УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ, В ЧАСТНОСТИ УПЛОТНЕНИЕ ДЕЙДВУДНОЙ ТРУБЫ ДЛЯ СУДОВ Российский патент 2004 года по МПК F16J15/16 

Изобретение относится к уплотнительному устройству для вращающихся валов, в частности уплотнению дейдвудной трубы для гребных валов судов, которое граничит с одной стороны с жидкой внешней средой, а с другой стороны - с жидким смазочным средством для смазки подшипника вала и у которого уплотнительные кольца, такие как манжетные уплотнения, соответственно зажаты между кольцевыми деталями, между уплотнительными кольцами выполнены кольцевые камеры для смазочного средства, а перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника вала расположена камера для смазочного масла, которая замыкает рабочую втулку вращающегося вала.

Уплотнительные устройства этого рода известны во множестве вариантов выполнения.

Из US 3847453 известно уплотнительное устройство для вращающихся валов, в частности уплотнение дейдвудной трубы для гребных валов судов, которое граничит с одной стороны с жидкой внешней средой, а с другой стороны с жидким смазочным средством для смазки подшипника вала и у которого уплотнительные кольца, такие как манжетные уплотнения, соответственно зажаты между кольцевыми деталями, между уплотнительными кольцами выполнены кольцевые камеры для смазочного средства, а перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника вала расположена камера для смазочного масла, которая замыкает рабочую втулку вращающегося вала.

На практике оказалось, что во время эксплуатации в результате колебаний вала соответствующая рабочая втулка движется возвратно-поступательно. Так, у крупнотоннажных судов возникают колебания с частотой около 11 Гц. При этом в камере для смазочного масла в относительно короткое время возникают повышенное и пониженное давление, поскольку выравнивание давления через подшипник дейдвудной трубы и трубопроводы до резервуара невозможно.

Повышенное или пониженное давление в камере для смазочного масла воздействует поэтому на уплотнительные кольца очень сильно. Тем самым, часто возникают большие потери масла в дейдвудную трубу. Из-за высокой нагрузки на уплотнения зачастую происходят функциональные сбои.

Задачами настоящего изобретения являются усовершенствование родового выполнения, минимизация простым образом возникающих колебаний давления масла и предотвращение за счет этого возникающих функциональных сбоев.

Эта задача в уплотнительном устройстве для вращающихся валов, в частности уплотнении дейдвудной трубы для гребных валов судов, которое граничит с одной стороны с жидкой внешней средой, а с другой стороны с жидким смазочным средством для смазки подшипника вала и у которого уплотнительные кольца, такие как манжетные уплотнения, соответственно зажаты между кольцевыми деталями, между уплотнительными кольцами выполнены кольцевые камеры для смазочного средства, а перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника вала расположена камера для смазочного масла, которая замыкает рабочую втулку вращающегося вала, согласно изобретению решается тем, что возникающие колебания давления в камере для смазочного масла за счет осевых колебаний вала через поверхность кольцевого поршня рабочей втулки посредством датчика для регистрации изменений давления подают в качестве действующего значения к компараторному элементу, который нагружает управляющий элемент, такой как напорный клапан, для осуществления управления степенью заполнения раздувающегося тела в форме кольцевого шланга, причем раздувающееся тело воздействует на камеру для смазочного масла и нагружает объем камеры для смазочного масла с фазовым сдвигом примерно на 180^o относительно принятого импульса давления для установления минимизированного колебания давления в камере для смазочного масла.

Датчик установлен в камере для смазочного масла и/или осевое колебание вала через измерительный фланец с соответствующим измерительным датчиком поступает к компараторному элементу для регистрации действующего значения.

Раздувающееся тело расположено в кольцевой камере перед уплотнением со стороны подшипника вала перед камерой для смазочного масла и сообщено через масляный канал с камерой для смазочного масла.

Раздувающееся тело выполнено с возможностью нагружения с одной стороны и воздействия на камеру для смазочного масла горизонтально или вертикально.

Раздувающееся тело для приема смазочного масла образует приемную камеру и своей закрытой обратной стороной выполнено с возможностью нагружения с трех сторон в управляемой камере в качестве управляемой напорной камеры.

