Лабиринтное уплотнение Советский патент 1984 года по МПК F16J15/447 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах, турбоагрегатах и гидроагрегатах. Известно лабиринтное уплотнение, содержаш.ее обойму, на внутренней поверхности которой выполнены уплотняющие гребни. Действие уплотнения основано на торможении рабочей среды в узкой кольцевой щели с последующим внезапным расширением в смежной кольцевой камере большого объема, образованной гребнями. Технология изготовления такого уплотнения проста 1. Недостатком является то, что данное уплотнение способствует интенсивной низкочастотной вибрации вала. Происходит это из-за нарушения осесимметричного и беспрепятственного окружного течения рабочей средь соответственно в кольцевых щелях и камерах. При этом возникает неравномерное распределение давления по окружности вала, в результате чего появляется поперечная сила, способствующая вибрации, что и снижает надежность машины. Известно лабиринтное уплотнение, содержащее обойму, внутренняя поверхность которой снабжена уплотняющими гребнями, перпендикулярно к которым установлены спрямляющие ребра. Наличие спрямляющих ребер препятствует окружному перетоку рабочей среды, подавляя низкочастотную вибрацию роторов 2. Однако изготовление известного уплотнения трудоемко, так как спрямляющие ребра необходимо жестко крепить к гребням, например, сваркой, пайкой, что снижает надежность конструкции. Кроме того, известное уплотнение нельзя использовать в конструкции, где гребни вращающегося вала размещены между гребнями неподвижной обоймы. Целью изобретения является упрощение изготовления и повышение надежности уплотнения. Поставленная цель достигается тем, что в лабиринтном уплотнении, содержащем обойму, внутренняя поверхность которой снабжена уплотняющими гребнями, на внутренней поверхности обоймы между гребнями выполнены углубления. Кроме того, углубления выполнены в виде глухих отверстий, имеющих острые края, разные глубины и диаметры, а оси отверстий не пересекают ось обоймы. Уплотнение, в котором на внутренней поверхности обоймы между гребнями выполнены углубления, является простым в изготовлении, так как формообразование углублений легко реализуется на универсальном оборудовании, например на фрезерных или сверлильных станках, и отпадает необходимость в операциях пайки или сварки и т.п. Повыщение надежности достигается путем исключения паяных или сварных соединений на рабочей поверхности обоймы, которые ненадежны в условиях пульсирующего потока среды. Выполнение углублений в виде глухих отверстий с острыми краями, с разными глубинами и диаметрами, с осями, не пересекающими ось обоймы, способствует образованию разных по величине и направлению вихрей, что повышает гидравлическое сопротивление окружному перетоку среды, уменьшая при этом циркуляционную силу, а следовательно, и вибрацию, т.е. обеспечивается надежная работа уплотнения. На фиг. 1 представлено уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А / на фиг. 1; на фиг. 3 - уплотнение, имеющее гребни на обойме и валу, в аксонометрии. Лабиринтное уплотнение вращающегося вала 4 содержит обойму 2, внутренняя поверхность которой снабжена уплотняющими гребнями 3. Внутренняя поверхность обоймы 2 и гребни 3 образуют кольцевые камеры 4, на дне которых (на внутренней поверхности обоймы 2 между гребнями 3) выполнены углубления 5. Возможно выполнение углублений 5 одинаковыми по форме и размерам (фиг. 2 и 3) а также разными по размерам и форме (фиг. 1). Кроме того, углубления 5, выполненные в виде глухих отверстий, имеют острые кромки 6. Глухие отверстия 5 расположены в радиальной плоскости наклонно к радиусам навстречу окружному потоку так, что их оси 7 не пересекаются с осью 8 обоймы 2 (фиг. 2). Для конструкции, в которой гребни 9 вала 1 (вращающейся детали) расположены между гребнями 3 обоймы 2 (неподвижной детали), глухие отверстия 5 расположены за гребнями 9 (по направлению осевого потока)-таким образом, что поток уплотняемой среды имеет возможность входа в них, причем оси 7 не пересекают ось 8 обоймы 2. Зазоры 10 и 11 являются дросселирующими. Уплотнение работает следующим образом. При подаче давления с торца уплотнения и вращении вала 1 рабочая среда дросселируется в зазоре 10 с последующим внезапным расширением в кольцевой камере 4, имеющей большой объем. При вращении вала 1 массе рабочей среды, находящейся в кольцевой камере 4, сообщается окружное перемещение и под действием центробежных сил рабочая среда отбрасывается к дну кольцевой камеры 4. При этом она, попадая в глухие отверстия 5, турбулизируется и теряет часть энергии, что ограничивает окружное течение. Ограничение окружного потока в кольцевой камере 4 способствует уменьшению циркуляционной силы, а следовательно, и вибрации вала.

1. ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее обойму, внутренняя поверхность которой снабжена уплотняющими гребнями, отличающееся тем, что, с целью упрощения изготовления и г}овыщения надежности, на внутренней поверхности обоймы между гребнями выполнены углубления. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что углубления вьшолнены в виде глухих отверстий, имеющих острые края, разные глубины и диаметры, а оси отверстий не пересекают ось обоймы. (Л со ел со (Риг.1