Торцовое уплотнение вала

 

Сущность изобретения вращающееся контактное кольцо пары трения закреплено на валу. Невращающееся контактное кольцо установлено в аксиально-подвижной втулке в корпусе и поджато подвижным средством, содержащим равномерно расположенные по окружности пружины Поджимное средство выполнено в виде многорядного блока , состоящего из набора кольцевых сепараторов, с каждой торцевой стороны которых равномерно по окружности выполнены гнезда для размещения пружин Гнезда смещены по шагу относительно друг друга Сепараторы выполнены рэзной длины, длинный расположен между короткими Между втулкой и поджимным фэдством установлена удлиненная резиновая втулка с буртом 2 зп ф-пы. 4 ил.

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .,„, К ПАТЕНТУ (21) 5004312/29 (22) 21.08.91 (46) 15.10.93 Бюп hh 37 — 38 (75) Филин EA. Черкунов А.Е; Маскаленко ВА» Лягов

АВ„Хамзин ШХ; Квашнин ВД (73) Акционерное общество ТУР" (54) ТОР40ВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Сущность изобретения: вращающееся контактное кольцо пары трения закреплено на валу.

Невращающееся контактное кольцо установлено в аксиально-подвижной втулке в корпусе и поджато подвижным средством, содержащим равномерно (is) RÖ (и) Д001337 1Д (5Ц раа)опоженные по окружности пружины Поджнмное средство выполнено в виде многорядного блока, состоящего из набора кольцевых сепараторов, с каждой торцевой стороны которых равномерно по окружности выполнены гнезда для размещения пружин Гнезда смещены по шагу относительно друг друга Сепараторы выполнены разной длины, длинный расположен между короткими Между втулкой и поджимным средством установлена удлиненная резиновая втулка с буртом 2 зп ф-пы, 4 ил.

2001337

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации валов машин и механизмов, работающих с осевым перемещением ротора, в частг3ости MHoloступенчатых центробежных насосов, Известны торцовые уплотнения с Нр.вращающимися аксиально — подвижным узлом, Торцовое уплотнение ТМ120, в котором вращающийся узел состоит из контактного кольца пары трения, установленного на гильзе, закрепленной на валу, Невращающийся узел включает корпус уплотнения с аксиально-подвижной втулкой, в торец которой вклеено неподвижное контактное кольцо пары трения. Необходимый для нормальной работы уплотнения постоянный прижим колец пары трения создается и ру>ки н а ми, равномерно расположенными по периметру корпуса уплотнения, Пружины находятся в уплотняемой жидкости, Торцовое уплотнение TM 120 г;1, вращающийся узел которого включает контактное кольцо пары трения, установленное В обойме, закреплен«ой на валу машины. НOBðàща1ощийся узел включает Второе контактное кольцо пары трения, ус.а«овленное в аксиально-подви>кнои Втулке, В корпусе уплотнения и прижатое к Вращающемуся контактному кольцу . ружинами, равномерно расположенныл1и по окружности в корпусе, Пружины вынесены из упло,— няемой среды, Герметизация сопрягаемых деталей уплотнения обеспечивает:я вторичными уплотнениями, I3blBOiliIOIIHblMLI в виде резиновых колец круглого сечения, Для предотвращения попадания мех.частиц в зазор между аксиально-подвижной втулкой и корпусом установлена резиновая ма«>v.åòà.

HедостаTк0м рассмотреííbfх упл0тнений является Mалый xoä аксиаль«0-подилжнои Втулки, что делает невозк10>K«bIM их использование L3 машинах, раб01а1ощих с осевыми перемещениями ротой>>3, обусловленными конструктивными осгбе««остями машин, в частности l3 многоступенчатых центробеж«ых НВсосВх с уров«овешивающими устройства льгв виде идроплты или условиями эксплуатации, связан нbiM«с действием больших перепадов температур среды при переходе от пусковых ре>ки 10I3 к рабочим, например В генераторах и насосах атомных и тег1ловых электросила ц«й.

В уплотнениях типа ТМ120 пру;кины находятся F3 герметизируемой жидкости, т,е, ПОДВЕРЖЕНЫ КОРРОЗИОННОМУ I30 LQL .йС ГВИЮ среды. Б у«лот«ении типа TM l2054 пружины хоть и вь«1есены из уплотняемой жидко сти, «о не защищены оТ воздействия утечек жидкости.

