Торцевое уплотнение вращающегося вала


 


Владельцы патента RU 2561815:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве уплотнения вращающихся валов различных механизмов. Торцевое уплотнение вращающегося вала содержит седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью его возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала. Эластичное кольцевое уплотнение установлено в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца. Уплотнительное кольцо выполнено из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из сплава 48КНФ. К торцевой поверхности седла приклеено кольцо из антифрикционного немагнитного материала. Средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца. Седло установлено в корпусе заявляемого механизма и уплотнено от протечек жидкости из камеры эластичным уплотнительным кольцом. Технический результат - повышение надежности уплотнения и упрощение конструкции. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве уплотнения вращающихся валов различных механизмов.

Известно торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, втулку, вал, вращающееся и невращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, на внешнем участке рабочей поверхности вращающегося кольца исполнена дополнительная кольцевая канавка, в которую установлено подпружиненное в осевом направлении дополнительное кольцо. Радиальные полости, исполненные во втулке, обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин (см. патент РФ №2118729, МПК F16J 15/34, 1998).

Основным недостатком известного торцевого уплотнения является сложность конструкции и изготовления, а также то, что подпружиненное в осевом направлении дополнительное кольцо устанавливается в дополнительную кольцевую канавку, которая исполнена на внешнем участке рабочей поверхности вращающегося кольца, чем уменьшается прочность вращающегося кольца, что может привести к разрушению пары трения.

Известно также торцевое уплотнение вращающегося вала, наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала (см. патент РФ №4350, МПК F16J 15/34, 1995).

Недостатком известного торцевого уплотнения является сложность конструкции и изготовления.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности работы уплотнения, упрощение конструкции.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции, повышении надежности уплотнения.

Поставленная задача решается тем, что торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала, отличающееся тем, что эластичное кольцевое уплотнение зафиксировано в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца, выполненного из материала с высокой магнитной проницаемостью, при этом на поверхности седла зафиксировано кольцо из антифрикционного немагнитного материала, при этом средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, предпочтительно в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак «…эластичное кольцевое уплотнение зафиксировано в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца» позволяет разместить уплотнительное кольцо между валом и уплотнительным кольцом, исключить утечки в зазоре, образованном этими деталями, обеспечить возможность осевого перемещения уплотнительного кольца по валу, обеспечивает передачу крутящего момента от вала уплотнительному кольцу и его вращение вместе с валом.

Признак, указывающий, что уплотнительное кольцо выполнено «из материала с высокой магнитной проницаемостью», обеспечивает возникновение силы притяжения между уплотнительным кольцом и постоянным магнитом.

Признак «…на поверхности седла зафиксировано кольцо из антифрикционного немагнитного материала…» способствует уменьшению трения между уплотнительным кольцом и антифрикционным немагнитным материалом, снижает коэффициент трения и износ.

Признаки «…средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, предпочтительно в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца…» обеспечивают возникновение силы притяжения между уплотнительным кольцом и постоянным магнитом, прижимают уплотнительное кольцо к кольцу из антифрикционного материала, обеспечивают надежное уплотнение зазора между уплотнительным кольцом и кольцом из антифрикционного материала.

На чертеже показан продольный разрез торцевого уплотнения вращающегося вала по оси вращения.

На чертеже показаны седло 1 с отверстием, вал 2, уплотнительное кольцо 3, эластичное кольцевое уплотнение 4, кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала, кольцо 6 из магнитного материала, корпус 7, уплотнительное кольцо 8 седла 1, камера 9 уплотнения жидкости, камера 10 с атмосферным давлением.

Торцевое уплотнение вращающегося вала содержит седло 1 с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал 2, уплотнительное кольцо 3, установленное с возможностью его возвратно-поступательного перемещения вдоль вала 2, эластичное кольцевое уплотнение 4 и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу 3 вдоль вала 2.

Эластичное кольцевое уплотнение 4 установлено в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца 3. Уплотнительное кольцо 3 выполнено из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из сплава 48КНФ. К торцевой поверхности седла 1 приклеено кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала. Средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу 3 вдоль вала 2 выполнено из магнитного материала, в виде кольца 6, которое приклеено к торцу седла 1, причем толщина этого кольца 6 меньше толщины кольца 5 на величину износа уплотнения за время эксплуатации торцевого уплотнения. Седло 1 установлено в корпусе 7 заявляемого механизма и уплотнено от протечек жидкости из камеры 9 эластичным уплотнительным кольцом 8.

