ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1996 года по МПК F16J15/447 

Изобретение относится к технике герметизации вращающихся валов гидромашин, а именно к бесконтактным уплотнениям лабиринтного типа.

Известны осевые лабиринтные уплотнения с цилиндрическими канавками на валу (кн. Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения. Л. Машиностроение, 1974, с.14).

Наиболее близким техническим решением является лабиринтное уплотнительное устройство (авт.св. ЧССР, 47 f 26 F16 j 15/50, N 157505, опубл. 15.04.75 г. ), содержащее корпус и размещенный в нем вал с кольцевыми выступами (канавками), образующими с корпусом чередующиеся зоны сужения и расширения потока, причем предложено скруглять внешние грани кольцевых выступов. Описанное устройство неэффективно при невысоких оборотах вала и повышении перепада давления, поскольку устройство относится к уплотнениям статического действия, т.е. не оказывает при работе силового воздействия на поток и не обеспечивает увеличения турбулизации жидкости.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, позволяющего устранить указанные недостатки.

Технический результат от использования предлагаемого уплотнения состоит в повышении эффективности герметизации.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном устройстве, включающем вал с выполненными на нем кольцевыми канавками, образующими с охватывающим вал корпусом чередующиеся зоны сужения и расширения потока, поверхности днищ канавок расположены эксцентрично относительно наружной поверхности вала, причем величина эксцентриситетов различна по оси и/или окружности, а эксцентричное смещение поверхностей днищ ориентировано по винтовой линии.

Доказательство достижения технического результата будет рассмотрено ниже.

На фиг.1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг.2 то же,поперечный разрез по А-А на фиг.1.

Сущность устройства заключается в увеличении турбулизации потока жидкости и гидравлического сопротивления тракта между валом и корпусом посредством динамического воздействия на жидкость, а также в реализации эффекта винтового уплотнения при ориентации эксцентричного смещения поверхностей днищ по винтовой линии (кн. Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник под ред. Голубева А.И. Кондакова Л.А. М.Машиностроение, 1986, с.407, рис. 12.7).

Устройство состоит из корпуса 1 и вала 2 с выполненными на нем кольцевыми канавками 3, например, прямоугольного профиля с днищами 4. В общем случае размеры поверхностей днищ 4 и форма профиля поперечного сечения канавок 3 могут быть различными. На фиг.1,2 показаны днища 4, поверхности которых выполнены цилиндрическими с одинаковым диаметром d. Особенностью конструкции является то, что поверхности днищ 4 канавок 3 выполнены с эксцентриситетом ε относительно оси вала 2, причем величина эксцентриситетов различна по оси и/или окружности. При этом эксцентричное смещение поверхностей днищ ориентировано по винтовой линии.

Уплотнение работает следующим образом. При вращении вала 2 канавки 3 с поверхностью днищ 4, расположенной эксцентрично относительно наружной поверхности вала, оказывают силовое воздействие на жидкость как своеобразные лопатки по типу лопастей центробежных машин. Поскольку величина эксцентриситетов различна по оси и/или окружности, процессы, происходящие в смежных зонах сужения-расширения потока, также различны. Это обстоятельство приводит к столкновению струй в тракте, дополнительному вихреобразованию и турбулизации, что увеличивает гидравлическое сопротивление тракта. Когда эксцентричное смещение поверхностей днищ ориентировано по винтовой линии, имеет место своеобразное винтовое уплотнение. При этом направление такой винтовой линии должно быть таким, чтобы создавалось противодавление потоку жидкости, что достигается известным способом (с учетом направления вращения вала 2 и направления перепада давления на уплотнении). Оба указанных конструктивных мероприятия способствуют повышению гидравлического сопротивления тракта и эффективности герметизации. Уплотнение может быть изготовлено известными технологическими приемами.

Использование: в герметизации вращающихся валов. Сущность изобретения: днище кольцевых канавок эксцентричны относительно оси вала. Векторы эксцентриситетов днищ смежных канавок различны по величине и/или направлению. В частном случае исполнения ориентированы по винтовой линии. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Лабиринтное уплотнение, включающее вал с выполненными на нем кольцевыми канавками, образующими с охватывающим вал корпусом чередующиеся зоны сужения и расширения потока, отличающееся тем, что поверхности днищ канавок расположены эксцентрично относительно наружной поверхности вала, причем величина эксцентриситетов различна по оси и/или окружности. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что эксцентричное смещение поверхностей днищ ориентировано по винтовой линии.