УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 1998 года по МПК F16J15/34 B63H23/36 

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано на судах, а также в общем машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов.

Известны уплотнения гребных валов, включающие эластичные уплотнительные элементы в виде манжет, закрепленных на корпусе и контактирующих с валом. Эластичные элементы при этом подпружинены (авторское свидетельство N 232784, F 16 J 15/54; авторское свидетельство N 318766, F 16 J 15/18).

Однако эти известные уплотнения недолговечны при воздействии на них динамических нагрузок, возникающих при переменных скоростях и направлениях вращения гребного вала из-за износа уплотнительных поверхностей, их перегреве и т.д.

Известно также уплотнение гребного вала в виде упорного кольца и эластичного уплотнительного элемента, образующих своими боковыми стенками торцевое уплотнение. Упорное кольцо расположено со стороны гребного винта и закреплено на гребном валу, а эластичный элемент находится со стороны подшипника и закреплен на неподвижных деталях. Эластичный элемент может также содержать пластинчатую пружину (патент Японии N 53-36673, F 16 J 15/54).

Но это известное уплотнение может воспринимать радиальные перемещения гребного вала и не предназначено для восприятия больших осевых перемещений вала.

Известно уплотнение гребного вала по авторскому свидетельству N 1691224, включающее упорное вращающееся кольцо и подпружиненный эластичный уплотнительный элемент, представляющий собой кольцо, на рабочей поверхности которого выполнены серповидные канавки, обеспечивающие смазку и отвод тепла из зоны трения.

Однако эффективность работы серповидных канавок недостаточно высока из-за невысокой скорости потока прокачиваемой через них жидкости.

Изобретение решает задачу повышения надежности уплотнения.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнении, содержащем основное уплотнение, силовой эластичный элемент с зажимным разъемным кольцом и уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным антифрикционным кольцом, и аварийное уплотнение, вращающееся антифрикционное уплотнительное кольцо выполнено в виде импеллера, образованного просверленными в указанном кольце радиальными и осевыми каналами, а в невращающемся антифрикционном уплотнительном кольце выполнены циркуляционные каналы, при этом аварийное уплотнение выполнено состоящим по крайнем мере из двух металлических колец и помещенного между ними эластичного антифрикционного кольца и установлено в кольцевом выступе дейдвудной трубы с зазором по отношению к гребному валу.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен продольный разрез уплотнения, установленного на валу; на фиг. 2 - соединение аварийного уплотнения с основным.

К дейдвудной трубе 1 болтами крепится промежуточное кольцо 2 с корпусом уплотнения 3, в котором закреплены невращающееся антифрикционное кольцо 4 с каналами 5 и аварийное уплотнение 6. От проворачивания невращающееся кольцо 4 удерживается штифтами 7.

На гребном валу 8 устанавливается силовой эластичный элемент 9, на котором на штифтах 10 закрепляется вращающееся кольцо 11 с выполненными в нем радиальными и осевыми каналами, выполняющее функции импеллера 12.

Силовой эластичный элемент 9 закрепляется на гребном валу 8 зажимным разъемным кольцом 13, стягиваемым болтами 14.

В уплотнении предусмотрено несъемное нажимное устройство, состоящее из шпилек 15, нажимного кольца 16 и гаек 17, 18, 19.

Аварийное уплотнение 6 состоит из опорного кольца 20, нажимного кольца 22, эластичного уплотнительного кольца 21 и болтов 23.

