Уплотнение врашающегося вала

 

(72) Автор изобретеиия

М

1

В. М. Данилов (71) Заявитель (g4) yllAOTHEHHE BPAIIIAOIIEl OCR BAllA

1.

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для предотвращения утечки между вращающимся валом и корпусом жидкостей или газов, находящихся под давлением, и может найти применение преимущественно в насосах для перекачивания жидкого металла, компрессорах, газодувках и т.п.. Известно уплотнение вращающегося вала торцового типа, содержащее подвижйое кольцо, которое упруго связано с вращающимся валом. Торцовая поверхность его прижимается к неподвижному кольцу, соединенному с кор" пусом машин, образуя плоскую пару трения (I ).

Однако этот тип уплотнения имеет следующие недостатки: ограничен срок службы, обусл6вленный износом тру щихся поверхностей; высока стоимость и сложность сборки.

Известно уплотнение вращающегося вала бесконтактного типа, содержащее несколько лабиритно-вихревых уплотнений, размещенных концентрично друг другу в корпусе на общей втулке, герметично соединенной с валом (2 1.

Недостатком известного уплотнения вращающегося вала является потеря работоспособности при остановке ваго ла °

Известно уплотнение. вращающегося вала комбинированного типа, содержащее лабиринтно-вихревое и стояночное торцовое уплотнение. Торцовое уплот15

5 нение имеет плавающий поршень, который уплотняется в корпусе с помощью сильфона таким образом, что поршень и сильфон образуют рабочую камеру торцового уплотнения, которая соеди29 иена трубопроводом с зоной нагнетания встроенного лабиринтного насоса, При включении привода лабиринтный на- сос создает давление уплотняющей жид96636 кости в рабочей камере торцового уплотнения, которое отжимает плаваюций поршень вниз до упора, в результате чего между контактирующими поверхностями торцового уплотнения образуется гарантированный зазор (3 ).

Недостатком этого уплотнения является ненадежная герметизация в режиие стоянки, когда в рабочей по-. лости машины находится гаэ под из- to быточным давлением, например, газовая подушка в насосах для перекачивания жидкого натрия. Ненадежная герметизация в этом случае обусловлена утечкой газа через торцовый микроза- is зор стояночного уплотнения, работающий всухую, так как контакт уплотни.тельных колец осуществляется полностью в газовой среде.

Цель изобретения - исключение проточек уплотняющей жидкости через лабиринтно-вихревое уплотнение и увеличение. степени герметизации при работе узла уплотнения по газу в эксплуатационных и аварийных режимах, упрощение конструкции и монтажа узла уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнении вращающегося вала комбинированного типа, содержащем ла" биринтно-вихревое и стояночное торцо. вое уплотнение, снабненное плавающим поршнем и рабочей камерой, соединенной с напором вспомогательного лабиритного насоса, стояночное торцовое уплотнение расположено в рабочей камере, сообщенной с напором лабиритновихревого уплотнения, а кольцевая камера под ппаваюцим поршнем сообцается с рабочей полостью машины.

Кроме того, лабиринтно-вихревое уплотнение и вспомогательный лабиринтный насос выполнены на общей втулке, герметично соединенной с валом.

На чертеже изображено уплотнение. вращающегося вала насоса, обций вид.

Уплотнение вращающегося вала содержит лабиринтно-вихревое уплотнение 1 и вспомогательный насос 2, размещенные в.корпусе 3 на общей втулке 4, герметично соединенной с валом 5 насоса, С торца втулки 4 выполнена камера 6 с размещенным в ней стояночным торцовым уплотнением, снабженным плавающим поршнем 7. Вращающееся угле-э графитовое кольцо 8 торцового уплотнения, имеющее на нижнем торце со стороны внешней образующей кольцевую

9 4 проточку 9, закреплено на втулке 4, а на плаваощем поршне 7, уплотненном в кольцевой камере 10 упругими элементами, например сильфонами, размещено неподвижное углеграфитовое кольцо 11 торцового уплотнения. Неподвижное кольцо 11 прижато к вращающемуся кольцу 8 с помощью пружин 12, расположенных в гнездах круглого сечения, выполненных по периметру кольцевой камеры 10. В гнездах имеются отверстия 13,для сообцения кольцевой камеры 10 с рабочей полостью насоса 14, в которой находится газ под избыточным давлением.

Зазоры лабиринтно-вихревого уплотнения 1 и вспомогательного насоса 2 заполнены уплотняюцей жидкостью до определенного уровня, При остановленном насосе уплотнение вала r достигается за счет поджатия неподвижного кольца 11 к кольцу 8 усилием пружин 12 и давлением в кольцевом пазе 10, равным давлению в рабочей полости насоса 14.Таким об-: разом, неподвижное кольцо 11 и уступ 15 кольца 8 образуют плоскую пару трения, при этом не наблюдается . утечка газа через торцовой микрозазор стояночного уплотнения, так как стояночное уплотнение смочено уплотняющей жидкостью, находящейся в зазоре лабиринтно-вихревого уплотнения.

