ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2001 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а более конкретно к торцовым уплотнениям вращающихся валов газ-жидкость.

Известна конструкция торцового уплотнения, содержащего вращающееся контртело и уплотнительное кольцо с корпусом [1].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является повышенный износ уплотнительного кольца из-за необходимости прижимать его силой пружины к контртелу для уменьшения утечки.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности торцового уплотнения за счет разделения контртела и уплотнительного кольца газовой пленкой при помощи аэростатического газового подшипника и центробежной сепарации газа в лабиринте уплотнения, питающего уплотнение и газовый подшипник.

Сущность технического решения заключается в том, что в торцовом уплотнении, содержащем вращающееся контртело, уплотнительное кольцо с корпусом, согласно изобретению на входе в уплотнение расположен лабиринт с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта, при этом на рабочей поверхности уплотнительного кольца имеется три плоских кольцевых пояска, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, а полость сброса отделена от жидкостной полости вторичными уплотнительными кольцами.

Расположение на входе в уплотнение лабиринта с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта, позволяет исключить проникновение грязного газа за счет выступа на корпусе, а также препятствует увеличению зазора между уплотнительным кольцом и контртелом за счет понижения давления за гребешком.

Выполнение на рабочей поверхности уплотнительного кольца трех плоских кольцевых поясков, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, позволяет в одной уплотнительной паре: уплотнительное кольцо и контртело, разделить полость жидкости и газа и создать на поверхности уплотнительной пары газовый подшипник, независимый от уплотняемых полостей и разделяющий уплотнительные поверхности тонкой газовой пленкой, препятствующей износу уплотнения.

Отделение полости сброса от жидкостной полости вторичными резиновыми уплотнительными кольцами позволяет защитить полость сброса от проникновения жидкости.

На фиг.1 изображен общий вид торцового уплотнения; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Торцовое уплотнение содержит контртело 1, лабиринт 2, уплотнительное кольцо 3, корпус уплотнительного кольца 4, волнистую пружину 5, штифты 6, фиксирующие уплотнительное кольцо, резиновые уплотнительные кольца 7. Уплотнение имеет полость уплотняемого газа 8, полость уплотняемой жидкости 9, полость сброса утечек 10, полости питания аэростатического подшипника 11, полость питания газового уплотнения 12, полость разгрузки уплотнительного кольца 13. На лабиринте 2 выполнены наклонные пазы 14 и гребешки 15. Уплотнение содержит вал 16, кольцевые каналы 17 и три кольцевых пояска 18. У внутреннего диаметра лабиринта 2 имеется узкая щель 19, в контртеле выполнены каналы 20, а в теле уплотнительного кольца - каналы 21. Уплотнительный поясок 18 на наружном диаметре является торцовым уплотнительным пояском жидкости 22. На корпусе 4 уплотнительного кольца 3 имеется выступ 23, перекрытый наклонными пазами 14 лабиринта 2, и стенка лабиринта 24 имеет диаметр, больший диаметра выступа 23, что препятствует проникновению грязного газа. На лабиринте 2 имеется гребешок 25, установленный с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу 3 и препятствующий увеличению зазора между уплотнительным кольцом 3 и контртелом 1 за счет понижения давления за гребешком. Аэростатический подшипник 26 расположен на среднем кольцевом пояске 18 между газовым 18 и жидкостным 22 уплотнительными поясками и разделены между собой кольцевыми каналами 17. На лабиринте 2 выполнены радиальные каналы 27.

Работает устройство следующим образом. Уплотняемый газ поступает к наклонным пазам 14 лабиринта, где происходит сепарация грязи, далее меньшая часть газа проходит к гребешкам 15 лабиринта 2, большая часть в полость между лабиринтом 2 и валом 16 и по радиальным каналам 27 поступает к пояску 18 газового торцового уплотнения. Часть газа из полости между лабиринтом 2 и валом 16 отбирается узкой щелью 19 у внутреннего диаметра лабиринта (с целью дополнительной антигрязевой защиты) для питания аэростатического подшипника 26 по каналам 20 в контртеле 1. Утечки газа после аэростатического подшипника 26 сбрасываются по кольцевым каналам 17 на рабочем торце уплотнительного кольца 3 и каналам 21 в теле уплотнительного кольца в полость сброса 10. Уплотняемая жидкость поступает к торцовому уплотнительному бурту жидкости 22 и по каналам 21 в теле уплотнительного кольца сбрасывается в полость сброса 10. Полость сброса 10 защищена от проникновения газа и жидкости вторичными резиновыми уплотнительными кольцами 7.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность уплотнения путем разделения трущихся поверхностей газовой пленкой и центробежной грязеочисткой уплотняемого газа.

Источники информации
1. П.И.Орлов. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1988 г., стр. 486, рис. 654 - прототип.

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а более конкретно к торцовым уплотнениям вращающихся валов газ-жидкость. Торцовое уплотнение содержит вращающееся контртело, уплотнительное кольцо с корпусом. На входе в уплотнение расположен лабиринт с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта. На рабочей поверхности уплотнительного кольца имеется три плоских кольцевых пояска, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, а полость сброса отделена от жидкостной полости вторичными уплотнительными кольцами. Изобретение позволяет повысить надежность торцового уплотнения за счет разделения контртела и уплотнительного кольца газовой пленкой при помощи аэростатического газового подшипника и центробежной сепарации газа в лабиринте уплотнения, питающего уплотнение и газовый подшипник. 2 ил.

Торцовое уплотнение, содержащее вращающееся контртело, уплотнительное кольцо с корпусом, отличающееся тем, что на входе в уплотнение расположен лабиринт с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта, при этом на рабочей поверхности уплотнительного кольца имеется три плоских кольцевых пояска, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, а полость сброса отделена от жидкостной полости вторичными уплотнительными кольцами.