Работает торцевое уплотнение вращающегося вала следующим образом. При неподвижном вале 2 сила притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала герметизирует торцевую контактную поверхность между кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и уплотнительным кольцом 3. При вращении вала 2 и уплотнительного кольца 3 уплотнительное кольцо 3 и кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала расходятся, и жидкость из камеры 9 поступает через микронеровности в торцевой зазор между этими кольцами. Во время работы механизма давление в смазочной пленке растет. Усилие притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала должно быть достаточным, чтобы избежать значительной утечки жидкости из камеры 9. Однако если это усилие будет чрезмерным, то это приведет к исчезновению пленки между уплотнительным кольцом 3 и кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и, следовательно, к значительному износу поверхностей.

Торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала, отличающееся тем, что эластичное кольцевое уплотнение зафиксировано в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца, выполненного из материала с высокой магнитной проницаемостью, при этом на поверхности седла зафиксировано кольцо из антифрикционного немагнитного материала, при этом средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, предпочтительно в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Разрезная механическая торцевая уплотнительная сборка содержит разрезную сальниковую плиту в сборе, разрезное стыковочное уплотнительное кольцо в сборе, разрезное главное уплотнительное кольцо в сборе и разрезную поджимающую сборку.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано для насосов, перекачивающих жидкости, в том числе взрывопожарные среды с присутствием абразивных механических примесей.

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.

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 области машиностроения, в частности к уплотнительной технике, и может быть использовано в конструкциях быстроходных компрессоров, газовых и паровых турбин, насосов и других центробежных машин. Опорно-уплотнительный узел, в частности, турбокомпрессора содержит установленный на валу корпус наружного уплотнительного кольца, в котором с зазором относительно вала размещены опорные колодки, упорный диск, установленный на валу со свободной стороны узла и образующий с корпусом наружного уплотнительного кольца узла торцовую щель и камеру для восприятия неуравновешенных осевых усилий, действующих на вал. Опорно-уплотнительный узел обладает улучшенными демпфирующие свойствами. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение касается вставки (DGSM) уплотнения для уплотнения (SHS) вала турбомашины (CO), которое распространяется в осевом направлении по оси (AX) вращения, включающей в себя роторную часть (RS), которая выполнена таким образом, что она может устанавливаться на валу (SH) распространяющегося по оси (AX) вращения ротора (R), статорную часть (CS), которая выполнена таким образом, что она может вставляться в выемку (CR) статора, включающей в себя по меньшей мере одно сухое газовое уплотнение (DGS), которое имеет установленный на роторной части (RS) вращающийся уплотнительный элемент (RSE) и установленный на статорной части (CS) неподвижный уплотнительный элемент (SSE) для уплотнения промежуточного пространства (IR). Неподвижный уплотнительный элемент (SSE) и вращающийся уплотнительный элемент (RSE) расположены на распространяющейся радиально и в окружном направлении уплотнительной поверхности напротив друг друга, при этом вставка (DGSM) уплотнения вала на одном осевом конце имеет сторону (HPS) высокого давления, а на другом осевом конце - сторону (LPS) низкого давления. Предлагается, чтобы на стороне (HPS) высокого давления было предусмотрено лабиринтное уплотнение (LS) для уплотнения промежуточного пространства (IR), расположенное последовательно с сухим газовым уплотнением (DGS), включающее в себя неподвижную часть (SLSM) лабиринтного уплотнения и вращающуюся часть (RLSM) лабиринтного уплотнения. Неподвижная часть (SLSM) лабиринтного уплотнения является частью статорной части (CS) или жестко установлена на ней, и при этом вращающаяся часть (RLSM) лабиринтного уплотнения является частью роторной части (RS) или неподвижно установлена на ней. Изобретение упрощает конструкцию уплотнения турбомашины.7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройству (DGSM) для уплотнения (SHS) вала турбомашины (CO), причем устройство (DGSM) для уплотнения вала с одного конца оси имеет сторону (HPS) высокого давления, а с другого конце оси - сторону низкого давления (LPS), содержащему роторную часть (RS), вращающуюся при работе, неподвижную статорную часть (CS), по меньшей мере одно сухое газовое уплотнение (DGS), причем в конце стороны (HPS) высокого давления устройства (DGSM) для уплотнения вала предусмотрено другое дополнительное уплотнение вала для герметизации промежуточного пространства (IR) при последовательной установке относительно сухого газового уплотнения (DGS), содержащее неподвижную и вращающуюся части уплотнения вала, причем расположенная посредине поверхность уплотнения вала, простирающаяся в направлении окружности и в аксиальном направлении, расположена между неподвижной и вращающейся частями уплотнения вала на пятом диаметре (DSS5) коаксиально оси (AX) вращения, причем между неподвижным уплотнительным элементом (SSE) и статорной частью (CS) для герметизации от первого перепада давлений на четвертом диаметре (DSS4) установлено четвертое стационарное уплотнение (SS4). Чтобы изменения в проскальзывании в случае сбоев в сухом газовом уплотнении не привели к повреждениям, величина четвертого диаметра (DSS4) относительно пятого диаметра (DSS5) должна составлять менее 10% пятого диаметра. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх