Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала

Изобретение относится к бесконтактным уплотнениям и может быть использовано в различных устройствах для предотвращения попадания жидкости в полость установки элементов конструкции, обеспечивающих привод вала с высокими скоростями. В бесконтактном торцовом уплотнении, которое содержит неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели, кольцевые канавки выполнены концентрично оси вала на торце корпуса. Диски выполнены в виде концентричных ребер на торце закрепленного на валу ротора. Ширина периферийной канавки превышает ширину других канавок, а в стенке входящего в нее ребра выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия или щели. Кроме того, одна из образующих радиальных отверстий (или дно щели) лежит в плоскости дна впадины, образованной между кольцевыми ребрами ротора. Устройство является более простым и технологичным. Изобретение обеспечивает надежную герметизацию вращающегося вала электродвигателя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к бесконтактным уплотнениям и может быть использовано в различных устройствах для предотвращения попадания жидкости в полость установки элементов конструкции, обеспечивающих привод вала с высокими скоростями.

Известны различные устройства для уплотнения вращающихся валов быстроходных машин, в их числе устройства, в которых используются сальниковые набивки, контактные уплотняющие устройства, в которых уплотнение осуществляется при помощи манжет, а также бесконтактные уплотняющие устройства, уплотняющее действие которых осуществляется в результате потерь энергии при движении жидкости в каналах, образованных элементами вращающихся и неподвижных его поверхностей при наличии гарантированного зазора, обеспечивающего отсутствие непосредственного контакта между этими поверхностями [1-7].

Известно также принятое за прототип бесконтактное торцовое уплотнение, содержащее неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели [8].

Недостатками прототипа являются сложность конструкции устройства и необходимость разработки специальной технологии для установки дисков вала в кольцевые канавки корпуса.

Задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование уплотняющего устройства, устранение недостатков прототипа, в том числе упрощение конструкции при одновременном улучшении технологичности и повышении надежности устройства.

Поставленная задача достигается тем, что в бесконтактном торцовом уплотнении, которое содержит неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели, кольцевые канавки выполнены концентрично оси вала на торце корпуса; диски выполнены в виде концентричных ребер на торце закрепленного на валу ротора, при этом ширина периферийной канавки превышает ширину других канавок, а в стенке входящего в нее ребра выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия или щели.

Кроме того, одна из образующих радиальных отверстий (или дно щели) лежит в плоскости дна впадины, образованной между кольцевыми ребрами ротора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид бесконтактного торцового уплотнения, а на фиг.2 и 3 показаны выносные элементы А и Б вариантов уплотнения.

Электродвигатель 1 с приводным валом 2 установлен в корпусе 3, в котором выполнен канал 4 для подвода жидкости в зону 5, где расположен ротор 6, закрепленный на валу 2 электродвигателя 1.

Для обеспечения герметичности электродвигателя 1 на корпусе 3 с торца концентрично оси вала 2 выполнены кольцевые канавки 7 и 8, а на роторе 6 выполнены соответствующие этим канавкам кольцевые ребра 9 и 10, входящие в них. Ширина периферийной канавки 7 превышает ширину следующей канавки 8, а по периметру кольцевого ребра 9, входящего в канавку 7, выполнены или радиальные отверстия 11, или продольные щели 12. Продольные щели 12 прорезаны до дна 13 впадины, образованной между ребрами 9 и 10. Радиальные отверстия 11 выполнены так, что одна из образующих лежит на плоскости дна 13.

Работает устройство уплотнения следующим образом. В канал 4 подается жидкость. Затем включается электродвигатель 1, вал 2 которого раскручивает ротор 9 (возможен вариант, когда сначала включается электродвигатель 1, а затем подается жидкость в канал 4, что принципиально не влияет на работоспособность устройства). Частота вращения ротора составляет 3000-5000 об/мин. Жидкость, попавшая в лабиринтную щель 14 и в зону камеры узла уплотнения, образованную периферийной канавкой 7 и ребрами 15 и 16 корпуса 3, под действием центробежных сил выбрасывается через радиальные отверстия 11 (щели 12), выполненные в ребре 9, образуя затвор, который препятствует проникновению ее непосредственно в полость электродвигателя. Таким образом обеспечивается уплотнение вращающегося вала и электродвигателя в целом.

Предложенное устройство в сравнении с прототипом более простое и технологичное в конструктивном исполнении, одновременно оно обеспечивает надежную герметизацию вращающегося вала электродвигателя.

Экспериментальные исследования опытных образцов дали положительные результаты. Разработка принята к внедрению.

Источники информации

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала. Россия, патент №223 0960, МКИ F 16 J 15/34, 2004 г.

2. Торцовое уплотнение вала. Россия, патент №2234017, МКИ F 16 J 15/44, 2004 г.

3. Сальниковое уплотнение. Россия, патент №39660, МКИ F 04 D 29/10, 29/12, 2004 г.

4. Бесконтактное уплотнение вращающегося вала. Россия, патент №2234628, МКИ F 16 J 15/44, 2004 г.

5. Голубев А.И. Современные устройства вращающихся валов. М.: Машгиз, 1963.

6. Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов. М.: Машиностроение, 1982.

7. Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник /Л.А.Кондаков, А.И.Голубев, В.В.Гордеев и др.; под общ. ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1994.

8. Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1974, стр.17, рис.5.

1. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели, отличающееся тем, что кольцевые канавки выполнены концентрично оси вала на торце корпуса, а диски выполнены в виде концентричных ребер на торце закрепленного на валу ротора, при этом ширина периферийной канавки превышает ширину других канавок, а в стенке входящего в нее ребра выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия.

2. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала по п.1, отличающееся тем, что одна из образующих радиальных отверстий лежит в плоскости дна впадины, образованной между периферийным и следующим за ним ребром, или ниже нее.