Уплотнение вращающегося вала Советский патент 1983 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть исполь зовано в компрессорах и насосах центробежного типа. Известно уплотнение вращающегося вала, содержащее плавающие кольца, установленные на валу с уплотнитель ным зазором в камере корпуса, запол ненной средой под давлением l . Однако такие плавающие кольца ок зывают незначительное демпфирующее действие на вращающийся вал, особен но на маловязкой среде, например во де. Кроме того, при определенных условиях такие кольца подвержены ра диальлым и. угловым автоколебаниям, что приводит к аварийной ситуации центробежной машины в целом. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является уплотнение вращающегося вала, содержащее плава щее кольцо с помещенными в его цилиндрической расточке самоустанавли вающимися колодками, установленное на валу с уплотнительным зазором в камере, заполненной средой под давлениемДанная конструкция обеспечивает . демпфирующее воздействие на вращающийся вал, так как несущие слои колодок обладают высокой жесткостью и демпфированием. При этом обеспечи вается стабильность концентричного положения плавающего кольца относительно вала при работе вхолостую (когда нет поперечных колебаний вала) и под нагрузкой 2 . Недостатком данного уплотнения является то, что колодки закреплены в плавшощем кольце и передают на не окружную силу трения, возникающую при вращении вала и не приносящую поль зы для работы плавающего уплотнения Окружная сила трения оказывает на окружной стопор повышенное динамиче кое.воздействие, в результате чего появляется поперечная сила, отклоняю щая уплотни тельный узел от концентр ного положения, что наиболее сильно проявляется на нестационарных режимах работы машины. Кроме того, при большой центрирующей способности и значительной силе трения в торцовом стыке последний подвергается интенси ному износу, так как уплотнительный узел-постоянно следит за поперечными колебаниями вращающегося вала. Для предотвращения ошибок при сборке гер метизация концов ротора цетробежной машины осуществляется одинаковыми уплотнительными узлами с реверсивными самоустанавливающимися колодками при этом используется принцип безраз личной сборки. Однако, самоустанавли вающаяся колодка обладает наибольшей несущей способностью, когда центры к чания и равнодействующей давления ее совпадают, т.е. когда место закрепления колодки находится в 0,416 ее ,. отсчитывая от выходной кромки. Следовательно, в таком уплотнении реверсивные самоустанавливающиеся колодки работают не в оптимальном режиме, что сказывается на их несущей способности. Все это снижает надежность уплотнения. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения. Поставленная цель достигается тем, что в уплотнении вращающегося вала, содержащем плавающее кольцо с помещенными в его цилиндрической расточке самоустанавливающимися колодками, установленное на валу с радиальным . уплотнительным зазором в камере корпуса, -заполненной средой под давлением, в корпусе закреплен сепаратор, в котором расположены самоустанавливающиеся колодки. Размещение самоустанавливающихся колодок fi сепараторе позволяет разделить силы, возникающие ч колодках. Радиальная подъемная сила передается на плавающее; кольцо и центрирует его, а окружная сила трения передается на сепаратор, имеющий жесткую связь с неподвижным корпусом. При этом появляются дополнительные поверхности сухого трения колодок и сепаратора, способствующие Лучшему демпфированию поперечных колебаний вала. В этом случае износ дополнительных поверхностей трения не влияет на герметичность у плотнения, что повышает надежность узла. На фиг. 1 представлено уплотнение, в котором сепаратор закреплен в корпусе, разрез; на фиг. 2 - то же, вариант разреза; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2. Уплотнение вращающегося вала содержит плавающее кольцо 1, установленное на валу 2 с радиальньам зазором 3. Самоустанавливающиеся колодки 4 расположены в сепараторе 5 и помещены в цилиндрическую расточку плавающего кольца 1. При сборке заплечики 6 предохраняют колодки 4 от выпаания из сепаратора 5. Этот узел помещен в камеру 7 корпуса 8. Камера 7 заполнена средой под давлением. Сепаратор 5 жестко закреплен в корпусе 8 (фиг. 1) штифтами 9. Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом. При вращении вала уплотняемая среда, подаваемс1Я под давлением, дросселируется в уплотнительном зазоре 3, а в самоустанавливающихся колодках 4 возникают несущие гидродинамические слои. Согласно принципу действия колодок 4 в них образуются радиальные гидродинамические силы и окружные сиJST трения. Радиальные несущие силы, функциональное назначение которых ста билизировать концентричное положение уплотнительного узла относительно вращающегося вала 2, передаются на плавающее кольцо 1. Окружные силы трения, не являющиеся полезными, пере даются на сепаратор 5, который жестко закреплен в корпусе 8, Дополнительные поверхности сухого трения колодок 4 и сепаратора 5 способствуют лучшему демпфированию поперечных колебаний вала 2. Кроме того, гидродинамически нагруженные самоустанавливающиеся колодки 4 прижимаются к поверхности цилиндрической расточки плавающего кольца 1. Так как колодки 4 в окружном направлении зафиксированы сепаратором 5 и под действием несущих гидродинамических слоев разжимают плавающее кольцо 1, то последнему окружной cjonop не нужен. Так как колодки 4 не застопорены по поверхностям качания и сами устанавливаются в оптимальном положении, то у них сохраняется наибольшая несущая способность при любом режиме работы и обеспечивается принцип безразличной сборки. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности за счет повышенного демпфирования вала и повышения долговечности за счет уменьшения износа торцовых уплотнительных поверхностей.

-г

фиг.1