Компараторный элемент выполнен в виде регулятора с заранее заданной управляющей величиной, и регулятор и управляющий элемент образуют исполнительное звено цепи регулирования. Возникающие колебания давления в камере для смазочного масла за счет осевых колебаний вала через поверхность кольцевого поршня рабочей втулки посредством датчика для регистрации изменений давления подают в качестве действующего значения к компараторному элементу, который нагружает управляющий элемент, такой как напорный клапан, для осуществления управления степенью заполнения раздувающегося тела в форме кольцевого шланга, причем раздувающееся тело воздействует на камеру для смазочного масла и нагружает объем камеры для смазочного масла с фазовым сдвигом примерно на 180^o относительно принятого импульса давления, с тем чтобы установить минимизированное колебание давления в камере для смазочного масла.

За счет этого, благодаря управляемому раздувающемуся телу, достигается то, что возникающие колебания давления масла в виде синусоидального колебания через встречное управление создают выравнивание. Раздувающееся тело достигает максимума или минимума всегда тогда, когда давление масла в камере достигает соответственно минимума или максимума. Масло, вытесненное поверхностью кольцевого поршня рабочей втулки, воспринимается, тем самым, объемом раздувающегося тела.

Предпочтительное выполнение состоит в том, что датчик установлен в камере для смазочного масла и/или осевое колебание вала через измерительный фланец с соответствующим измерительным датчиком подают к компенсационному элементу для формирования фактического значения.

Оптимальное выполнение состоит в том, что раздувающееся тело расположено в кольцевой камере перед уплотнением со стороны подшипника вала перед камерой для смазочного масла и сообщено через масляный канал с камерой для смазочного масла.

Далее предусмотрено, что раздувающееся тело выполнено с возможностью нагружения с одной стороны и воздействует на камеру для смазочного масла горизонтально или вертикально.

В качестве альтернативы этому предложено, что раздувающееся тело для приема смазочного масла образует приемную камеру и своей закрытой обращенной в противоположное направление стороной выполнено с возможностью нагружения с трех сторон в управляемой камере в качестве управляемой напорной камеры.

Для дальнейшего усовершенствования и оптимизации предусмотрено, что компараторный элемент выполнен в виде регулятора, которому задают управляющую величину, и регулятор и управляющий элемент образуют исполнительное звено цепи регулирования.

Примеры выполнения устройства согласно изобретению схематично изображены на чертеже, на котором представлено:
- фиг.1: уплотнение дейдвудной трубы;
- фиг.2: камера для смазочного масла с разными вариантами выполнения раздувающихся тел.

В изображенном устройстве гребной вал 1 рабочей втулкой 3 жестко соединен через фланец 2 с гребным винтом (не показан), причем рабочая втулка 3 одним концом погружена в забортную воду, а на другом конце замыкает камеру 7 для смазочного масла подшипника вала поверхностью 6 кольцевого поршня. К рабочей втулке 3 известным образом прилегают на расстоянии друг от друга четыре кольцеобразных манжетных уплотнения 4.

Манжетные уплотнения 4 опираются на расположенные рядом друг с другом кольцевые детали 20, причем соседние с камерой 7 для смазочного масла кольцевые детали закреплены на основании 15 штевня.

Подача масла к уплотнению происходит в этом случае из резервуара 18 в зоне манжетных уплотнений 4 и из резервуара 16 в зоне рабочей втулки 8 дейдвудной трубы.

В выполнении по фиг.1 в граничащей зоне камеры 7 для смазочного масла между кольцевыми деталями 20 выполнена кольцевая камера 9, содержащая масляный канал 5 к камере 7 для смазочного масла и раздувающееся тело 19 в форме кольцевого шланга, выполненное с возможностью нагружения с одной стороны.

Раздувающееся тело 19 связано трубопроводом 17 через напорный клапан 14 с источником 13 давления с возможностью управления и содержит вытяжку 24.

В камере 7 для смазочного масла с соответствующим раздувающимся телом 19 установлен датчик 21, который регистрирует возникающие колебания давления и подает их к компараторному элементу 12, а компараторный элемент 12 соответственно управляет напорным клапаном 14 для регулирования раздувающегося тела 19.

