающая сила уменьшается по мере раскрытия до наступления равновесного состояния, а между уплотнительными кольцами 2, 4 устанавливается гарантированный зазор. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

3аа..:ен ранее 1;зданного

СОЮЗ COBETCHHX

РЕСГ1УВ ЛИК (д )5 F 16 J 15 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф%

Ье

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

П0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPM ГКНТ СССР (21) 4206583/29 (22) 12.01.87 (46) 30.08.91. Бюл. У 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения (72) А.П.Цыбульник (53) 62.262 (088.8) (563 Иарцинковский В.А. "Бесконтактные уплотнения роторных машин", М., Машиностроение,.1980, с,162, рис.85. (54) БЕСКОНТАКТНОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно, к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может быть использовано в насосах или компрессорах. Цель изобретенияповышение надежности и долговечности торцового уплотнения эа счет поддержания оптимального зазора между уплотнительными кольцами. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала

1 состоит из аксиально-неподвижного уплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 или на валу 1, аксиально-подвижного уплотнительного кольИзобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может быть использовано в насосах или компрессорах. .Цель изобретения — повышение иаВ дежности. и долговечности торцового

„,80„, 1548565 А 1

2 ца 4. Уплотннтельные кольца 4 содержат, расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, разгрузочные поверхности 7, образукщие разгрузочную полость 8.

Внутренние поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Р ° ц наружные 6 поверхности — от области низкого давления P . Аксиально-подИ вижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, торцевую смежную поверхность 11, цилиндрическую поверхность 12, образующая с корпусом 3 или налом 1 кольцевую дросселирующую щель 13.

Сумма площадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверх" ности 7 уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярно к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Силы давления, действующие на поверхность 10, прижимают кольцо 4 к коль цу 2, а силы давления — 11 и разгрузочную поверхность 7, отжимают его. от кольца 2. уплотнения sa счет поддержания оптимального зазора между уплотнительными кольцами.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено бесконтактное торцовое уплотнение в pasрезе; на фиг.2 — бесконтактное

1548565 торцовое уплотнение в разрезе, вариант с аксиально подвижным невращающимся уплотнительным .кольцом.

Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала 1 состоит из аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 (фиг. 1) или на валу 1 (фиг,2) и аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4, установленного на валу 1 (фиг.1) или в корпусе 3 (фиг.2). Уплотнительные кольца содержат расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, расположенные на торцовых кольцевых концентричных поясках, соосных с валом, разгрузочные поверхности 7, расположенные между поясками и образующие разгрузочную полость 8. Внутренние 5 поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Р, а наружные 6 поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области низкого давления PH Разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления каналами, выполненными в виде микроканавок 9 на внутренней поверхности трения одного из уплотнительных колец, в данном случае аксиально неподвижного уплотнительног0 кольца 2. Аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, рас35 положенную в области высокого давления и обращенную в сторону от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, торцовую смежную поверхность 11, расположенную в области высокого давления и обращенную в сторону аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, и цилиндрическую поверхность 12, расположенную в области высокого давления и образующую с корпусом 3 (фиг.1) или валом 1 (фиг.2) кольцевую дросселирующую щель 13. Сумма плошадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверхности ? аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную к оси вращения вала

1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Силы давления, действующие на внутреннюю поверхность

55 !

10, прижимают аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 к аксиально неподвижному уплотнительному кольцу 2 а силы давления, действующие на смежную поверхность 11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, отжимают его от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2.

Работа бесконтактного торцового уплотнения заключается в следующем.

На внутреннюю поверхность 10 аксиально подвижного уплотнительного кольца

4 действует высокое уплотняемое давле" ние. Если уплотнение закрыто, т.е. поверхности 5 и 6 трения попарно сомкнуты,высокое давление будет действовать также и на смежную поверхность

11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, так как разгрузочная полость 8 в этом случае будет отсечена от области низкого давления сомкнутыми наружными поверхностями трения 6, но сообщена при сомкнутых внутренних поверхностях трения 5 посредством микроканавок 9 с кольцевой полостью между смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2 и далее через кольцевую дросселирующую щель 13 с областью высокого давления. Так как сумма площадей проекций смежной и разгрузочной поверхностей 11,7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную к оси вращения вала

1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость, при одинаковом высоком давлении, действующем на указанные ,поверхности, силы, отжимающие аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, будут больше при" жимающих, и уппотнение раскроется, т.е. поверхности трения 5 и 6 попарно разомкнутся, и между ними образуются торцовые щели. Уплотняемая среда потечет из области высокого давления через дросселирующующель 13,кольцевую полость между смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2> торцовую щель между внутренними поверхностями трения 5, разгрузочную полость 8 и торцовую щель между наружными поверхностями трения 6 в область низкого давления. Все три ще1548565

4 12 13 118 ли оказывают течению уплотняемой среды большое гидравлическое сопротивление, давление среды в каждой иэ них резко падает. Давление, . действующее на смежную и разгрузочную поверхности 11, 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 .становится меньше высокого уплотняемогодавления в то время как давление, дейст-! вующее на внутреннюю поверхность 10, остается по-прежнему. Вследствие этого отжимающая сила уменьшается по мере раскрытия уплотнения и сравнивается с прижимающей силой, после чего наступа-1 ет равновесное состояние, при котором между поверхностями трения 5 и 6 уплотнительных колец установится зазор.

Величина этого зазора будет малой, вследствие резкого падения давления 2Q на смежной и разгрузочной поверхностях 11 и 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 при раскрытии уплотнения, т.е. уплотнение будет выполнять свои прямые функции, но 25 трение между поверхностями трения 5 и 6 уплотнительных колец 2 и 4 станет чисто жидкостным, что приведет к уменьшению износа колец, повышению надежности и долповечности уплотнения.

Формула изобретения

1. Бесконтактное торцовое уплотнение, содержащее корпус, аксиально неподвижное уплотнительное кольцо и

35 аксиально подвижное уплотнительное кольцо с поверхностями трения, расположенными на торцовых кольцевых поясках, концентричных валу, разгрузочной поверхностью, расположенной между поясками, и с расположенными в области высокого давления смежной поверхностью, обращенной в сторону аксиально неподвижного уплотнительного кольца, и внутренней поверхностью, обращенной в сторону от аксиально неподвижного уплотнительного кольца,а также разгрузочную полость, ограниченную разгрузочной поверхностью и поясками и сообщенную с областью высокого давления дросселирующими каналами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности сумма площадей проекций разгрузочной и смежной поверхностей аксиально-подвижного кольца на плоскость, перпендикулярную оси вращения, выполнена больше площади проекции внутренней поверхности на ту же плоскость °

2. Бесконтактное торцовое уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что дросселирующие каналы . выполнены в виде микроканавок на поверхности трения, отделяющей разгрузочную полость от области высокого давления.

3. Бесконтактное торцовое уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что между аксиально подвижным уплотнительным кольцом и корпусом или валом в области высокого давления образована кольцевая дросселирующая щель.

1548565

Составитель В.Красильников

Техред A-Кравчук

Корректор Л.Патай

Редактор Е.Гиринская

Заказ 3433 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыч иям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101