Уплотнение вращающегося вала

 

Сущность изобретения: относительно вала с дросселирующим зазором установлено плавающее кольцо, торцовая поверхность к-poro разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных ступенчато . Близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, на торцовой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы. Дополнительное кольцо установлено в кольцевой проточке плавающего кольца, выполнено из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца. Торцовой поверхностью дополнительного кольца и корпуса образован дросселирующий зазор. На торцовой поверхности дополнительного кольца концентрично кольцевой проточке выполнен кольцевой полуоткрытый канал, сообщенный выполненным в удаленной от вала стенке отверстием с кольцевой проточкой, через выполненное в другой стенке отверстие - с полостью низкого давления. Отверстие перекрыто внутренней стенкой кольцевой проточки плавающего кольца. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 16 J 15/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929387/29 (22) 18.04.91 (46) 23.04.93. Бюл. Р.ь 15 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского научно-производственного объединения им. M,Ô.Ôðóíýå (72) В.В.Ридченко, А.В.Ридченко; Г.Н.Зиневич и В.И.Данилейко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1527443, кл. F 16 J 15/44, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1576753, кл. F 16 J 15/44, 1988. (54) УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВА- ЛА (57) Сущность изобретения: относительно вала с дросселирующим зазором установлено плавающее кольцо, торцовая поверхность к-рого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных стуПредполагаемое изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов насосов, компрессоров и турбин.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения вращающегося вала за . счет увеличения осевого поджатия плавающего кольца к корпусу уплотнения, при ухудшении режима работы кольца, вызванного увеличением амплитуды и частоты колебаний вала.

На фиг,1, 2 показано предлагаемое уплотнение, Уплотнение содержит корпус 1, камеру

2 подвода затворной среды, установленное с зазором относительно уплотняемого вала

„„5U„„1810692 А1 пенчато. Близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, на торцовой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы. Дополнительное кольцо установлено в кольцевой проточке плавающего кольца, выполнено из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца. Торцовой поверхностью дополнительного кольца и корпуса образован дросселирующий зазор. На торцовой поверхности дополнительного кольца концентрично кольцевой проточке выполнен кольцевой полуоткрытый канал, сообщенный выполненным в удаленной от вала стенке отверстием с кольцевой проточкой, через выполненное в другой стенке отверстие — с полостью низкого давления. Отверстие перекрыто внутренней стенкой кольцевой проточки плавающего кольца. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

Ф

3 плавающее кольцо 4, торцовая поверхность которого разделена кольцевой проточкой 5 на два участка, выполненных ступенчато, при этом близлежащий к валу 3 участок образует с корпусом 1 дросселирующий зазор 6, а на торцовой упорной поверхности 7 выполнены радиальные полуоткрытые каналы 8, При этом близлежащий к валу участок торцовой поверхности снабжен дополнительным кольцом Q, выполненным иэ материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения материала плавающего, и установленным в проточке 5 плавающего кольца с упором в торцовую поверхность этой проточки. На торцовой !1о1810692 ван слив утечек через уплотнение. Под действием высокого давления затворной среды плавающее кольцо 4 прижимается торцовой упорной поверхностью 7 к ответной поверхности на корпусе 1. При этом часть затвор- 25 ной среды проходит по радиальным полуоткрытым каналам 8, охлаждая поверхность 7, в кольцевую проточку 5, из которой дросселируются через зазор 6, в полость 15 . низкого давления. Гидродинамические си- 30 лы, которые возникают в дросселирующем зазоре между плавающим кольцом 4 и валом 3 центрируют кольцо 4 относительно вала 3 и, при колебаниях последнего, воздействуют на.плавающее кольцо 4, совер- 35 шающего радиальные перемещения. Во время работы вал 3 колеблется с частотой вращения, а это приводит к соответствующим угловым колебаниям кольца 4, создающие условия для периодического раскрытия и эахлопывания торцового стыка, способные вызвать усталостное разрушение контактных поверхностей кольца 4. Ухудшение режима работы плавающего кольца 4, вызванное увеличением амплитуды колебаний 45 вала 3, приводит к увеличению амплитуды радиальных перемещений кольца 4 и повышению его температуры, а также к периодическим раскрытием стыка. Затворная среда нагреваясь в каналах 8 и дросселируясь че- 50 рез зазор 6 передает тепло дополнительно55 верхности 11 дополнительного кольца 9 выполнен кольцевой полуоткрытый канал 12, концентрично проточке 5, полости которых сообщены между собой отверстием 13, а отверстие 14 сообщает полость полуоткрытого канала 12 с полостью 15 низкого давления. При этом отверстие 14 перекрыто стенкой 10 плавающего кольца 4, на которой установлено дополнительное кольцо 9. Плавающее кольцо зафиксировано от поворота стопором 16 и предварительно прижато к торцовой поверхности корпуса пружиной 17 в сторону полости 15 низкого давления.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 3 и подвода в камеру 2 затворной среды под давлением последняя, входя в зазор между валом 3 и плавающим кольцом 4, дросселируется в полость 15 низкого давления, где организо.му кольцу 9, который расширяется под действием тепла, изменяя свои геометриче-. ские размеры. Кольцо 9, выполненное из материала, коэффициент линейного расширения которого больше, чем коэффициент линейного расширения для материала-кольца 4, удлиняется по осевому размеру на некоторую величину больше кольца 4, уменьшая тем самым дросселирующий за5

20 зор 6, что изменяет линейную эпюру давления в зазоре 6, уменьшающей суммарную силу и отжимающей кольцо 4 от корпуса 1 уплотнения, вследствии чего, сила осевого поджатия кольца 4 увеличивается, а возможность раскрытого стыка, приводящее к разрушению контактных поверхностей кольца 4 и выходу из строя уплотнения уменьшается, что повышает надежность уплотнения. Максимальное усилие осевого поджатия плавающего кольца 4 обеспечивается тогда, когда дросселирующий зазор 6 станет равным нулю, а торцовая упорная поверхность 7 отжимается от корпуса 1 уплотнения. В этом случае часть затворной среды проходит верхний канал 13, кольцевой полуоткрытый канал 12 и дросселируется через нижний канал 14, открытый вследствие осевого удлинения дополнительного кольца 9 на некоторую величину больше, чем уступ 10 кольца 4, в полость 15 низкого давления, осуществляя тем самым тепловую разгрузку трущейся торцовой поверхности 11 дополнительного кольца 10, что исключает возможность и ригорания трущейся поверхности при работе кольца 4 в тяжелых условиях, повышая тем самым надежность уплотнения..:Формула изобретения

1. Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, камеру подвода затворной среды, установленное с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцевая поверхность которого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных ступенчато, при этом близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, а на торцевой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным кольцом, установленным в кольцевой проточке плавающего кольца, выполненным иэ материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца, при этом торцевыми поверхностями дополнительного кольца и корпуса образован дросселирующий зазор, 2. Уплотненйе по п.i, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что на торцевой поверхности дополнительного кольца концентрично кольцевой проточке выполнен кольцевой полуоткрытый канал, сообщенный выполненным в удаленной от вала стенке отверстием с кольцевой проточкой, а через выполненное в другой стенке дополнительного кольца

1810692 отверстие — с полостью низкого давления, при этом последнее перекрыто внутренней стенкой кольцевой проточки плаваюгцего кольца.

1810692

Составитель В.Ридченко

Техред М.Моргентал . Корректор Л.Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. УжгорОд, ул.Гагарина, 101

Заказ 1436 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5