Торцовое уплотнение вала

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям вала с встроенными холодильниками, которые используются для герметизации вращающихся валов агрегатов в различных отраслях хозяйства. В торцовом уплотнении вала, содержащем уплотнительный узел и включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости холодильник, корпус которого выполнен из коаксиально расположенной относительно вала втулки, на наружной поверхности которой выполнены ребра, втулка выполнена с торцовыми фланцами. Ребра выполнены, например, в виде концентрических колец, и их количество составляет не менее четырех. Ребра имеют по два выреза, расположенных напротив друг друга. Вырезы двух внутренних ребер и вырезы двух внешних ребер смещены относительно друг друга приблизительно на девяносто градусов. На корпусе втулки напротив друг друга выполнены между ребрами перемычки, проходящие по середине вырезов внутренних ребер. Изобретение повышает надежность уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям вала с встроенными холодильниками, которые используются для герметизации вращающихся валов агрегатов в различных отраслях хозяйства.

Охлаждаемые торцовые уплотнения состоят из уплотнительного узла с ограниченной температурой эксплуатации и системы, обеспечивающей понижение температуры в зоне уплотнения до приемлемой температуры.

Известна конструкция двойного торцового уплотнения вращающегося вала типа ДНТ производства Нальчикского машиностроительного завода с теплообменным устройством (холодильник) открытого типа в сальниковой камере.

Такая конструкция холодильника отличается компактностью и простотой, где охлаждающая жидкость поступает в полость охлаждения под давлением через имеющиеся в корпусе агрегата отверстия.

Недостатком вышеуказанного уплотнения является низкая степень охлаждения торцового уплотнения из-за слабо организованного потока охлаждающей жидкости.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является торцовое уплотнение для нефтяных насосов с системой охлаждения с замкнутым контуром, содержащее уплотнительный узел и встроенный холодильник, включающий коаксиально расположенные относительно вала две втулки с загерметизированным межвтулочным торцом, образующие корпус холодильника, и внутреннюю цилиндрическую перегородку, на внутренней поверхности корпуса холодильника со стороны вала выполнены винтовые канавки, увеличивающие теплообмен (А.И. Голубев, справочник. Уплотнения и уплотнительная техника, М.: Машиностроение, 1986, с.444, рис.13.18, см. приложение).

Недостатком такого торцового уплотнения являются сложность, громоздкость и нетехнологичность конструкции холодильника.

Технической задачей изобретения является создание торцового уплотнения вала с простой и эффективной системой охлаждения.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в торцовом уплотнении вала, содержащем уплотнительный узел и включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости холодильник, корпус которого выполнен из коаксиально расположенной относительно вала втулки, на наружной поверхности которой выполнены ребра, втулка выполнена с торцовыми фланцами, ребра, выполненные, например, в виде концентрических колец и их количество составляет не менее четырех, имеют по два выреза, расположенных напротив друг друга, причем вырезы двух внутренних ребер и вырезы двух внешних ребер смещены относительно друг друга приблизительно на девяносто градусов, на корпусе втулки напротив друг друга выполнены между ребрами перемычки, проходящие по середине вырезов внутренних ребер.

Подача охлаждающей среды осуществлена в полость, образованную внутренними ребрами (вторым и третьим).

На фиг.1 показан общий вид торцового уплотнения с холодильником (продольный разрез); на фиг.2 - общий вид корпуса холодильника (продольный разрез); на фиг.3 - сечение А-А фиг.2; на фиг.4 - сечение В-В фиг.2.

Через корпус 1 проходит вал 2, на котором размещены уплотняющий узел 3 торцового уплотнения и холодильник 4, включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости (фиг.1). Корпус холодильника 4 состоит (фиг.2) из коаксиально расположенной относительно вала втулки 5 с торцовыми фланцами 6 и 7. На наружной цилиндрической поверхности втулки выполнены четыре ребра 8 в виде концентрических колец. Каждое ребро имеет по два выреза 9, расположенных напротив друг друга, причем вырезы двух внутренних ребер (второго и третьего) и вырезы двух внешних (первого и четвертого) ребер смещены относительно друг друга приблизительно на девяносто градусов (фиг.3, 4). На корпусе втулки 5 напротив друг друга выполнены между ребрами продольные перемычки 10, проходящие по середине выемок внутренних (второго и третьего) ребер 8. Высота торцовых фланцев 6, 7 втулки, продольных перемычек 10 равна высоте ребер 8 и составляет 20 мм.

Толщина же элементов холодильника делается минимально возможной.

Торец 6 втулки 5 выполнен охватывающим с зазором уплотнительный узел 3, улучшая режим его охлаждения.

При монтаже полости холодильника закрываются корпусом агрегата 11, образуя замкнутый контур циркуляции охлаждающей воды.

Торцовое уплотнение работает следующим образом.

Под действием перепада давлений, создаваемого внешним источником, вода (охлаждающая среда) поступает в полость 12, образованную внутренними (вторым и третьим) ребрами 7, то есть в середину холодильника 4, проходит через вырезы 9 во втором и третьем ребрах 8, разделяясь поступательно вдоль корпуса втулки (соответственно и вала) на четыре потока (по два потока с каждой стороны втулки относительно продольной оси симметрии), организованных вырезами 9, ребрами 8, перегородками 10 и корпусом агрегата, касаясь при этом каждой точки охлаждаемой половины цилиндрической поверхности втулки. Затем потоки охлаждающей воды проходят через вырезы 9 соответственно первого и четвертого ребра (ориентированные под прямым углом к выемкам второго и третьего ребра), интенсифицируя охлаждение второй половины цилиндрической поверхности втулки и рабочих поверхностей агрегата. Нагретая вода собирается в середине уже противоположной поверхности холодильника в полости 13 между вторым и третьим ребром, откуда она поступает на выход.

При этом исключается образование застойных зон в потоках охлаждающей воды, обеспечивается нормальный температурный режим работы торцового уплотнения.

Предлагаемая конструкция позволяет усилить эффект охлаждения контактирующих с агрегатом поверхностей торцового уплотнения (даже при небольших размерах холодильника), быстро производить демонтаж и монтаж холодильника при необходимости его очистки или замены, улучшить условия работы торцового уплотнения, повысить его надежность. При модернизации агрегатов (насосов, компрессоров и т.д.) холодильник размещается в сальниковой камере.

Изобретение может быть особенно эффективно использовано в торцовых уплотнениях насосов, перекачивающих высокотемпературные среды.

Формула изобретения

1. Торцовое уплотнение вала, содержащее уплотнительный узел и включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости холодильник, корпус которого выполнен из коаксиально расположенной относительно вала втулки, на наружной поверхности которой выполнены ребра, отличающееся тем, что втулка выполнена с торцевыми фланцами, ребра, выполненные, например, в виде концентрических колец и их количество составляет не менее четырех, имеют по два выреза, расположенные напротив друг друга, причем вырезы двух внутренних ребер и вырезы двух внешних ребер смещены относительно друг друга приблизительно на 90°, а на корпусе втулки напротив друг друга выполнены между ребрами перемычки, проходящие по середине вырезов на внутренних ребрах.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что подача охлаждающей жидкости осуществлена в полость, образованную внутренними ребрами втулки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MF4A - Аннулирование патента Российской Федерации на изобретение в связи с признанием его недействительным полностью

Орган, принявший решение: Палата по патентным спорам

Дата принятия решения: 29.09.2005

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005

---