Установочный натяг эластичного силового элемента 9 обеспечивается путем перемещения нажимного кольца 16 по шпилькам 15 до упора в зажимное кольцо 13, при этом гайки 18 сворачиваются до упора, а гайки 10 вплотную прижаты к нажимному кольцу 16. Отдав болты 14 гайками 19, перемещают нажимное кольцо 16 вместе с зажимным кольцом 13 и силовым эластичным элементом 9 по оси вала на заданную величину, затем стягивают болтами 14 зажимное кольцо 13 с усилием, исключающим перемещение силового эластичного элемента 9 вместе с зажимным кольцом 13 в обратном направлении: нажимное устройство устанавливают в исходное положение и стопорят от перемещения гайками 18.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении гребного вала 8 вместе с ним вращается силовой эластичный элемент 9, уплотнительное кольцо 11 и зажимное кольцо 13. Рабочая жидкость по каналам импеллера 12 подводится к уплотняющим поверхностям колец и смазывает их. При совмещении отверстий импеллера 12 с каналами 5 в невращающемся кольце 4 происходит промывка каналов импеллера от механических примесей и сброс тепла во внутреннюю полость между валом и уплотнением, т.е. осуществляется циркуляция воды в уплотняющей внутренней полости. Интенсивность циркуляции зависит от количества каналов импеллера, отверстий в неподвижном кольце и частоты вращения вала.

При отказе основного уплотнения и невозможности остановки гребного вала для восстановления утраченного установочного натяга силового элемента (штормовые условия, проход судна узкостями и т.д. вводится в действие аварийное уплотнение 5. Для этого крест накрест вворачиваются в нажимное кольцо 22 болты 23, что приводит к сжатию эластичного уплотнительного кольца 21 и уменьшению его внутреннего диаметра до диаметра вала. Сжатие эластичного уплотнительного кольца 21 производится до тех пор, пока протечки воды не уменьшатся до приемлемого в эксплуатации значения.

Аварийное уплотнение предназначено для кратковременной работы, поэтому при первой возможности необходимо восстановить герметичность основного уплотнения, а аварийное установить в исходное положение, путем ослабления сжатия эластичного уплотнительного кольцам 21 до нулевого значения с помощью болтов 23.

При установке уплотнения в кормовой части гребного вала штатное нажимное устройство не устанавливается.

Преимуществами заявляемой конструкции уплотнения являются следующие:
- благодаря наличию импеллера, увеличивающего скорость потока прокачиваемой через каналы жидкости, повышается эффективность охлаждения и отвода тепла из зон трения;
- наличие дополнительного аварийного уплотнения, входящего в состав основного, повышает надежность уплотнения в аварийных ситуациях;
- выполнение силовым элементом одновременно функций силовой пружины и вращающегося корпуса уплотнения упрощает конструкцию уплотнения в целом и повышает его надежность вследствие исключения специального прижимного узла.

Таким образом, заявляемая конструкция уплотнения вала обладает повышенной надежностью по сравнению с известными аналогичными уплотнениями.

Уплотнение вала может быть использовано на судах, а также в общем машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов. Уплотнение содержит основное уплотнение, силовой эластичный элемент с зажимным разъемным кольцом и уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным антифрикционным кольцом, и аварийное уплотнение. Вращающееся антифрикционное уплотнительное кольцо выполнено в виде импеллера, образованного просверленными в указанном кольце радиальными и осевыми каналами. В невращающемся антифрикционном уплотнительном кольце выполнены циркулярные каналы. Аварийное уплотнение выполнено по крайней мере из двух металлических колец и помещенного между ними эластичного антифрикционного кольца и установлено в кольцевом выступе дейдвудной трубы с зазором по отношению к гребному валу. Изобретение решает задачу повышения надежности уплотнения. 2 ил.

Уплотнение вала, например, гребного, содержащее основное уплотнение, силовой эластичный элемент с зажимным разъемным кольцом и уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным антифрикционным кольцом, и аварийное уплотнение, отличающееся тем, что уплотнительное вращающееся антифрикционное кольцо выполнено в виде импеллера, образованного просверленными в указанном кольце радиальными и осевыми каналами, а в невращающемся уплотнительном антифрикционном кольце выполнены циркуляционные каналы, при этом аварийное уплотнение выполнено состоящим по крайней мере из двух металлических колец и помещенного между ними эластичного антифрикционного кольца и установлено в кольцевом выступе дейдвудной трубы с зазором по отношению к гребному валу.