Уплотнение вала

 

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении насосов, компрессоров и турбоагрегатов. Вал установлен в корпус с радиальным уплотнительным зазором δ. На многозаходной винтовой нарезке, выполненной на одной из образующих радиальный уплотнительный зазор поверхностей, выполнена дополнительная многозаходная винтовая нарезка с противоположным по отношению к указанной направлением винтовой линии. При пересечении вышеуказанных нарезок образуются выступы с плоскими гранями, пересекающимися в вершинах. По многозаходным винтовым нарезкам выполнены кольцевые проточки, соединяющие все витки нарезок. Кольцевые проточки соединены каналами с охлаждающей жидкостью. Изобретение позволяет уменьшить зазор в уплотнении, сохраняя при этом работоспособность даже во взрывопожароопасных средах, например в высокотемпературном газообразном кислороде. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано при проектировании и изготовлении насосов, компрессоров и турбоагрегатов.

Одним из основных критериев, определяющих совершенство лопаточных машин (насосов, компрессоров, турбин и т.п.), является конструкция уплотнений, от которой в значительной степени зависит надежность и экономичность агрегата.

Известно уплотнение вала, состоящее из вала, корпуса, образующего с валом радиальный уплотнительный зазор, с многозаходной винтовой нарезкой, выполненной на одной из образующих зазор поверхностей (Э.А. Васильцов. Бесконтактные уплотнения. Машиностроение. Ленинградское отделение. 1974 г. стр. 15 - прототип).

Известное уплотнение имеет следующие недостатки: - при использовании данного уплотнения для жидкостей и газов, содержащих кислород, минимальная величина зазора выбирается из условия гарантированной бесконтактной работы, что обуславливает низкую эффективность уплотнения; - высокое тепловыделение в зоне возможного контакта между валом и корпусом, которое связано с большой площадью контакта; - недостаточное охлаждение элементов уплотнения в зоне касания; - сложность уноса продуктов износа, возникающих при контакте вала и корпуса.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков, а также повышение эффективности путем уменьшения радиального уплотнительного зазора, повышение надежности работы уплотнения.

Поставленная задача достигается тем, что в уплотнении вала, содержащем вал, корпус, образующий с валом радиальный уплотнительный зазор с многозаходной винтовой нарезкой, выполненной на одной из поверхностей, образующих уплотнительный зазор, на упомянутой нарезке выполнена дополнительная многозаходная винтовая нарезка с противоположным направлением винтовой линии, образующая выступы с плоскими гранями, пересекающимися в вершинах выступа.

Для улучшения уноса продуктов износа по дополнительной многозаходной нарезке со встречным направлением винтовой линии выполнены кольцевые проточки.

Для улучшения охлаждения элементов уплотнения кольцевые проточки соединены каналами с охлаждающей жидкостью.

На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемого уплотнения вала; на фиг. 2 - вид на корпус со стороны вала; на фиг. 3 - общий вид уплотнения с кольцевыми проточками и каналами; на фиг. 4 - вид на корпус с кольцевыми проточками и каналами со стороны вала; где: 1. Вал.

2. Корпус.

3. Выступ.

4. Грань выступа.

5. Вершина выступа.

6. Кольцевая проточка.

7. Канал.

δ - радиальный уплотнительный зазор.

Вал 1 установлен в корпус 2 с радиальным уплотнительным зазором δ. На многозаходной винтовой нарезке, выполненной на одной из образующих радиальный уплотнительный зазор поверхностей, выполнена дополнительная многозаходная винтовая нарезка с противоположным по отношению к указанной направлением винтовой линии. При пересечении вышеуказанных нарезок образуются выступы 3 с плоскими гранями 4, пересекающимися в вершинах 5. По многозаходным винтовым нарезкам выполнены кольцевые проточки 6, соединяющие все витки нарезок. Кольцевые проточки соединены каналами 7 с охлаждающей жидкостью.

Данное уплотнение допускает касание (контакт) вала с корпусом при работе, так как площадь контакта между элементами вала и корпуса мала. Для улучшения уноса продуктов износа, которые появляются при контакте вала и корпуса, служат кольцевые проточки, выполненные по многозаходным винтовым нарезкам, соединяющие все витки указанных нарезок между собой. Дополнительно для улучшения охлаждения элементов уплотнения кольцевые проточки соединены каналами с охлаждающей жидкостью. Небольшие тепловыделения в зоне контакта повышают надежность работы уплотнения, обеспечивают стабильность радиального уплотнительного зазора в процессе эксплуатации. Это приводит к росту эффективности уплотнения.

Многозаходные винтовые нарезки могут выполняться как на валу, так и на корпусе и работать в сочетании с гладкой поверхностью или с поверхностью, имеющей лабиринтные гребни.

Уплотнения, спроектированные и изготовленные с использованием данного изобретения, позволяют повысить надежность и расширяют функциональные возможности уплотнений при их высокой экономичности.

Небольшие тепловыделения, стабильный температурный режим, благоприятные условия для уноса продуктов износа позволяют использовать данное изобретение при проектировании насосов, перекачивающих жидкий кислород, и турбин, работающих на газе с избытком кислорода, в том числе высокотемпературном. Помимо этого использование настоящего изобретения позволяет уменьшить зазор в уплотнении, сохраняя при этом работоспособность даже во взрывопожароопасных средах, например в высокотемпературном газообразном кислороде.

Геометрические размеры элементов уплотнения, материал, из которого они изготовлены, зависят от конкретных условий работы уплотнительного узла, а именно: температуры, перепада давления, физико-химических свойств уплотняемой среды, величины осевых и радиальных перемещений ротора и т.д.

Изготовление уплотнений с использованием данного изобретения не требует освоения новых технологических процессов и осуществляется известными приемами изготовления.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала, содержащее вал, корпус, образующий с валом радиальный уплотнительный зазор с многозаходной винтовой нарезкой, выполненной на одной из поверхностей, образующих указанный зазор, отличающееся тем, что на упомянутой нарезке выполнена дополнительная многозаходная винтовая нарезка с противоположным направлением винтовой линии, образующая выступы с плоскими гранями, пересекающимися в вершинах выступа.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что по дополнительной многозаходной винтовой нарезке с противоположным направлением винтовой линии выполнены кольцевые проточки.

3. Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что кольцевые проточки соединены каналами с охлаждающей жидкостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4