Динамическое уплотнение



Динамическое уплотнение
Динамическое уплотнение
Динамическое уплотнение

 


Владельцы патента RU 2541621:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" (RU)

Изобретение относится к уплотнительной технике. В динамическом уплотнении один пакет дисков выполнен заодно с втулкой, а другой пакет выполнен заодно с невращающимся стаканом, причем каждый из каналов имеет тангенциальный вход, аксиальный выход и соединяет лабиринтный зазор с внешней средой по криволинейной траектории. При этом торцовая поверхность стакана имеет паз в области выхода каналов, частично закрытый наружным диском. Изобретение направлено на повышение эффективности динамического уплотнения, в частности повышение герметичности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнительным устройствам шпиндельных узлов металлорежущих станков.

Из существующего уровня техники известно уплотнение, которое состоит из жестко укрепленной на валу втулки и установленного в корпусе невращающегося стакана, в которых выполнены чередующиеся концентричные выступы и впадины треугольной формы, расположенные с постоянным зазором относительно друг-друга и образующие неразъемное соединение. Для повышения динамической герметичности в стакане могут быть выполнены радиальные прорези (пат. США №3663023, US Cl. 277/56, МКИ F16J 15/44, опубл. 1972 г.).

Недостатками данного технического решения являются одинаковые осевые и радиальные зазоры, низкая герметичность в статике из-за подрезания втулки при выполнении радиальных прорезей в стакане, необходимость выполнения радиальных прорезей также и в корпусе.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является динамическое уплотнение, содержащее два пакета проставочных колец и дисков, образующих лабиринтный зазор и поочередно установленных во вращающейся втулке и невращающемся стакане, в котором выполнены каналы по обе стороны от вертикальной оси (авт.свид СССР №992875, МКИ F16J 15/44, опубл. 30.01.1983 г., БИ №4).

К недостаткам известного динамического уплотнения можно отнести сложность конструкции, необходимость выполнения ответных частей каналов-отверстий в корпусе шпиндельного узла.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности динамического уплотнения.

Данная задача решается за счет того, что в заявленном динамическом уплотнении один пакет дисков выполнен заодно с втулкой, а другой пакет выполнен заодно с невращающимся стаканом, причем каждый из каналов имеет тангенциальный вход, аксиальный выход и соединяет лабиринтный зазор с внешней средой по криволинейной траектории. При этом торцовая поверхность стакана имеет паз в области выхода каналов, частично закрытый наружным диском.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение герметичности и упрощение конструкции динамического уплотнения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - продольный разрез динамического уплотнения;

на фиг.2 - вид А динамического уплотнения по фиг.1;

на фиг.3 - выноска Б динамического уплотнения по фиг.1.

Динамическое уплотнение состоит из втулки 1, фиг.1, зафиксированной на шпинделе (на фигуре не показан), и невращающегося стакана 2, установленного в корпусе шпиндельного узла (на фигуре не показан). Заодно с втулкой 1 и заодно с невращающимся стаканом 2 выполнены, соответственно, пакеты дисков 3 и 4, между которыми образован лабиринтный зазор 5.

В нижней части невращающегося стакана 2 выполнены каналы 6, 7 и паз 8 (фиг.2) в области выхода 9 (фиг.3) каналов 6, 7.

Работает устройство следующим образом. При защите от пыли или частиц влаги (шлама) при отсутствии вращения шпинделя (в статическом режиме) динамическое уплотнение работает как щелевое. В этом режиме герметичность (величина утечки через уплотнение) зависит от величин зазоров и суммарной длины (протяженности) лабиринтного зазора 5. Так как один пакет дисков 3, фиг.1, в заявляемом устройстве выполнен заодно со втулкой 1, а другой пакет дисков 4 выполнен заодно с невращающимся стаканом 2, это обеспечивает увеличение протяженности длины лабиринтного зазора 5 (на величину высот проставочных колец) по сравнению с прототипом и, соответственно, приводит к повышению эффективности, в частности герметичности заявляемого динамического уплотнения.

Так как уплотнения бесконтактного типа теоретически не могут обеспечить абсолютную защиту, то некоторые частицы влаги могут попасть внутрь лабиринтного зазора 5. Под действием собственного веса эти частицы влаги, попавшие в уплотнение, будут отводиться из лабиринтного зазора 5 через каналы 6, 7 (фиг.2) и область выхода 9 (фиг.1, 3) обратно во внешнюю среду (околостаночную зону).

Выполнение паза 8 на торцовой поверхности стакана 2 уменьшает гидравлическое сопротивление щелевого зазора и облегчает выход утечки жидкости во внешнюю среду. Сочетание тангенциального входа и аксиального выхода каналов 6 и 7 также улучшает условия отвода утечек из уплотнения, так как позволяет уменьшить их длину. Кроме того, при аксиальной форме выхода отпадает необходимость выполнения ответных частей каналов-отверстий в корпусе шпиндельного узла, что не только повышает эффективность работы каналов 6 и 7 (снижает их гидравлическое сопротивление), но и существенным образом упрощает конструкцию уплотнительного узла в целом.

