Контактное уплотнение Советский патент 1984 года по МПК F16J15/26 

Изобретение относится к уплотнительной технике. Известно контактное уплотнение, содержащее установленные в корпусе и зафиксированные от проворота сегментные кольца со смещенными в окру ном направлении стыками Cl J Недостатком уплотнения является наличие радиальной утечки через сты сегментов второго кольца сверху. Известно также контактное уплотнение, содержащее вал, установленно в корпусе и зафиксированное от проворота сегментное кольцо, вьтолненное из отдельных сегментов со смеще ными в окружном направлении стыками снабженное уплотнителем стыков, который выполнен в виде гибкой сплошн втулки, изгибаемой при установке на выступах сегментов С 2. Недостатками известного контактн го уплотнения являются большая тру доемкость в изготовлении и низкая н дежность при увеличении динамически нагрузок, воздействуюп:1их на уплотни тель, вследствие чего происходит раскрытие стыков между сегментами и торцом корпуса. Цель изобретения - сокращение трудоемкости при изготовлении, повышение герметичности и надежности в работе. Поставленная цель достигается тем что в контактном уплотнении, содержащем вал, установленное в корпусе и зафиксированное от проворота сегмент ное кольцо, выполненное из отдельных сегментов со смещенными в окружном направлении стыками, снабженное уплотнителем стыков, уплотнитель стыков и сегментное кольцо выполнены в виде соосных цилиндров, при этом сегменты на валу и уплотнитель стыков на сегментном кольце размещены с натягом. Кроме того, между торцами сегмент ного кольца, уплотнителя стыков и торцом корпуса установлены сферические кольца. Уплотнение снабжено разрезным кольцом, внутренний диаметр которого равен наружному диаметру сегментного кольца, а прорезь разрезного кольца смещена относительно щелей сегментного кольца на некоторый угол в окружном направлении. Кроме того, разрезное и сегментное кольца могут быть выполнены в виде цилиндров со встречными прорезями, смещенными в каждом иэ 1ЩЛИНДРОВ относительно друг друга, а разрезное кольцо снабжено натяжньм устройством, например, в виде винтовой пары. Встык между торцом корпуса и торцами сегментного и разрезного колец установлены сферические шайбы На фиг. 1 изображено уплотнение продольный разрез; на фиг, 2 - торцы сегментного кольца и уплотнителя стыков в сборе;.на фиг. 3 - торцовый фиксатор, аксонометрическая проек1ля; на фиг. 4 - сегментное кольцо и уплотнитель стыков , аксонометрическая проекция; на фиг.5 уплотнитель стыков и сегментное кольцо, вьтолненные в виде цилиндров со встречными прорезями; на фиг.6 - торцы сегментного кольца и уплотнителя стыков, когда сегментное кольцо вьшолненно в виде цилиндра со встречньи и прорезями, а уплотнитель стыков снаружи стянут браслетной пружиной; на фиг. 7 - элементы уплотнения, аксонометрическая проекция. На валу I, например, турбомашины или насоса установлено сегментное кольцо 2, вьшолненное, например, из трех или более отдельных сегмен-е тов 3 со ступенчатыми стыками, образующими щели 4 при посадке сегментов на вал 1 (фиг.1,2 и 4). На наружный диаметр сегментного кольца 2 установлен уплотнитель стыков - кольцо 5, снабженньш сквозным разрезом 6. Внутренний диаметр уплотнителя выполнен равным наружному диаметру сегментного кольца 2. Для создания радиальной силы прижатия сегментов 3 сегментного кольца 2 к валу 1 уплотнитель стыков снабжен стяжным устройством, например, в виде двух фланцев 7 и 8, стянутых винтом 9. Фланцы 7 и 8 могут быть стянуты другим устройством, например пружинным элементом или контровочной проволокой и т.п. Для придания уплотнителю стыков пружинящих свойств оно может быть снабжено встречными прорезями 10 и 11 с образованием между ними гибких перемычек 12. На торцах сегментного кольца 2 и уплотнителя 5 выполнены торцовые пазы 13 и 14.для фиксации этих колец от проворота в окружном направлении торцовой пружиной-фиксатором 15, выступы 16 и 17 которой смещены относительно друг друга на некоторый угол и придают ей пружинящие свойства. Выступы 16 входят в пазы 13 и 14 колец и 5, а выступы 17 входят в пазы 18 в корпусной детали - крышке уплотнения, препятствуя повороту колец 2 и в окружном направлении, одновременно прижимая их к торцу 19 корпуса 20 Для предотвращения образования щелей между торцами колец 2 и 5 и торцом 19 между этими элементами установлены сферические шайбы 21 и 22. При нарушении перпендикулярности торца 19 к оси вала, вызванном непра вильным монтажом, отклонениями формы детали при производстве, прогибами вала в работе, сферические шайбы поворачиваются по сферическим поверхностям и смещаются в радиальном направлении, подстроившись под новое положение вала. При этом в стыках этих деталей щели не образуются и утечки уплотняемой жидкости не возрастают. На фиг. 5 изображен вариант выполнения сегментного кольца и уплотнителя стыков со встречными прорезями. Выполнение сегментного кольца и уплотнителя стыков из отдельных сегментов 3 отличается повьшенной трудоемкостью из-за того, что требуется высокая точность изготовления ступенчатых стыков и их плотной пригонки друг к другу и к торцу 19 корпуса 20. Отклонения в производстве при изготовлении этих элементов ведут к увеличению утечек по неприлегающим элементам. Разбивка сегментного кольца на сегменты осуществлена встречными прорезями 23 и 24. В этом случае автоматически получается идеальная стыковка сосед них сегментов и идеальная герметичность по стыковым элементам этих са ментов. На фиг. 6 и 7 изображен предпочти тельньй вариант выполнения сегментно го и разрезного колец. Сегментное кольцо 2 выполнено из одного сплошного цилиндра, в котором выполнены встречные щели 23 и 24. Внутренний диаметр сегментного кольца с небольшим отклонением, преимущественно допуск в тело.кольца 2, равен диаме ру вала 1. Внутренний диаметр уплот нителя стыков выполнен равным наруж ному диаметру сегментного кольца 2. В кольце 5 сделаны пропилы под пазы 13, под выступы 16 пружины-фйкса тора 15 и отогнуты ограничители 25 минимум по три с каждой стороны кольца. После термообработки и окончательной доработки в кольце 5 выполнен сквозной разрез 6. Снаружи на кольцо -5 одета произвольной формы кольцевая пружина, например браслетная пружина 26. Пружина 26 прижимает кольцо 5 к кольцу 2, а последнее к валу 1. При изготовлении уплотнения сегментное кольцо 2 притирается по валу 1, кольцо 5 внутренним диаметром притирается по наружному диаметру кольца 2, торцы колец 2 и 5 по торцу шайбы 21, а сфера 21 по сфере 22 , .торец кольца 2 по торцу 19 корпуса 20. Эти операции предназначены для лучшего прилегания этих элементов друг к другу и уменьшения утечек через эти элементы в микронеровностях их поверхностей. Уплотнение собирают следующим образом. Располагают вал машины вертикально. Устанавливают сферические шай- . бы 21 и 22 на торец 19. Одевают на вал 1 кольца 2 и 5, предварительно собранные. Регулируют натяжение пружинных элементов, добиваясь требуемого прижатия сегментного кольца 2 к валу 1. Устанавливают кольца 2 и 5 до упора в шайбы 21 и 22. Устанавливают пружину-фиксатор 15, добиваясь попадания выступов 16 в пазы 13 и 14. Устанавливают крьш1ку уплотнения, добиваясь совпадения выступов 17 и пазов 18 крышки уплотнения. При работе машины кольца 2 и 5 прижаты в осевом направлении к шайбам 21 и 22 перепадом давления и пружиной-фиксатором 15 к торцу 19, обеспечивая уплотнение всех стыков. При этом зона контакта вала 1 с сегментным кольцом 2 охлаждается и смазывается уплотняемой жидкостью через несквозные щели 23 (по всей длине щели 23 ), что улучшает тепловой режим в зоне контакта, так как щели 23 имеют длину, почти равную шири-i не зоны контакта. Такое выполнение элементов уплотнения позволяет снизить утечки и увеличить герметичность и надеясность уплотнения даже в условиях повьпценных прогибов вала, повьшгенных перекосов элементсЗв корпуса относительно вала, погрешностей изготовления элементов уплотнения.

