Уплотнение вала Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к ynJioTnnie.ibnoii гохиике и может быть использовано в на сосостроении и компрессоростроении.

Известно унлотнение вала, содержан1ее установленные в корнусе нлаваюи.1,ие ко.льца, о.хватываюн1,ие вал с зазором, вынолиенным в виде кольцевой конфузорной шолн, сужаю1дейся в сторону полости с меньншм давлением. Такое ун.чотнение обладает повышенной жесткостью слоя жидкости и хороню центрируется отцоснте;1ьно вала 1|Недостатками данного уплотнения явлн ютея технологические сложности вьпюлнецик конусности на поверхности скольжения с разницей между входным и выходным диаметрами в несколько микрон или долей миллиметра. А неточная расточка приводит к не рекосу осей кольца и ва.па, центрировани( кольца относительно вала нарушается. ухудшается качество уплотнения, так как плавающее кольцо, нрижимаясь к Ba;iy, обладает повышенной протечкой из-за постоянного эксцентриситета, т.е. снижается надежность уилотнения и увеличиваются утечки.

Наиболее близким но технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является унлотнение вала, содержащее установленное в корпусе плавающее унлотнительное кольцо, охватываюп1ее вал с дросселируюн.1,им зазором и снабженное бандажом. Кольцо и бандаж .п1ены из различных материалов. В известном уплотнении при его работе под действием тер.моупругих дефор.маций кольца обеспечивается конфузорность (конусность) дросселирующего зазора в сторону полости с пизким давлением. Для обеспечения конфузсрноети кольцо из полимерного материала спабжено бандажо.м, имеющим нереме1П1ук) толщину, причем коэффициенты тен.ювого расширения кольца и бандажа различны 2. Такое уплотнение имеет ноложительный эффект только при интенсивном нагреве. При отрицательной температуре прессовая посадка бандажа ослабляется, детали yii.ютнения (бандаж и кольцо) разьединяются за счет разницы радиальной деформации и бандаж не оказывает влияния па образоivsriHC конс 1узорности дросселирующего зазора. Таки.м образом, известная конструкция неработоспособна в мащинах с широким диапазоном температур, например в быстроходных лопаточных машинах, имеющих диапазон температур - от -180 до --160°С, т.е. сужается область примепения известного N ИЛОТне ПНЯ.

ToiX). применение пластмасс в сре|: г liL.iiOKOH темнературой и давлением

;;ii f.HiiTe;ii)U), гак как их упругие свойства

. |::чГ1;м температуры теряются и при высоких давлениях воз.можна экструзия (выдавливание) пластмассы с зазором уплотнения, что снижает надежность уплотнения.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение утечек.

Иоетавленная цель достигается тем, что в уплотнении вала, содержащем установленное в Kopipyce плаварощее уплотнительное кольцо, охватыва;ощее вал с дроееелирующи.м зазором и снабженное бандажо.м, бандаж вьпюлнен по крайней мере в виде двух кольцевых буртов заодно с плавающим кольцом, причем при равных диаметрах или ширине буртов ширина или диаметр каждого последующего из них по ходу рабочей среды мепыне ширины или диаметра предыдущего, при этом мини.мальная ширина бурта 6o.ibnje тол1н.ины нлавающего кольца.

Вьпюлнеиие бандажа в виде двух или более кольцевых буртов, изготовленных заодно с п;|авающим кольцом, позволяет обеспечить иоследне.му (кольцу) требуемые упругие деформации под действие.м уплотняемого дав.ле.щя, устранить опасность выхода его из строя из-за ослабления нрессо1«)й посадки при сьжжении температуры работаюп1ей машины. Подбор размеров буртов (разная ширина при равных диаметрах и.1и разные диаметры при равной ширине) обеспечивает спижепие жесткости последних но ходу рабочей среды, т.е. каждый последуюн1ий бурт (по ходу рабочей среды) деформируется больпге пред1 1дущего, чем обеспечивается наперед заданная оптимальная конфузорпость дросселируюп1е1о зазора. Это усиливает эффект самоцентрирования, т.е. новыи ается надежность и уменьшаются утечки. Толщина кольца делается меньще ми.нимальной ц ирины бурта, поэтому она не оказывает существенного влияния на жесткость конструкции.

На фиг. I изображено нлотнение с буртами разной (Гирииы при равных диаметрах, продольный разрез; на фиг. 2 - унлотнение с буртами равной Н1ирины при разны.к диаметрах, разрез; на фиг. 3 -- эпюра распре5 деления давлений по длине плавак)П1его ко.1ьца.

Уплотнение вала содержит плавающее кольцо 1, установленное в камере 2 3. Ьандаж 4 вьпюлпен в виде двух н,л11 более кольцевых буртов (ребер жесткости), которые изготовлеЩ) заодпо с 11;1аваюш,п.м ко,:1)Пом 1. Вал 5 ох атывается кольцом 1 с дросселир юн1.им .зазором 6. Бурты 4 при од.инаковьгх диамет1)ах D имеют разную ширину b () ифиг. i). Кроме того, 5 возможен варпант выпо;п1ения плаваюптего ко.тьца 1. бурты 4 которого имеют |)азные д.иаметры D ( D, Dj Оз ) |фи одинаковой пщрине b ((})иг. 2). В обоих вар1 антах 1олщина о, кольца 1 по величине меньше минимальной ширины b бурта 4. За счет такого соотношения размеров буртов 4 обеспечивается снижение жесткости конструкции по ходу рабочей среды, т.е. каждый последуюший бурт 4 (по ходу рабочей среды) имеет меньшую жесткость, чем предыдуш,ий. Толщина кольца 1 не оказывает суш,ественного влияния на жесткость конструкции, так как она выбрана меньше минимальной ширины b бурта 4.

Уплотнение работает следуюш.им образом.

При врашении вала 5 рабочая среда дросселируется в зазоре 6, оказывая воздействие на внутреннюю поверхность плавающего кольца 1. Силы, действующие на эту поверхность, уменьшаются по ходу рабочей среды (фиг. 3). Находящаяся в камере 2 рабочая среда оказывает воздействие на

наружную поверхность кольи. i . За счет разности давлений B(4i--ii: ,j- ; зультирующие силы, которые HI. i;:iii-,;: : ся по направлению потока (R К-. ,: обеспечивают требуемые деформ;11ип1 тов 4 и, соответственно, дросселирукмш о зазора 6. Участки кольца 1 без буртои I приобретают волнообразный прогиб, чги повышает центрирующую способность ко.и, ца 1. Со стороны торцового уплотнителыюго стыка деформация кольца 1 максимальная (происходит уменьшение диаметра), так как результирующая сила возрастает, а жесткость буртов 4 уменьшается. Со стороны полости уплотняемого давления деформация кольца 1 минимальна. Так образуется конфузорность (уменьшение зазора 6 по направлению утечки), что обеспечивает центрирование кольца 1 по валу 5, а следовательно, повышается надежность уплотнения и снижаются утечки.

УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее установленное в корпусе плавающее уплотнительное кольцо, охватывающее вал с дросселирующим зазором и снабженное бандажом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и снижения утечек, бандаж выполнен по крайней мере в виде двух кольцевых буртов заодно с плавающим кольцом, причем при равных диаметрах или ширине буртов ширина нли диаметр каждого последующего из них по ходу рабочей средь1 меньше ширины или диаметра предыдущего, при этом минимальная ширина бурта больше толщины плавающего кольца.

Фи1.2

ч1 г t ф