3а прототип принято торцовое уплотнение генератора, которое включает пару трения, состоящую из вращающегося кольца и аксиально-подвижной втулки, поджимного средства. состоящего из пружин большой длины, установленных на направляющих штоках, равномерно расположенных по окружности.

Недостатком уплотнения является использование пружин большой длины, для нормальной работы которых необходимо использовать направляющие штоки, Это требует повышенной точности изготовления сопрягаемых с ними аксиально-подвижной втулки и упорного фланца, а также тщательной сборки уплотнения, Незначительная неточность изготовления или небрежная сборка приводит к резкому сниже 1ию «адежности работы уплотнения.

Г1оджиMII;0IIbI коррозионному воздействию среды.

Цель10 изобретения является повыше«LIe надеж«ости работы уплотнения в маши«ах с осевым перемещением ротора, >

Возника ощегл В процессе эксплуатации и пусковых режимах, путем обеспечения неAбx0дим0г0 хода аксиально-подвижной г3тулки пр:1 упрощенной технологической сборке, указанная цель достигается тем, что в предлагаемом уплотнении поджимное средство I3ыпÎлнено Ei виде многорядного блока, состоящего из набора кольцевых сепараторов, В которых с каждой стороны равI-l 0 M e p II 0 и о окружности расположены «езда с установленными в них пружинами, Причем длина пружин составляет ту же ве. личину, что и в аналогах. Поджимное средство вынесено из уплотняемой среды. Для уменьшения осевого габарита сепаратора, noes>Iкимного средства. отложения в нем солей и меха«и 3еских «оимесей, уста«овлен чехол, иMåiOùLILI Вид удлиненной 3тулки с буртом, В1лпоl«>«0!;,LII1 роль несуВ ОГО ЭЛЕМЕ«T? L1 I ЕРМЕ L . .,I Г-SI) 3 ГIOÄæÈМНО(О средства по корпус,; 1 «1ч

2001337

S известных уплотнениях поджимное средство выполняется в виде одного ряда пружин, установленных в гнездах аксиально-подвижной втулки или корпуса. равномерно расположенных по окружности, Длина пружин сжатия — Н, (или выступающей из гнезда части длины пружин Л Н), из условия ее продольной устойчивости, не должна превышать величину

Н (Н) ((Д вЂ” с1 где 0 и d — соответственно наружный диаметр и сечение проволоки пружины, Исходя иэ этого условия, ход аксиальноподвижной втулки ограничен величиной

Л Н. Так в уплотнениях ТМ120 и ТМ120М применяются пружины диаметром Д =-8 и 6 мм и сечением d = 1 мм. T,е. уммарный ход аксиально-подвижной втулки не может превышать 4-5 мм и 3-4 м.1для пружин д IQMeTром 8 и 6 мм соответственно, что делает невозможным их использование в машинах с перемещением ротора свыше 4 мм. Кроме того пружины не защищены от воздействия уплотняемой среды, что снижает их надежность.

В предлагаемом изобретении применено поджимное средство, выполненное в виде многорядного блока, состоящего иэ набора кольцевых сепараторов с установленными в них пружинами небольшой длины (такой же как в аналогах). Необходимое, по условиям эксплуатации машины, осевое перемещение аксиально-подвижной втулки обеспечивается установкой определенного количества кольцевых сепараторов и рядов однотипных пружин, Кольцевые сепараторы имеют свободу перемещения в осевом направлении, что способствует равнол1ерному распределению нагрузки на все ряды пружин, а также снижению вибрации, возíыKàþùèli в уплoT нении в процессе работы и особенно в пусковых режимах.

Выполнение сопряжений корпус сепаратор, гнездо сепаратора-пружины с гар3нтированными зазорами значительно упрощает технологию сборки и обеспе ивает надежность работы уплотнения.

Установка чехла, предотвраща о.цего попадание утечек уплотняемой жидкости в поджимное средство, отложение в HQM солей и мех.примесей, повышает надежность работы поджимного средства и уплотнения в целом.

