Уплотнение вала


 


Владельцы патента RU 2540209:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (RU)

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано на надводных судах и подводных объектах для уплотнения валов движительных установок, а также в машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов насосов, работающих, прежде всего в импульсных режимах с длительной готовностью в режиме ожидания. Уплотнение вала содержит основное уплотнение, силовой эластичный элемент с уплотнительным кольцевым элементом, взаимодействующим с ответным уплотнительным элементом и образующим с ним торцевой уплотнительный узел и аварийное торцевое уплотнение. Силовой эластичный элемент выполнен в виде неподвижно и герметично закрепленной по внешнему контуру металлической мембраны с расположенным на ее внутреннем, охватывающем вал контуре ответным, жестко закрепленным на валу уплотнительным кольцевым элементом и образующим с ним стояночное, нагруженное внешним усилием торцевое уплотнение повышенной теплостойкости. Уплотнение вала дополнительно включает дистанционно управляемый привод раскрытия стояночного торцевого уплотнения, а аварийное торцевое уплотнение выполнено нормально раскрытым и содержит температуростойкие взаимодействующие кольцевые уплотнительные элементы на торцевой поверхности входного для вала отверстия и примыкающей к ней торцевой стенке вала. Вал выполнен с возможностью его перемещения вдоль оси и снабжен упорным, воспринимающим внешнее усилие подшипником с устройством аварийного его раскрепления от продольного смещения. Технический результат: повышение надежности и устойчивости уплотнения вала путем совершенствования его конструкции, в том числе и за счет использования взаимодействующих уплотнительных элементов из теплостойких материалов, и повышение ремонтопригодности. 1 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано на надводных судах и подводных объектах для уплотнения валов движительных установок, а также в машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов насосов, работающих, прежде всего, в импульсных режимах с длительной готовностью в режиме ожидания.

Известны уплотнения гребных валов судов с предохранительными устройствами (например, см. патент РФ №2143986, B63H 23/36, 1995 и кН.: «Прочность судового оборудования. Конструирование и расчеты прочности судовых валопроводов»: Учебник. В.К. Румб. СПб ГМТУ. 2008). Большинство из них недолговечны при воздействии на них динамических нагрузок или при перегреве.

Известно также уплотнение вала по патенту РФ №2368535, F16J 15/34, B63H 23/24, 2009, принятое за прототип. Конструкция содержит основное уплотнение, силовой эластичный элемент с уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным кольцом и образующим с ним торцевое уплотнение и аварийное уплотнение с опорным кольцом, при этом корпус невращающегося уплотнительного антифрикционного кольца выполнен в виде эластичной вставки с залитой внутрь лепестковой пружиной, являющейся ответной парой силовому эластичному элементу.

Конструктивно рассматриваемое уплотнение сложно, а в случае пожара эластичные элементы быстро выйдут из строя (последствия отказа аварийного уплотнения можно проследить на примере гибели АПЛ «Комсомолец»).

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и устойчивости уплотнения вала путем совершенствования его конструкции, в том числе и за счет использования взаимодействующих уплотнительных элементов из теплостойких материалов, и повышения ремонтопригодности.

Поставленная задача решается тем, что в уплотнении вала, например, гребного подводной лодки, содержащего основное уплотнение, силовой эластичный элемент с уплотнительным кольцевым элементом, взаимодействующим с ответным уплотнительным элементом и образующим с ним торцевой уплотнительный узел и аварийное торцевое уплотнение, согласно изобретению силовой эластичный элемент выполнен в виде неподвижно и герметично закрепленной по внешнему контуру металлической теплостойкой мембраны с расположенным на ее внутреннем, охватывающем вал контуре ответным, жестко закрепленным на валу уплотнительным кольцевым элементом и образующим с ним стояночное, нагруженное внешним усилием торцевое уплотнение повышенной теплостойкости. При этом уплотнение вала включает дистанционно управляемый привод раскрытия стояночного торцевого уплотнения. Аварийное торцевое уплотнение выполнено нормально раскрытым и содержащим температуростойкие взаимодействующие кольцевые уплотнительные элементы на торцевой поверхности входного для вала отверстия и примыкающей к ней торцевой стенке вала, а вал выполнен с возможностью его перемещения вдоль оси и снабжен упорным, воспринимающим внешнее усилие подшипником с устройством аварийного его раскрепления от продольного смещения.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез уплотнения.

К дейдвудной трубе 1 или корпусу насоса болтами 2 или шпильками с гайками крепятся корпус 3 уплотнения и разъемно болтами 4 корпус 5 упорного подшипника с приводным валом 6. Уплотняемый вал 7 с установленным на нем винтом 8 соединен шлицевым или шпоночным соединением 9. Между валами установлен подшипник 10 (в простейшем виде - шар) на самоцентрирующейся обойме 11. В канавки вала 7 вставлены разрезные упоры 12 и 13, соответственно охваченные сферическим упором 14 и кольцом 15 с уплотнителем 16, выполненного из теплостойкого материала. Упор 14 взаимодействует с самоцентрирующейся втулкой 17, сферическая и плоская опорные поверхности которой имеют антифрикционные покрытия 18. Монтажный мини-люфт между упорными подшипниками 10 и 14 регулируется шайбой 19, 20 - грязесъемник.