Вьтолнение сегментного и разрезного колец в виде цилиндров со встречными прорезями значительно сокращает трудоемкость изготовления уплотнения и его стоимость при одновременном увеличении герметичности элементов стыка соседних сегментов.

Выполнение внутреннего диаметра кольца равным диаметру вала и внутреннего диаметра разрезного кольца 5 равным наружному диаметру сегментного кольца 2 улучшает прилегание этих элементов друг к другу, а также снижает утечки через уплотнение,

Выполнение сегментного кольца 2 СО встречными щелями 23 и 24 улучшает тепловой режим зоны контакта кольца 2 с валом 1 за счет более протяженных щелей 23 по сравнению с щелями 4

:(фиг.4 j при выполнении сегментрв 3 В виде отдельных элементов ко//ьца2. фиг 4 .

1. КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее вал, установленное в корпусе и зафиксированное от проворота сегментное кольцо, выполненное из отдельных сегментов со смещенными в 13 ihb.v : ih;. окружном направлении стыками, снабженное уплотнителем стыков, отличающееся тем, что, с целью сокращения трудоемкости при изготовлении, повышения герметичности и надежности в работе, уплотнитель стыков и сегментное кольцо выполнены в виде соосных цилиндров, при этом сегменты на валу и уплотнитель стыков на сегментном кольце размещены с натягом. 2. Уплотнение поп,1,отличающееся тем, что между торцами сегментного кольца, уплотнителя стыков IJ торцом корпуса установлены сферические кольца. СО 00