ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 1999 года по МПК F16J15/447 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесконтактным уплотнительным устройствам лабиринтного типа для герметизации валов машин.

Из анализа уровня техники известны бесконтактные уплотнения с кольцевыми канавками на наружной поверхности вала (см. кн.: Васильцов Э.А. "Бесконтактные уплотнения", Л., Машиностроение, 1974, с. 14, табл. 1).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является уплотнение (источник тот же, с. 47, рис. 36), содержащее корпус и размещенный с радиальным зазором в цилиндрическом отверстии корпуса вал, на наружной поверхности которого выполнены кольцевые проточки прямоугольного профиля, образующие с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока.

Недостаток устройства - низкая эффективность герметизации в ряде случаев применения: при окружной скорости менее 10 м/с, давлении более 0,5 мПа, при работе на маловязких жидкостях типа керосина.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является усовершенствование конструкции устройства.

Технический результат от использования изобретения заключается в повышении герметизации устройства, в расширении возможностей его применения.

Средство достижения указанного технического результата состоит в том, что в известном устройстве, включающем корпус и размещенный в цилиндрическом отверстии корпуса вал с выполненными на его наружной поверхности кольцевыми цилиндрическими проточками, образующими с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока, зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками, а зоны расширения установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими гофрами с противостоящими торцами смежных втулок.

Доказательство достижения технического результата будет рассмотрено ниже.

Предлагаемое устройство изображено на фиг. 1 (продольный разрез) и фиг. 2 (вид по А на фиг. 1, развертка вала).

Устройство состоит из корпуса 1, в цилиндрическом отверстии 2 которого с радиальным зазором 3 установлен вал 4. На валу 4 закреплены с упором в его бурт 5 и крепежный элемент 6 (например, гайку на валу 4) кольцевые втулки 7, образующие с корпусом 1 зоны сужения 8, и чередующиеся с ними шайбы 9, размещенные между втулками 7 в зонах расширения 10. Шайбы 9 выполнены тонкостенными с гофрированными вдоль окружности торцами. Шайбы 9, одна или несколько, могут иметь различную форму (фиг. 2, варианты исполнения гофрированных шайб 9) - волнообразную, зигзагообразную, пилообразную и пр. Шайбы 9 своими выступами 11 контактируют с противостоящими торцами смежных втулок 7. При этом радиальные размеры втулок 7 и шайбы 9 одинаковы (фиг. 1). Между крепежным элементом 6 и валом 4 установлена регулировочная прокладка 12, обеспечивающая локальное контактирование между собой втулок 7 и шайб 9 с необходимым из конструктивных соображений осевым поджатием после сборки устройства.

Устройство работает следующим образом.

Поток рабочей среды, попадая в зоны расширения 10, изменяет направление движения с образованием вихрей, турбулизируется. Наличие в зонах расширения гофрированных шайб 9 приводит дополнительно к механическому воздействию на шток, поскольку шайбы 9 перекрывают тракт вдоль проточки выступами 11 (гофрами) и выталкивают рабочую среду в зазор 3, аналогично действию центробежного лопаточного аппарата. Это приводит к дополнительному возмущению потока, турбулизации, повышает гидравлическое сопротивление тракта, способствует уменьшению утечки через уплотнение.

Оптимальная конфигурация гофрированных шайб 9 подбирается экспериментально в зависимости от свойств рабочей среды, размеров устройства, оборотов вала, параметров потока и технических требований к уплотнению.

Устройство не представляет технических трудностей для изготовления известными приемами металлообработки (мехобработка, штамповка и др.).

Лабиринтное уплотнение вала относится к бесконтактным уплотнительным устройствам лабиринтного типа для герметизации валов машин. В лабиринтном уплотнении зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками. Зоны расширения образованы установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими смежными гофрами с торцами противостоящих втулок. Изобретение упрощает конструкцию устройства. 2 ил.

Лабиринтное уплотнение вала, включающее корпус и размещенный в цилиндрическом отверстии корпуса вал с выполненными на его наружной поверхности кольцевыми цилиндрическими проточками, образующими с корпусом гидравлический тракт с чередующимися зонами сужения и расширения потока, отличающееся тем, что зоны сужения образованы закрепленными на валу кольцевыми втулками, а зоны расширения - установленными на валу между втулками тонкостенными гофрированными шайбами, локально контактирующими своими гофрами с противостоящими торцами смежных втулок.