Колебания давления масла, измеренные датчиком 21 в камере 7, представляют собой, как правило, синусоидальные колебания. Колебания давления масла в виде синусоидальных колебаний в качестве действующих значений направляют через компараторный элемент 12 к напорному клапану 14. В компараторном элементе 12 осуществляют, однако, фазовый сдвиг примерно на 180^o, так что давление в раздувающемся теле 19 достигает максимума или минимума всегда тогда, когда давление масла в камере 7 достигает соответственно минимума или максимума. Масло, вытесненное поверхностью 6 кольцевого поршня рабочей втулки 3, воспринимается, таким образом, объемом раздувающегося тела 19.

Через компараторный элемент 12 фазовое положение между осевыми колебаниями гребного вала 1 и установленным давлением смещается в раздувающемся теле 19, пока измеренные датчиком 21 колебания давления не достигнут минимума.

Раздувающееся тело 19 может быть нагружено газами разного рода, например азотом.

Дополнительно можно непосредственно регистрировать действующее значение осевых колебаний гребного вала 1 и подавать к компараторному элементу 12. Для этого гребной вал 1 содержит измерительный фланец 10 с соответствующим датчиком 11 колебаний.

На фиг.2 с камерой 7 для смазочного масла взаимодействуют разные раздувающиеся тела 19,19',22, 22', причем обычно установлено только одно раздувающееся тело 19, 22. Раздувающиеся тела 22, 22' образуют при этом приемную камеру для смазочного масла и своей закрытой обращенной стороной выполнены с возможностью нагружения с трех сторон в управляемой камере 23 в качестве управляемой напорной камере.

Изобретение относится к уплотнительному устройству для вращающихся валов. В уплотнительном устройстве для выравнивания возникающих колебаний давления в камере для смазочного масла осуществляют компенсацию. При этом изменение давления регистрируют датчиком и это действующее значение подают на компараторный элемент. Этот компараторный элемент управляет напорным клапаном для управления степенью заполнения раздувающегося тела в виде кольцевого шланга. Раздувающееся тело воздействует на объем камеры для смазочного масла. За счет фазового сдвига на 180^o относительно возникающего импульса давления при увеличении объема раздувающегося тела устанавливается минимизированное колебание давления в камере для смазочного масла. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Уплотнительное устройство для вращающихся валов, в частности уплотнение дейдвудной трубы для гребных валов судов, которое граничит с одной стороны с жидкой внешней средой, а с другой стороны - с жидким смазочным средством для смазки подшипника вала и у которого уплотнительные кольца, такие как манжетные уплотнения, соответственно зажаты между кольцевыми деталями, между уплотнительными кольцами выполнены кольцевые камеры для смазочного средства, а перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника вала расположена камера для смазочного масла, которая замыкает рабочую втулку вращающегося вала, отличающееся тем, что возникающие колебания давления в камере (7) для смазочного масла за счет осевых колебаний вала (1) через поверхность (6) кольцевого поршня рабочей втулки (3) посредством датчика (21) для регистрации изменений давления подают в качестве действующего значения к компараторному элементу (12), который нагружает управляющий элемент, такой как напорный клапан (14), для осуществления управления степенью заполнения раздувающегося тела (19) в форме кольцевого шланга, причем раздувающееся тело (19) воздействует на камеру (7) для смазочного масла и нагружает объем камеры (7) для смазочного масла с фазовым сдвигом примерно на 180° относительно принятого импульса давления для установления минимизированного колебания давления в камере (7) для смазочного масла.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик (21) установлен в камере (7) для смазочного масла и/или осевое колебание вала (1) через измерительный фланец (10) с соответствующим измерительным датчиком (11) поступает к компараторному элементу (12) для регистрации действующего значения.3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что раздувающееся тело (19) расположено в кольцевой камере (9) перед уплотнением (4) со стороны подшипника вала перед камерой (7) для смазочного масла и сообщено через масляный канал (5) с камерой (7) для смазочного масла.4. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что раздувающееся тело (19) выполнено с возможностью нагружения с одной стороны и воздействия на камеру (7) для смазочного масла горизонтально или вертикально.5. Устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что раздувающееся тело (22) для приема смазочного масла образует приемную камеру, и своей закрытой обратной стороной выполнено с возможностью нагружения с трех сторон в управляемой камере (23) в качестве управляемой напорной камеры.6. Устройство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что компараторный элемент (12) выполнен в виде регулятора с заранее заданной управляющей величиной, и регулятор и управляющий элемент (14) образуют исполнительное звено цепи регулирования.