Уплотнительное устройство вращающихся валов гидромашин

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4838301/29 (22) 21.05.90 (46) 15.1 2.93 Бюп. Кв 45 — 46 (76) Захаров Борис Семенович (54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩА!ОЩИХСЯ ВАЛОВ ГИДРОМАШИН (57) Сущность изобретения: в расточке корпуса размещено уплотнение магнитного типа, включающее обойму с установленным в ней с обжатием самоуплотняющимся эластичным уплотнительным элементом, систему каналов в корпусе для подачи в кольцевые полости зоны уплотнения смазочно-охлаждающей жидкости. В элементе со стороны повышенного и пониженного давления выполнены гидродинамические канавки, открытые с торца и (В) RRU U(11) 2004867 Cl (51) 5 F16Л15 32 цилиндрических поверхностей. Между торцевой поверхностью расточки и обоймой со стороны пониженного давления установлена опорная втулка, прилегающая к обойме и элементу и имеющая торцевые выступы, совпадающие по форме с гидродинамическими канавками и входящие в них

Обойма установлена в расточке с возможностью радиального перемещения и зафиксирована от поворота. Торцевая поверхность обоймы со стороны пониженного давления уплотнена относительно поверхности расточки эластичным кольцом круглого сечения. На валу закреплена гильза, охваченная по наружной поверхности эластичным элементом. 3 з.п.ф-пы, 4 ил.

2004867

35

Изобретение относится к уплотнительной технике и может найти применение преимущественно в центробежных насосах для перекачивания жидкостей при повышенных давлениях.

Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения при работе на повышенных перепадах давления.

На фиг.1 представлено продольное сечение уплотнительного устройства; на фиг.2 — уплотнительный элемент с опорной втулкой условно в разомкнутом состоянии; на фиг.3 — узел t на фиг.1; на фиг.4 — схема, поясНяющая работу гидродинамических канавок.

Уплотнительное устройство вращающихся валов гидромашин содержит корпус

1, вал 2 с закрепленной на нем гильзой 3, размещенное в расточке 4 корпуса 1 уплотнение 5 манжетного типа, включающее обойму 6 с установленным в ней с натягом самоуплотняющимся эластичным уплотнительным элементом 7, причем устройство снабжено системой каналов 8 и.9 и кольцевых lloflQGTGA 10 и 11 для подачи в зону уплотнения смазочно-охлаждающей жидкости. В самоуплотняющемся эластичном уплотнительном элементе 7 со стороны повышенного давления 12 и пониженного давления 13 выполнены продольные глухие гидродинамические канавки 14 и 15, устройство снабжено прилегающей к обойме 6 и эластичному уплотнительному элементу 7 опорной втулкой 16 с торцевыми выступами

17, совпадающими по форме и размеру с гидродинамическими канавками 14 уплотнительного элемента 7 и размещенными в ни:<, обойма 6 выполнена плавающей и установлена а корпусе 1 с возможностью радиальных перемещений, а ее торцовая поверхность со стороны пониженного давления 13 загерметизирована относительно расточки 4 корпуса 1 с помощь.о эластичногг кольца 18 круглого сечения.

Обойма 6 для уменьшения контактных нагрузок в паре трения при повышениях температуры на уплотнении макет быть выполнена из материала с повышенным коэффициентом линейного расширения, например, из фторопласта или полиэтилена, Для интенсификации охлаждения поверхности уплотнительного элемента 7, опорная втулка 1 6 может быть выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например бронзы, меди, серебра и т,д, С целью сни>кения утечек смазочно-охлакда.ощей жидкости из каналов 8 и полости 10 а корпусе 1 со стороны пониженного давления 13 выполнена по меньшей мере одна кольц» ея канавка 19, в которой установлено дополнительное уплотнение в виде плавающих колец 20, герметизирующее полости 10, причем диаметральный зазор 21 корпусом 1 и гильзой 3 выполняется больше зазора 22 между наружным диаметром 23 плавающего кольца 20 и дном 24 кольцевой канавки 19, Обойма 6 удерживается от проворота с помощью штифтов 25, укрепленных в корпусном элементе, например крышке 26.

Смазочно-охлаждающая жидкость, например перекачиваемая жидкость, может быть подведена с помощью штуцера 27 и канала

9, а с помощью штуцера 28 и канала 8 охлаждающая вода, Гильза 3 закреплена на валу

2 с помощью клеммного кольца 29. При заполнении гидромашины жидкостью герметичность всех соединений обеспечивается за счет соответствующих натягов эластичных элементов 7, колец 8, 30 и 31.

Устройство работает следующим образом.

При включении гидромашины жидкость из зоны повышенного давления 12 действует на эластичный уплотнительный элемент 7 и последний, разжимаясь в пространстве между обоймой 6 и гильзой 3, еще больше герметизирует гидромашину. В силу того, что со стороны повышенного давления 12 в элементе 7 выполнены гидродинамические канавки 15, переключаемая жидкость при вращении гильзы 3 затягивает а контакт между гильзой 3 и уплотнительным элементом 7, обеспечивая тем самым ре>ким гидродинамического трения на участке уплотнительного элемента 7 со стороны повышенного давления 12, Со стороны пониженного давления 13 а канавках 14 размещены торцевые выступы

17 опорной втулки 16. В силу этого при сжимании даже под высоким давлением элемента 7 канавки "14 сохраня1от свою форму и размеры, смазочно-охлаждающая жидкость со стороны поникенного давления 13 попадает s зону трения и под всем эластичным уплотнительным элементом 7 и гильзой .3 при повышенных давлениях сохраняется жидкостное трение, вследствие чего а значительной степени увеличивается стойкость уплотнения.