С целью уменьшения осевого габарита кольцевого сепаратора, полжил1ного средства, а следовательно и торцового уплотнения, гнезда пружин с каждой стороны сепаратора смещены по шагу относительно дру, руга, Сепаратор. при таком исполнении. будет иметь наименьшую толщину, определяемую как

SñåII - 3гн + д ст, 5 где Scen — минимальная толщина сепаратора; пгч — глубина гнезда пад пружину; д ст — толщина стенки сепаратора под гнездом (д с =- 1-2 мм)

10 Комплектование многорядного блока сепараторами разной длины и сборкой е о по схеме: I:îðoòêèé сепаратор — длинный— короткий и т,д. позволяет получить наименьш:, и осево.1 габарит поджимного средства, 15 Подобное выполнение поджимного с(. .дсгвв в торцовых уплотнениях не встрс Ir(3О ..Ь.

Нз фиг. 1 изображено торцевое уплотн." и» продольный разрез; на фиг. 2 — пспе20 речнв и разрез; а фиг, 3 и 4 — продольные р- .зре -.ы вариантов исполнения уплотнения.

T..ðI,oв3., плотнение (см,фиг. 1) включает п3ру трения состоящую из вращающегося: неподвижного контактных колец 1.

25 Врашаю цееI:,3 конт: ктное кольцо крепится

1а валу машины путем установки его на рези )c M плотнительнол ко ьце 2 в обойме

:!. закг ег леннай на валу, Как вариант.",спплнени-- враша ощеася контактное кольцо 13

30 IcI1.ф11г,,>) м 3>I .ет кр питься непосредствс — но на валу л1ашины.

Невращающееся контактное кольцо пары; р-;низ устанавливается на уплотнительнол г езиновом кольце 4 в

35 аксиально-падвижной втулке 5. Как вариант ис олнения невращающийся элемент пары трения может быть выполнен в виде ак иал -,но-подвижнои втулки 5а (см.фиг. 3).

Аксиально-подвижная втулка 5 (см,фи;, 40 1) устанавливается в корпусе 6 уплотнения и ер гетизируется воротниковой манжетой

7, закрепленной в расточке флано3 8. Олане 8 с манжетой 7 крепится к кори,су 6

r 1: . ал1и ", Val вариант исполнения, для г; р45 ма .;зци,1 э сиально-подвижной в гулки по . Ko!3nócó может быть использовано у ;UTI тел,но- кольцо круглого сечения 7а (с 1.ф1г

4I,I. Необ :одимый для нормальной робо ы у l I", i "ения постоя н1! ый прижим нов )а щ:! о

50 щс...рс,1 I.<.нтактного кольца пары грс:;и вр"..,ð,l ег;уся осуществляется под> :и 1 ны;; р: 3".твом, рас 1оложенным в карпу..t б М:кду аКСИаЛЬНО-ПОдВИжНОй ВтуЛКОй 5 II упор н.:м кольцом 10 (см.фиг. 1). Г с джимн . с

55 средство выполнено в виде многорядчсч. блока, сос гоящего из чехла 11 — удл,l, » II II

BTû.:к 1 бур1ом, í3бора коротких 12 и;.3I.÷ных 13 кольцевых сепараторов, в котс, . каждой стороны расположены равнол1 l. I

2001337 по окружности гнезда 14 с установленными в них пружинами 15. Количество сепараторов и рядов пружин устанавливают с учетом максимально возможного осевого перемещения ротора машины в процессе работы.

Гнезда 14 с каждой стороны сепараторов 12, 13 смещены по шагу(см,фиг. 2) относительно друг друга, что позволяет получить сепараторы наименьшей толщины, Установка коротких 12 и длинных 13 сепараторов по схеме: короткий — длинный— короткий и т.д. обеспечивает наименьший габарит поджимного средства. Сепараторы имеют возмо>кность осевого перемещения, а от проворота удерживаются шпснками 16 (см.фиг. 2 и 3).

Посадочные места сепаратор-корпус, сепаратор-шпонка, гнезда сепараторов— пружины выполнены с гарантированным зазором, что значительно упрощает сборку и обеспечивает надежность работы уплотнения.

Чехол 11 выполнен в виде удлиненной втулки, превышающей максимальнь;й осгвой габарит многорядного блока, с буртом, зажатым между аксиально-подвижной втулкой 5 и первым сепаратором и герметизирующим подвижное средство по корпусу 6 уплотнения.

Штифты 17 (см.фиг, 1) установлены в отверстиях, выполненных D обойме 3 и аксиально-подвижной втулке 5 для соедине и» их с контактными кольцами 1 пары трения, а штифты 18 (см.фиг. 2, 3) — для сов.1инения аксиально-подвижной втулки с первым сепаратором (см.фиг. 2, 3).