Основное уплотнение вала - манжеты 21 и 22. Последняя установлена в центре 23 металлической (или из другого материала) мембраны 24. Прилегающая к уплотнителю 16 торцевая часть центра 23 мембраны оформлена в виде ответной части 25 стояночного торцевого уплотнения. Внешний контур мембраны 24 (кольцо 26) уплотнен в корпусе 3 и зафиксирован кожухом 27, в котором установлен подшипник 28 с входным отверстием для вала. Пара элементов 29 и 30 образуют разомкнутое (раскрытое) аварийное уплотнение, при этом уплотнитель 30 выполнен из теплостойкого материала.

Закрепленными на глухой стенке корпуса 3 уплотнения вала термостойкими сильфонами 31 и 32 выполнен привод кольцевого упора 33. Начальный зазор δ1 между упором 33 и центром 23 мембраны определяется высотой кольцевого проставыша 34. К сильфонному приводу по трубопроводу 35 и каналу 36 осуществлен подвод рабочего тела.

Через трубопровод 37 и канал 38 осуществляется связь с не показанной контрольной воронкой для фиксации работоспособности манжеты 22, основного уплотнения 16 и стояночного торцевого уплотнения 25.

Начальный зазор δ2 аварийного торцевого уплотнения регулируется прокладкой 39.

Уплотнение вала работает следующим образом.

Внешнее давление через установочный зазор δ2 и технологический люфт в подшипнике 28 поступает во внутреннюю полость корпуса 27, которая герметизируется манжетой 22 (по крайней мере одной). Стояночное торцевое уплотнение (пара взаимодействующих поверхностей элементов 16 и 25) находится под начальным контактным давлением, определяемым жесткостью мембраны 24 и внешним давлением.

Возникающее вследствие внешнего давления осевое усилие на вал 7 воспринимается подшипником 10 и болтами 4.

Перед включением двигательной установки дистанционно раскрывается стояночное уплотнение, для чего по трубопроводу 35 и каналу 36 в корпусе 3 уплотнителя в сильфонный привод (пространство между сильфонами 31 и 32) подается рабочее тело (жидкость или воздух под давлением), вследствие чего кольцевой упор 33 после закрытия зазора δ1 разгерметизирует стояночное уплотнение (уплотнительные элементы 16 и 25), что обуславливает качественное снижение момента страгивания и момента сопротивления при работе винта 8.

Возможные незначительные протечки внешней воды через манжету 22 герметизируются манжетой 21 и могут быть зафиксированы при сливе через канал 38 и трубопровод 37 в контрольной воронке, находящейся внутри отсека (не показана). При работе двигателя в реверсивном режиме осевой упор на валу за вычетом упора от внешнего давления воспринимается через сферический упор 14 самоцентрирующейся втулкой 17 и корпусом 1.

После остановки двигателя снимается давление рабочего тела в сильфонном приводе, и все элементы уплотнения вала занимают первоначальное положение.

В случае выхода из строя манжеты 22 и торцевого стояночного уплотнения при наличии постоянного поступления воды в контрольную воронку ослаблением болтов 4 добиваются перемещения вала 7 внутрь корпуса 1. После закрытия зазора δ2 начинается работа аварийного уплотнения (элементы 29 и 30), т.е. выполняется аварийное раскрытие упорного подшипника 10.

Следует заметить, что при полном раскреплении болтов 4 возможен демонтаж как двигателя, так и упорного подшипника для их оперативного ремонта.

Таким образом, к преимуществам заявляемого изобретения следует отнести повышенные надежность и устойчивость уплотнения вала (три ступени уплотнения, две из которых представляют собой торцевые конструкции, уплотнительные элементы которых могут быть выполнены из тугоплавких, вплоть до металлических, материалов). При этом ремонт двигателя и упорных подшипников возможен без демонтажа вала гребного винта.