Во время всей работы элемент 7 находится практически ао всестороннем сжатии без изменения первоначальной формы, что также повышает его стойкость, Различные радиальные Yoëàáàíèÿ вала компенсируются не измеHåíèåì формы и размеров уплотнительного элемента 7, а за счет того, что обойма 6 установлена с воэможностью радиальных перемещений. Таким образом, даже при значительных

2004867

gl лена в расточке корпуса с возможностью радиального перемещения и зафиксирована от проворота, а ее торцевая .поьерхность со стороны пониженного давления

5 уплотнена относительно поверхности расточки корпуса эластичным кольцом круглого сечения, причем на валу закреплена гильза, охваченная по наружной поверхности эластичным уплотнительным элемен0 том.

2, Устройство по п,1, отличающееся тем, что обойма выполнена из фторопласта или полиэтилена.

3. Устройство по пп." и 2, отличающее5 ся тем, что опорная втулка выполнена из материала с высокой теплопроводностью.

4. Устройство по пп.1 - 3, отличающееся тем, что в корпусе со стороны понижен0 ного давления выполнена по меньшей иере одна кольцевая канавка, в которой установлено дополнительное уплотнительное кольцо с возможностью радиального . перемещения и герметизации кольцевых полостей со смазочно-охлаждающей жидкостью. причем радиальный зазор между корпусом и гильзой вала выполнен больше зазора между наружной поверхностью плавающего кольца и дном кольцевой ка, навки. колебаниях вала уплотнительный элемент 7 не снижает своих свойств, а герметизация обоймы 6 относительно расточки 4 с помощью кольца 18 также не снижает работоспособности уплотнения в целом. 5 .Во время работы гидромашины за счет трения в уплотнительной паре выделяется тепло трения и соответственно повышается температура манжеты 5. Для сохранения работоспособности уплотнения необходимо, 10 чтобы обойма выполнена из материала с коэффициентом линейного расширения, равным или большим коэффициента nvHeAного расширения материала, из которого выполнен уплотнительный элемент 7, но 15 при этом обладающий достаточной жесткостью и прочностью для защиты элемента

7, который выполняется, как правило, из резины. Такими материалами могут быть, например фторопласт, полиэтилен, поли- 20 пропилен, и т.п. Если же обойма 6 выполнена из стали с низким коэффициентом линейного расширения, то при нагревании зоны трения резина расширяется и сгорает из-за возникновения черезмерно высоких 25 контактных нагрузок.

При долговременном действии повышенных температур резина стареет и преж.3

Формула изобретения

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ ГИДРОМАИИИ, содержащее размещенное в расточке корпуса уплотнение манжетного типа, включа- 3 ющее обойму с установленным в ней с обжатием самоуплотняющимся эластичным уплотнительным элементом, систему каналов в корпусе для подачи в кольцевые полости зоны уплотнения смазочно-охлаж- 4 дающей жидкости, дополнительное уплотнение смазочно-охлаждающей жидкости, дополнительное уплотнительное кольцо, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения при работе 4 на повышенных перепадах давления, в эластичном уплотнительном элементе со стороны повышенного и пониженного давления выполнены гидродинамические канавки, открытые с торца и цилиндрических поверхностей, а между торцевой поверхностью pBcTO÷êè и обоймой со стороны пониженного давления установлена опорная втулка, прилегающая к обойме и эластич-55 ному уплотнительному элементу и имеющая торцевые выступы, совпадающие по форме с гидродинамическими канавками эластичного уплотнительного элемента и входящие в них, при этом обойма установдевременно теряет эластичные свойства и уплотнение перестает выполнять свои функции, С целью снижения температуры элемента 7 опорная втулка 16 с выступами снимает тепло с элемента 7 и передает его смазочно-охлаждающей жидкости, циркулирующей по каналам 8 и полости 10, и в стальной корпус 1, Для того, чтобы циркулирующая по каналам 8 и полости 10 смазочно-охлаждающая жидкость не разбрызгивалась в окружающее пространство, в уплотнительном устройстве предусмотрено дополнительное уплотнение в виде плавающего кольца 20, выполненного из неискрящего материала и размещенного в канавке 19, Для того, чтобы при повышенных радиальных биениях вала не происходил прямой контакт между корпусом 1 и гильзой 3 зазор между ними выполнен больше зазора между кольцом 20 и дно:л канавки. При аварийных повышенных радиальных перемещениях вала кольцо 20 заклинивается между корпусом

1 и гильзой 3 предотвращая прямой контакт и возможное искрообразование. (56) Авторское свидетельство СССР

N 1242671, кл, F 16 J 15/32, 1985.

2004867

2004867

Составитель И. Пащенко

Редактор Н. Федорова Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3393

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