Уплотнение с плавающим кольцом Советский патент 1984 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к уплотнениям с плавающими кольцами, устанавливаемым в насосах, турбинах и др, подобных агрегатах.

Известно уплотнение с плавающим кольцом, в котором плавающее кольцо имеет цилиндрический компенсационный ус, выходящий из камеры уплотнения в сторону дренажной камеры. Выполнение кольца с компенсационным усом обеспечивает смещение центра жесткости кольца к дренажной камере Равнодействуквдая сила, действующая относительно смещенного центра жесткости, создает опрокидывающий момент, препятствующий несшФ1етричной деформации кольца l.

Недостатком известного уплотнени является необходимость увеличения диаметра рабочего торца, что при больших перепадах давлений увеличивает силу прижатия кольца к корлусу и исключает возможность самоустанавливаться кольцу под действием радиальных гидродинамических сил, т.е. теряется основное качество уплотнений такого типа и снижается его работоспособность. Кроме того, введение компенсационного уса увеличивает габариты и массу уплотнения, что усложняет уплотнительную систему .

Цель изобретения - повышение динамической устойчивости и надемсности работы кольца путем обеспечения постоянства радиального зазора в широком диапазоне изменения нагрузки при минимально возможных габа ритазс кольца.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнении с плавающим кольцом, содержащем корпус с камеро уплотнения и кольцо, охватывающее вал, в плавающем кольце с внешней цилиндрической поверхности выполнены глухие каналы, равнорасположенны по окружностям, расстояние мезвду которыми уменьшается по направлению к входному каналу уплотнительной камеры, а в двух торцовых стенках этой камеры выполнены равнорасположенные по окружности на определенно радиусе глухие отверстия, в которые вставлены подпружиненные поршни, имеющие каналы, соединяющие камеру уплотнения с полостями за поршнями.

Это позволяет повысить динамическую устойчивость и надежность работ кольца при меньших осевых и радиальных габаритах в широком диапазоне рабочих параметров.

На фиг. 1 показано уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Камера 1 уплотнения соединена через канал 2 со средой высокого давления, а через канал 3-е дренажной системой. В кольцевой камере 1 установлено кольцо 4, охватывающее вал 5. В стенках 6 и 7 камеры 1 выполнены равнорасположенные по окружности глухие отверстия 8, в которые вставлены пружины 9 и поршни 10, упирающиеся в торцы кольца 4 и имеющие каналы 11, соединяющие камеру 1 с глухими отверст иями 8. Кольцо 4 имеет также глухие сверления 12 в несколько рядов (фиг. 2), густота которых увеличивается по ширине кольца в направлении к каналу 2 высокого давления. Кольцо 4 имеет бурт 13, в котором выполнена кольцевая камера 14, соединенная с каналом 2 через сверления 15.

При вращении вала агрегата (насоса, турбины) в полости перед уплотнением (канал 2) повышается давление рабочей среды и реализуется утечка по зазору между кольцом 4 и валом 5 в дренажную полость по каналу 3. Под действием нагрузок, обусловленных действием сил давления, кольцо испытает сжимающее усилие. Несколько рядов глухих каналов, выполненных в кольце 4 обеспечивают смещение его центра жесткости к рабочему торцу бурта 13, вследствие чего уменьшается или полностью исключается опрокидывающий момент, возникающий из-за несовпадения плоскости приложения равнодействующей радиальной силы и плоскости расположения центра жесткости сечения кольца и приводящий к несимметричной деформации Кольца. Тем самым обеспечивается минимальная деформация кольца и постоянство рабочего зазора в широком диапазоне изменения нагрузки при минимальных габаритах кольца 4 .

Наличие подпружиненных поршней 10 иcклJ чaeт вибрационный наклеп торцов кольца 4 и обеспечивает осевую устойчивость кольца. В работе смещение кольца или его перекос под действием вибрации происходит с соответствующим перемещением поршней.

Благодаря жиклирующим отверстиям перемещение поршней задемпфировано, что исключает ударное взаимодействие рабочего бурта 13 кольца со стенкой корпуса, а также возбуждение резонансных колебаний кольца в широком диапазоне режимов работы. Наличие пружин 9 обеспечивает в процессе работы возврат поршней в рабочее положение и взаимное уравновешивание осевых сил от поршней, действующих на кольцо.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности работы кольца за счет уменьшения деформации плавающего кольца и сохранении постоянства рабочего зазора в широком диапазоне изменения нагрузки. Кроме того, повышена динамическая устойчивость кольца.

.Вид А

О

О

:-:

f О - Ь

-)-.

Фие.2

УПЛОТНЕНИЕ С ПЛАВАЮЩИМ КОЛЬЦОМ, содержащее корпус с камерой уплотнения и кольцо, охватыва- индее вал, отличающееся тем, что, с целью повышения динами-ческой устойчивости и нгщежности работы кольца в широком диапазоне рабочих параметров, в плавающем кольце с внешней цилиндрической поверхности выполнены глухие каналы, равнорасположенные по окружностям, расстояние между которыми уменьшается по направлению к'входному каналу камеры, а в двух торцовых стенках этой камеры выполнены равнорасположенные по окружности вблизи периферийной части кольца глухие отверстия, в которые установлены подпружиненные поршни, имеющие каналы, соединяющие камеру уплотнения с полостями за поршнями.с 9П15(Л*vjсо соNDСОФиг.1