Уплотнение вала, содержащее основное уплотнение, силовой эластичный элемент с уплотнительным кольцевым элементом, взаимодействующим с ответным уплотнительным элементом и образующим с ним торцевой уплотнительный узел и аварийное торцевое уплотнение, отличающееся тем, что силовой эластичный элемент выполнен в виде неподвижно и герметично закрепленной по внешнему контуру металлической мембраны с расположенным на ее внутреннем, охватывающем вал контуре ответным, жестко закрепленным на валу уплотнительным кольцевым элементом и образующим с ним стояночное, нагруженное внешним усилием торцевое уплотнение повышенной теплостойкости, уплотнение вала дополнительно включает дистанционно управляемый привод раскрытия стояночного торцевого уплотнения, аварийное торцевое уплотнение выполнено нормально раскрытым и содержащим температуростойкие взаимодействующие кольцевые уплотнительные элементы на торцевой поверхности входного для вала отверстия и примыкающей к ней торцевой стенке вала, выполненного с возможностью его перемещения вдоль оси и снабженного упорным, воспринимающим внешнее усилие подшипником с устройством аварийного его раскрепления от продольного смещения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике. Устройство (1) для уплотнения насоса электростанции содержит корпус насоса, включающий в себя первый и второй трубопроводы для прохождения текучей среды, вал, включающий в себя, рядом с корпусом насоса, первый канал для текучей среды, механическое уплотнение, вмонтированное между валом и корпусом насоса и содержащее фрикционные элементы для трения друг о друга вращающейся детали и стационарной детали.

Изобретение относится к уплотнительному кольцу для механического уплотнения, содержащему базовое тело (2) с алмазным слоем (3), который нанесен на базовое тело (2) и выполнен в качестве поверхности скольжения, в котором алмазный слой (3) имеет толщину (D), которая меньше или равна 4 мкм, в частности меньше или равна 3 мкм, в частности меньше или равна 2 мкм, особо предпочтительно около 1 мкм, и в котором базовое тело (2) не содержит трещин или содержит только трещины, которые имеют максимальное продольное удлинение (L) на поверхности базового тела (2) или в базовом теле (2), меньшее или равное 5 мкм.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Уплотнительный узел содержит первое уплотняющее кольцо с уплотнением, связанное с первым из компонентов без вращения и с возможностью ограниченного перемещения по оси, второе уплотняющее кольцо связано соосно с первым уплотняющим кольцом.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом является упрощение конструкции уплотнения и повышение его надежности при работе за счет снижения степени износа графитового кольца.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Скользящее кольцевое уплотнение содержит вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют соответственно уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу.

Изобретение относится к конструкции осевого торцевого уплотнения, выполненной с возможностью совместного вращения с ведущим валом в ротационном устройстве, причем осевого торцевого уплотнения, содержащего основной элемент (1) и подвижную часть (2), причем основной элемент (1) выполнен с возможностью соединения с ведущим валом для совместного с ним перемещения, подвижная часть (2) имеет уплотняющую торцевую поверхность (3) и имеет возможность перемещения в осевом направлении относительно основного элемента (1), и смещается от основного элемента (1) посредством пружины (4), причем подвижная часть (2) и основной элемент (1) содержат взаимодействующие средства (14, 15) передачи крутящего момента для совместного вращательного перемещения подвижной части (2) с основным элементом (1), причем средства передачи крутящего момента содержат, по меньшей мере, один палец (14) для передачи крутящего момента и, по меньшей мере, одно соответствующее отверстие (15), в которое упомянутый палец (14) для передачи крутящего момента вставлен с возможностью смещения, при этом, по меньшей мере, один палец (18) для защиты от износа расположен между упомянутым пальцем (14) для передачи крутящего момента и упомянутым отверстием (15) у границы передачи силы средств (14, 15) передачи крутящего момента.

Изобретение относится к уплотнению вала для турбомашины. Уплотнение вала для турбомашины содержит нагружаемое технологическим газом и запираемое со стороны процесса уплотнение технологического газа и нагружаемое воздухом и запираемое со стороны атмосферы атмосферное уплотнение.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Скользящее кольцевое уплотнение содержит вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность контркольца противолежит уплотнительной поверхности кольца скольжения.

Изобретение относится к области компрессоростроения и насосостроения, а именно к торцевым уплотнениям. Техническим результатом изобретения является возможность изготовления уплотнения пакетного типа, которое устанавливается на компрессор полностью собранным и не требует доработки под фактические осевые размеры.

Изобретение относится к валам трансмиссий, и в частности может быть использовано в системах управления створками самолетных отсеков. Трансмиссия содержит один вал для передачи крутящего момента, снабженный дополнительной цилиндрической деталью (2), размещенной внутри полой наружной цилиндрической детали (1) вала соосно с зазором.

Вал // 2340803
Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. .

Изобретение относится к подвижной ленте, которая может использоваться в ленточном сепараторе для сепарирования смеси частиц, способу ее получения. .

Изобретение относится к устройствам для облегчения сборки и разборки узлов. .

Изобретение относится к области гражданской продукции и касается способа изготовления металлических валов, облицованных по наружной поверхности износостойкой полиуретановой оболочкой.

Изобретение относится к устройству механизмов газораспределения (ГРМ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), в частности к конструкции распределительного вала привода клапанов ДВС.

Вал // 2110704
Изобретение относится к машиностроению, конкретно к конструкциям валов, в частности карданных, и может быть использовано в трансмиссиях транспортных средств. .

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в технологии изготовления упругих элементов машин и механизмов, например торсионных валов. .

Изобретение относится к системам распределения энергии, которые могут быть использованы на морских судах и подводных лодках. .
Наверх