При защите от пыли или частиц влаги при вращении шпинделя (в динамическом режиме) устройство работает как дисковое центробежное уплотнение. Частицы пыли или влаги будут отбрасываться от динамического уплотнения радиальным потоком воздуха, прокачиваемым устройством от оси вращения к периферии. Этот поток воздуха создает дополнительное гидравлическое сопротивление и затрудняет попадание частиц внешней среды во входную щель лабиринтного зазора 5, что повышает герметичность устройства в динамике. Для большей эффективности на внешней стороне втулки 1 (фиг.1) могут быть выполнены дополнительные радиальные пазы (не показаны). Те же частицы влаги и пыли, которые смогут попасть внутрь лабиринтного зазора 5, отводятся из устройства через каналы 6 и 7 (фиг.2) во внешнюю среду.

Так как при высоких частотах вращения радиальные дренажные каналы становятся неэффективными, то в устройстве предусмотрена специальная криволинейная форма каналов 6 и 7, сочетающая тангенциальный вход с аксиальным выходом. Дренажные каналы 6 и 7 имеют тангенциальный вход, что обеспечивает поддержание максимальной герметичности лабиринтного уплотнения даже при высоких частотах вращения шпинделя. Симметричная форма каналов 6 и 7 обеспечивает эффективную работу как при одностороннем вращении, так и при реверсе направления вращения шпинделя.

Таким образом, при одинаковых габаритах уплотнений заявляемое устройство обладает большей эффективностью по сравнению с известным прототипом.

1. Динамическое уплотнение вращающегося вала для защиты от внешней среды, содержащее два пакета дисков, образующих лабиринтный зазор и поочередно связанных с вращающейся втулкой и невращающимся стаканом, имеющим каналы по обе стороны от вертикальной оси, при этом один пакет дисков выполнен заодно с втулкой, а другой пакет выполнен заодно с невращающимся стаканом, причем каждый из каналов имеет тангенциальный вход, аксиальный выход и соединяет лабиринтный зазор с внешней средой по криволинейной траектории.

2. Динамическое уплотнение вращающегося вала по п.1, отличающееся тем, что торцовая поверхность стакана имеет паз в области выхода каналов, частично закрытый наружным диском.



 

Похожие патенты:

Уплотнительный узел (86), расположенный между вращающимся компонентом (82) и неподвижным компонентом (84) вращательного механизма, содержит зубцы (94) и гребешки (96). Зубцы (94) расположены в первых осевых местах (89) на расстоянии друг от друга вдоль оси вращения вращающегося компонента (82).

Способ уплотнения турбины от утечки рабочего флюида. Турбина имеет неподвижный элемент и вращающийся элемент, уплотнительное кольцо введено с возможностью скольжения по меньшей мере в один паз неподвижного элемента, паз имеет расположенную выше по течению боковую поверхность и расположенную ниже по течению боковую поверхность.

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Уплотнительный узел (146) содержит первый гибкий уплотнительный компонент (136), расположенный в проходящей радиально внутрь зоне неподвижной части и находящийся во фрикционном контакте с поверхностью (142) вращающейся части.

Лабиринтное надбандажное уплотнение для паровой турбины содержит уплотнительный кольцевой гребешок и уплотняющие блоки. Гребешок выполнен или установлен на бандаже лопаток ступени ротора турбины.

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к устройствам для уплотнения вала центробежного компрессора, и может найти применение в других областях машиностроения, использующих уплотнение с гидрозатвором.

Изобретение относится к узлам устройств, содержащих средства уплотнения. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в турбомашинах. .

Изобретение относится к уплотнительной технике. Лабиринтное уплотнение для уплотнения кольцевого пространства между ротором и статором паровой турбины или газовой турбины содержит множество уплотнительных полос, расположенных последовательно в осевом направлении, прикрепленных к статору и выступающих в пространство, где уплотнительные полосы взаимодействуют, обеспечивая уплотнительный эффект, с уплотнительными элементами, выступающими со стороны ротора, расположенными в шахматном порядке. При использовании такого лабиринтного уплотнения достигается повышенный уплотнительный эффект посредством уплотнительных полос, установленных в холодном состоянии, смещенных относительно симметричного положения, где смещение имеет противоположное направление и ту же величину расстояния, на которое уплотнительная полоса смещается относительно смежных уплотнительных элементов, выступающих со стороны ротора, в результате теплового расширения неподвижных и вращаемых компонентов и опорной структуры при нагреве от холодного установленного состояния до горячего устойчивого рабочего состояния. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх