Лабиринтно-винтовое уплотнение

 

Союз Советских

Социалистических

Республик 785574

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 11.04.79(2I ) 2749646/25-08 (5) ) Щ Кл

F 16 J 15/447 с присоединением заявки РЙ—

Государственный комитет (23) Приоритет но делам нзобретеннй н открытий

0публиковано07.12.80. Бюллетень Юя 45 (5ä) уд)< 62 762 .2 33 (0 88. 8) Дата опубликования описания 10. 12.80 (72) Авторы изобретения

Ф. В, Славу-тин, E. Г. Мясковский, В. М. цейтлин и С. H. Аверкиев (71) Заявитель (54) ЛАБИРИНТНО-ВИНТСВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использо.вано в самых различных машинах и механизмах для ограничения протечек жид.кости вдоль вала, преимущественно в уп5 лотнениях с конструктивно предусмотренной протечкой жидкости.

Известно лабиринтно-винтовое уплотнение, .состоящее из роторной детали, на наружной поверхности которой выполнена многозаходная винтовая нарезка, и концентричной ей статорной детали, на внутренней поверхности которой выполнена аналогичная многозаходная винтовая нарезка, но противоположного направления (1).

При работе в условиях удержания напора, превышающего максимальйый напор, создаваемый таким уплотнением, происходит протечка жидкости как по кольцевому зазору между ротором и статором, так и по винтовым канавкам.

Недостатком атого уплотнения "является невозможность уменьшения протечки жидкости, так как величине удерживаемого уплотнением напора связана с определенным соотношением глубины нарезки и радиального зазора между гребешками резьбы, В связи с тем, что многозаходную резьбу не удается выполнить на деталях из высокотвердых износостойких антифрикционных материалов, радиальный зазор между ротором и статором выбирают с некоторым запасом, чтобы исключить случайное касание гребешков и их износ.

Целью изобретения является уменьшение протечек лабиринтно-винтового уплотнения без изменения глубины резьбы и радиального зазора между гребешками резьбы.

Эта цель достигается тем, что в уплотнении на стороне полости меньшего давления на роторе и статоре устанавливаются запирающие кольца, образующие между собой кольцевую шельдроссель. При установке таких колец

785574

3 эффект сокращения утечек жидкости происходит как за счет сокращения проходной площади путем перекрытия винтовых канавок, так и за счет возникно вения дополнительных концевых вихрей в конце каждой винтовой канавки ротора и статора от резкого торможения жицкости и взаимоцействия этих вихрей с вихрями, возникающими при работе лабиринтно-вихревого уплотнения с открытыми канавками.

Дополнительное повышение эффективности уплотнения цостигается тем, что на обращенных к винтовым канавкам сторонах запирающих колец выполнены направляющие устройства для поворота в обратном направлении части потока жицкости в кольцевом зазоре. Направляющее ус тройс тво может бы ть выполнено в ви це направленного в сторону винтовых канавок кольцевого уса, конуса и т.п.

Простые формы запирающих колец позволяют изготовить их из твердых износостойких антифрикционных материалов и выполнить их выступающими внутрь рациального зазора, т.е. передать им цополнительную функцию подшипников цля экстремальных условий работы уплотнения.

Благодаря этому уцается, с одной сто— роны, прецотврат..ть .случайные контакты и зациры снабженных резьбами цеталей, а с цругой — дополнительно сократить протечки за счет сближения концевых вихрей и уменьшения площади выХоцного сечения.

На чертеже изображено лабиринтновинтовое уплотнение, процольный разрез.

На цилиндрической поверхности ротора 1 выполнена винтовая нарезка 2. На статорной цетали 3 выполнена винтовая . н арезк а 4, на пр ав ленн а я про тив о по ложно нарезке 2. На стороне низкого цавления винтовые нарезки 2 и 4 закрыты с торца запирающими кольцами 5 и 6, закрепленными соответственно на роторе 1 и на статоре 3. На обращенной к винтовым нарезкам стороне запирающих колец 5 и 6 выполнены направляющие устройства 7 и 8, прецставляющие из себя конусы, образующие которых составляют острый угол с направлением потока.

Запирающие кольца могут быть выполнены из твердого износостойкого материала. Радиальный зазор между ними меньше, чем ме>кцу гребешками винтовых нарезок.

При врицении ротора 1 в результате создаваемого винтовыми нарезками 2 и 4 насосного эффекта, направленного противоположно потоку >кп акоста, напор жицкости по цлипе уплотнительного зазора снижается. В результате тор можения жидкости в конце винтовых канавок, изменения ее направления и вытеснения ее в кольцевой зазор в

f0 конце кажцой впнтовой канавки возникает активный концевой вихрь, Эти вихри в кольцевом зазоре взаимоцействуют как межцу собой, так и с вихрями, возникающими в результате взаимоцействия жицкости с винтовыми нарезками, что создает цополнительное сопротивление протеканию >кицкости, Некоторое цополнптель— ное повышение эффекта уплотнения вызывает уменьшенный кольцевой зазор между кольцами 5 и 6. Дополнительное назначение этого уменьшения зазора заключается в том, чтобы перенести возможные случайные контакты роторных и статорных цеталей на элементы, выполненные из твердых износоустойчивых материалов.

Ширину запирающих колец следует выбирать большей или равной осевому разбегу ротора с тем, чтобы выхоцы из канавок ос тав ались запертыми н а всех возможных режимах работы, Формула изобретения

1. Лабиринтно-винтовое уплотнение, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

35 целью повышения егб эффективности, выходы из винтовых канавок закрыты со стороны полости низкого давления, например, запирающими кольцами.

2. Уплотнение по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что запирающие кольца со стороны, обращенной к винтовым нарез— кам, снабжены устройствами цля поворота потока жидкости в зазоре в сторону высокого давления.

3. Уплотнение по пп, 1 и 2, о т л и ч а45 ю щ е е с я тем, что рациальный зазор

I между запирающими кольцами выполнен меньшим, чем между нарезками уплотнения,. а сами кольца выгюлнены из материала, обладающего большей иэносостой50 костью, чем материал остальных элементов уплотнения.

Источники инфлормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Краев . М. Б.,Овсянников Б. B. u

Шапиро А. С. Гицроцинамические рациальные уплотнения высокооборотных валов.

М„"Машиностроение", 1976, с. 90.

785574

Составитель Ю. Королев

Редактор Ж. Рожкова Техред H. Бабурка Корректор Н. Швыдкая.

Лф, Заказ 8805/38 Ти р аж 1095 Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4