Лабиринтное уплотнение

 

Применение: в бесконтактных уплотнениях лабиринтного типа для вращающихся валов. Сущность изобретения: обеспечение принудительной турбулизации потока рабочей среды и увеличение гидравлического сопротивления тракта прохода среды. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 16 J 15/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906866/29 (22) 01,02.91 (46) 23.09.92. Бюл. М 35 (71) Опытный завод энергетического машиностроения (72) Г.А.Голубев, Б.Н,Ларин и В.А,Смирнов (56) Патент США

N 4451046, кл, F 16 J 15/44, 1984.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным уплотнениям лабиринтного типа для вращающихся валов.

Известно лабиринтное уплотнение (см, кн.: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения, -Л.; Машиностроение, 1974, с, 14, табл.

1), состоящее из вала, вращающегося во втулке с гарантированным радиальным зазором, с цилиндрическими канавками на вращающемся валу. Недостатком указанного уплотнения являются повышения требования к обеспечению оптимальных размеров, необходимость уменьшения радиального зазора, увеличение протяженности уплотнения, специальное профилирование кольцевых канавок для повышения эффективности герметизации, что делает конструкцию сложной и нетехнологичной.

Известно уплотнение вращающегося вала (патент США М 4451046), состоящее из нескольких колец различной радиальной протяженности, плотно установленных на валу и образующих чередующиеся зоны сужения и расширения потока, а в цилиндрическую поверхность корпуса установлены кольцевые элементы, входящие в зоны расширения потока. Эта наборная конструкция

<„>5U< > 1763777 А1 (54) ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Применение: в бесконтактных уплотнениях лабиринтного типа для вращающихся валов. Сущность изобретения: обеспечение принудительной турбулизации потока рабочей среды и увеличение гидравлического сопротивления тракта прохода среды. 2 ил. соединена каналами в корпусе с дросселями, через которые подаетСя жидкость под давлением. Недостатком конструкции является ее сложность, необходимость иметь внешний источник давления, а также сложность сборки уплотнения.

Цель изобретения — устранение отмеченных недостатков, повышение эффективности герметизации;

Сущность изобретения заключается в обеспечении принудительной турбулизации потока рабочей среды и увеличении гидравлического сопротивления тракта прохода среды.

Указанная цель достигается тем, что в лабиринтном уплотнении, содержащем установленный в цилиндрическом отверстии корпуса вращающийся вал с выполненными на нем кольцевыми канавками, образующими с корпусом чередующиеся зоны сужения и расширения потока, по меньшей мере в одной кольцевой канавке установлена с натягом по поверхностям канавки свернутая в кольцо спиральная пружина растяжения, причем витки пружины наклонены в направлении вращения вала, а шаг витков пружины выполнен больше размера поперечного сечения проволоки пружины, 1763777

На фиг. 1 показано уплотнение; на фиг.

2 — разрез А-А.

Уплотнение включает корпус 1 с цилиндрическим отверстием 2, в котором установлен вал 3 с кольцевыми канавками 4, например, трапециевидными в поперечном сечении, образующими с отверстием 2 зоны

5 сужения и зоны 6 расширения потока. В канавках 4 размещены с радиальным натягом — в одной, в нескольких или во всех канавках — свернутые в кольцо спиральные пружины растяжения 7. Пружины 7 навиты и установлены в канавках 4 таким образом, что витки пружин 7 наклонены в направлении вращения вала 3, а шаг витков пружин

7 превышает размер поперечного сечения 8 образующей пружины 7 проволоки, что гарантирует наличие зазоров между витками проволоки.-Уплотнение работает следующим образом. Известно, что основной работы лабиринтных уплотнений является наличие в тракте вихрей, образующихся при обтекании профиля уплотнения со срывом струй.

Чем больше энергия этих вихрей, т.е. чем больше турбулизация потока, тем больше эффективность уплотнения. Пружина 7 вследствие радиального натяга по поверхностям канавки 4 и наличия сил трения вращается вместе с валом 3, При этом пружины

7, имеющие наклон витков в сторону вращения вала, а также шаг витков, превышающий размер сечения 8 проволоки (этим обеспечиваются зазоры между витками проволоки), действуют в качестве своеобразных лопаточных вращающихся колес, выталкивающих рабочую среду из пространства между корпусом 1 и валом 3, что сопровождается интенсивной турбулизацией потока и повышает гидравлическое сопротивление тракта прохода среды. При взаимодействии пружин 7 с рабочей средой, а также вследствие инерционных сил, определяемых массой пружины 7, при недостаточной радиальной силе от натяга пружины 7 в канавке 4 возможно проскальзывание вращающегося вала 3 относительно пружины 7. Это обстоятельство может быть устранено расчетом необходимого натяга пружин 7, который может быть

5 найден также опытным путем, Возможна ситуация, когда центробежные силы, действующие на вращающуюся пружину 7, превысят силы сцепления с канавкой 4 вала

3, и контакт пружины 7 с канавкой 4 наруши10 тся. Вследствие этого скорость вращения пружины 7 уменьшится и она вновь будет контактировать с канавкой 4, этот процесс может повторяться. Хотя перемещения пружин 7 в радиальном направлении также

15 способствуют турбулизации потока и являются положительным фактором, путем опытной проверки натяг пружин 7 может быть оптимизирован для стабилизации положения пружин 7 в канавках 4 при задан20 ном режиме работы машины.

Таким образом, предложенное лабиринтное уплотнение просто по конструкции, технологично в сборке, может быть изготовлено известными в машиностроении при25 емами и даст технический эффект, заключающийся в повышении эффективности герметизации.

Формула изобретения

Лабиринтное уплотнение, содержащее

30 установленный в цилиндрическом отверстии корпуса вращающийся вал с выполненными на нем кольцевыми канавками, образующими с корпусом чередующиеся зоны сужения и расширения потока, о тл и ч а ю35 щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности герметизации путем принудительной турбулизации потока рабочей среды и увеличения гидравлического сопротивления тракта прохода среды, по меньшей мере в

40 одной кольцевой канавке установлена с натягом по поверхностям канавки свернутая в кольцо спиральная пружина растяжения, причем витки пружины наклонены в направлении вращения вала, а шаг витков пружины

45 выполнен больше размера поперечного сечения проволоки пружины.

1763777

65 1 б

Составитель Г.Голубев

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор О.Стенина

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

Заказ 3444 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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