При аварийном повышении давления газа в рабочей полости насоса 14 обеспечивается надежная герметизация пу.тем более плотного поджатия неподвиж- . ного кольца 11.к кольцу 8, так как соответственно увеличивается давление в кольцевой камере 10 под плавающим поршнем 7. ,В момент пуска насоса в зазоре вспомогательного лабиринтного насоса 2 возникает перепад давления, направленный к рабочей камере 6. С увеличением числа оборотов вращения вала 5 давление в рабочей камере 6 растет, и в некоторый момент времени оно превышает давление в рабочей полости насоса 14 и усилие, создаваемое пружинами 12. Это давление, действуя на часть неподвижного уплотнительного кольца 11 под кольцевой проточкой 9, отжимает плавающий поршень 7 вниз, открывая торцовое уплотнение.

Давление уплотнительной жидкости, создаваемое в рабочей камере 6 встроенным лабиринтным насосом 2, превыша ет давление в рабочей полости насо5 966З6 са 14, препятствуя утечке газа. С другой стороны, попадание уплотняющей жидкости в рабочую полость насоса 14 исключено работой лабиринтно-вихревого уплотнения 1, на котором полнос- 5 тью срабатывается давление, создаваемое встроенным лабиринтным насосом 2.

В аварийном режиме при повышении давления в рабочей полости насоса 14 уплотняющая жидкость выдавливается в зазор встроенного лабиринтного насо.са 2, увеличивая длину работающей части его нарезки, т.е. увеличивая величину противодавления в рабочей камере 6 . При дальнейшем увеличении 15 давления в рабочей полости насоса 14, когда уплотняюцая жидкость полностью . вытеснена из рабочей камеры 6, происходит закрытие стояночного торцового уплотнения усилием пружин 12 с после- 20 дуюцим дожатием плавающего поршня 7 давлением в кольцевой камере 10. При остановке насоса по мере снижения числа оборотов вала давление в рабочей камере 6 падает до величины 25 давления в рабочей полости насоса 14 . и усилия от действия пружин 12. С это го момента при дальнейшем снижении числа оборотов неподвижное. кольцо 11 поднимается к вращающемуся кольцу 8, 30 и в момент их касания происходит дожатие плавающего .поршня 7 избыточным давлением в рабочей полости насоса 14, так как плоцадь действия сил на плавающий поршень 7 сверху меньше., чем снизу.

В результате в эксплуатационных режимах работы насоса вал .5 уплотняется созданием противодавления уплотняющей жидкости в рабочей камере 6,. 46 .которое срабатывается на лабиринтновихревом уплотнении 1, а при пуске, остановке и стоянке работает стояночное торцовое уплотнение: неподвижное

9 d уплотнительное кольцо 1 l - вращающееся уплотнительное кольцо 8.

Таким образом, предлагаемая конструкция уплотнения вращающегося вала позволяет расширить с4еру применения уплотнения и устранить .необходимость разработки ряда уплотнений для машин различного назначения, что дает положительный экономический эффект.

Формула изобретения

Уплотнение вращающегося вала, со держащее лабиринтно-вихревое и стояночное торцовое уплотнение, плавающий поршень и заполненную уплотняющей жидкостью камеру, соединенную с напором вспомогательного лабиринтного насоса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения протечек уплотняюцей жидкости через лабиринтновихревое уплотнение и увеличения степени герметизации в различных режимах работы, уплотнение снабжено герметично связанной с валом втулкой, на которой соосно расположены лабиринтновихревое уплотнение и вспомогательный лабиринтный насос, поршень подпружинен и является кольцом торцового уплотнения, указанные элементы образуют камеру под уплотняющую жидкость, в которой:установлено торцовое стояночное уплотнение, причем обратная сторона поршня соединена с рабочей полостью машины.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Голубев A.È. Торцовые уплотнения вращающихся валов. М., "Машиностроение", 1974, с. 8. рис. 1.

2. Васильцов Э.A. Бесконтактное уплотнение. Л., "Машиностроение", 1974, с. 13, рис. 4а .

Авторское свидетельство СССР 8Г 247787, кл. В 01 f 7/00, 1967 (прототип).

96б369

Составитель А, Ополченцев

Penainoa E. Лаэизенко Гехред И.Коштура Корректор 6. Макаренко

«ы««ъъ P «» ««

Заказ 7813/500« Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

И)ОЯ Иосквад И"Pi Ра шская наб. z g 4/5

@илиад OllO "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4