Торцовое уплотнение работает следу ощим образом, В рабочем состоянии(как при неряботаю цей, так и работающей машине) невращающееся контактное кольцо прижато к вращающемуся прижимным средством с усилием, обеспечивающем герметич :ость пары трения.

При работе машины вращение от валя через обойму 3 и штифты 17 передается вращающемуся контактному кольцу. Крутящий момент, возникающий на невращяющемся кольце от вращающегосл кольца пары, воспринимается корпусом 6 уплотнения через штифты 17 аксиально-подвижнойл втулки 5, штифты 18, первый сепаратор 12 и шпон ки 16.

При пуске и работе машины возможно перемещение ротора в сторону якси- льноподвижной втулки 5 уплотнения или от нее, В первом случае происходит сжатие поджимного средства 12-13-15. Благодаря

3,>

to y, что кольцевые сепараторы 12-13 имеют свободу осевого перемещения, возникающее сжимающее усилие распределяется равномерно по всем рядам пружин 15.

Во втором луча поджимное средство 1213-15 разжимается, обеспечивая прижим невращающегося контактного кольца пары

Трения к вращающемуся и происходит аналогично распределению усилия по всем рядам пружин. При этом сжимающее усилие сохраняется достаточным для обеспечения герметичности контакта пары трения.

Наличие гарантированных зазоров в посадочных местах корпус-сепаратор, шпонка-сепаратор. сепаратор-пружины предотвращаает эаклинивание сс. раторов при значительных осевых перемещениях, Вследствие того, что возможный ход аксиально-подвижной втулки 5 превышает величину максимального перемещения ротора маши«ы, черезмерной нагрузки на конта,<те пары трения или раскрытия коетяктя не происходит. Это повышает надежность рабогы уплотнения.

При пусковых режимах возможны колеб;ния ротора, вызывающие вибрацию деталей уплîTícния, Поджимное средство, выполненное в виде многорядного блока с распределительной по сепараторам массой, спосооствует гашению вибраций.

В процессе работы возможны утечки гсрглетизируемой жидкости через уплотнение. Утечки через пару трения (контактные кольца 1) или уплотнительные кольца 2 и 4 отводятся по зазору А между втулкой вала и аксиально-подвижной втулкой с чехлом, минуя поджимное средство. Утечки через герметизатор 7 (7а) попадают в полость Б и по отверстию В отводятся наружу. Отсутствие зазора между корпусом G и буртом чехла 11 предотвращает попадание утечек в поджимное средство, и устраняет возможность отложения солей и мех.примесей в нем.

Предлагаемая конструкция торцового уплотнения позволяет повысить надежность работы уплотнения в машинах с осевыми перемещениями ротора. возникающими в процессе эксплуатации и пусковых режимах. (56) Хярламенко В.И. и др. Эксплуатация насосов магистральных нефтепродуктов.

М,: Недра, 1978, с. 126, рис. 81.

То >ке с.126, рис. 82.

Марцинковский В.А. и р. Насосы атомных электростанции. M.: Эгнер оатомиздат, 1987, с.96.

Майер Э. Торцовые уплогнения. M.: Ма«и«осгроение. 1373, с.237, 2001337

Формула изобретения

1. Topljo80F. уплотнение вилл, содержащее вращающееся контактное кольцо пэры трения, закрепленное на валу, невращающееся контактное кольцо пары трения, установленное в аксиально-подвижной втулке в корпусе и поджатое поджимным средством, включающим равномерно расположенные по окружности пружины, вторичные уплотнения, отличающееся тем, что поджимное средство выполнено в виде многорядного блока, состоящего из набора, кольцевых сепараторов, с каждой торцовой стороны которых равномерно по окружности выполнены гнезда для размещения пружин.

5 2. Уплотнение по п,1. отличающееся тем, что гнезда сепараторов смещены по шагу относительно друг друга, а сепараторы выполнены разной длины, причем длинный расположен между короткими, 10 3, Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что между аксиально-подвижной STynкой и поджимным средством установлена удлиненная резиновая втулка с буртом.

Составитель Е. Филин

Танкред M,Ìîðãeíòýë

Корректор М. Кернман

Редак1ор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3123

Производственно-издательский комбинат "Патент", г ужгород ул l; .: инл 101