Охлаждаемое комбинированное уплотнение Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к уплотнениям валов турбонасосных агрегатов двигателей.

Известны торцовые охлаждаемые уплотнения, содержащие опорную и подпружиненную втулки и систему охлаждения с каналами по наружным поверхностям втулок 1. Однако в таких уплотнениях нет прокачки компонента через тело подпружиненной втулки и кольца, в них нет системы регулирования величины поджатия кольца к втулке .в соответствии с режимом работы, что снижает надежность и ресурс работы. Известно охлаждаемое комбинированное уплотнение, содержащее манжету с выступом над уплотняющей кромкой, торцовое уплотнение., состоящее из опорной и подпружиненной втулок, одна из которых установлена на валу, а другая - в корпусе, и систему охлаждения, соединяющую источник давления с полостью торцового уплотнения 2.

Однако в данном уплотнении низкая надежность в работе и .мал ресурс работы из-за отсутствия системы регулирования величины усилия прижатия уплотнительного кольца к опорной втулке в соответствии с режимом работы. В нем усилие пожатия одинаковое как на малых режимах, где величина уплотняемого давления мала, так и на повышенных режимах, где давление велико. Усилие же поджатия делается таким больщим, чтобы на максимальных режимах не было течи. Тогда на минимальных режимах холостого хода, где нет в этом необходимости, кольцо, максимально поджатое, также усиленно изнашивается, что приводит к сокращению ресурса работы, преждевременным поломкам, снижению надежности. В нем система охлаждения находится на некотором удалении от трущейся пары, где максимум выделения тепла, узел плохо охлаждается, что приводит к повышенному износу нары, снижению ресурса и надежности работы.

Целью изобретения является повыщение надежности и ресурса работы за счет регулирования усилия поджатия уплотнительных элементов в зависи.мости от режи.ма работы комбинированного уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в охлаждаемом комбинированном уплотнении, содержащем манжету с выступом над уплотняющей кромкой, торцовое уплотнение, состоящее из опорной и подпружиненной втулок, одна из которых установлена на валу, а другая - в корпусе, и систему охлаждения, соединяющую источник давления с полостью торцового уплотнения, в корпусе концентрично валу установлена полая втулка, на наружной поверхности которой установлена с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненная втулка, а опорная втулка выполнена

разъе.мной из двух частей, причем в одной установлена манжета., контактирующая с наружной поверхностью полой втулки, а другая имеет внутренний конический участок и обратно подпружинена с возможностью взаимодействия с выступом манжеты, при этом в корпусе установлены плунжеры с расточками, в которые входят упругие элементы подпружиненной втулки, и полостями, которые соединены посредство.м каналов с системой охлаждения, сообщающей также полость полой втулки с полостью торцового уплотнения.

На фиг. 1 показано уплотнение, обш.ин вид; на фиг. 2 - fo же, при изменении

5 перепада давления; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 (по выступу корпуса уплотнений с каналами для подвода и отвода охлаждающего компонента).

На валу I установлена опорная втулка торцового уплотнения, состоящая .чз опор ного диска 2 и опорной втулки 3, подпружиненной с возможностью осевых перемещений, а между ними установлена тарельчатая пружина 4. В опорном диске 2 закреплена манжета 5 с выступом 6 над уплотняющей кром5 кой Втулка 3 снабжена выступом с внутренней конической поверхностью 7, наклонной к оси уплотнения. К. опорной втулке 3 прижато уплотнительное кольцо 8, имеющее кольцевую канавку 9 и закрепленное в подпружиненной втулке 10, снабженной

кольцевой канавкой 11. На торце втулки 10 имеются расточки, в которые устанЪвлены

пружины 12, вторые концы которых входят в расточки плунжеров 13, раз.мещенных в отверстиях корпуса 14 уплотнений, уста5 новленного в корпусе 15 насоса. Корпус 14 уплотнений имеет полую втулку, образованную кольцом и кольцевым выступом 16, по которому центрируются уплотняющая кромка манжеты 5 и через кольца подпружиненная втулка 10. В зоне канавки 11 на высту не 16 имеются отверстия 17, соединяющие канавку 11 с каналами в кольце 18. Кольцо 18 имеет под уплотняющей кромкой манжеты 5 кольцевую замкнутую полость 19, соединенную каналами 20 с каналами 21

5 в корпусе 14, которые соединены с отверстиями 22 в корпусе 15, служащи.ми для подвода компонента 23 из одной из ступеней насоса. В корпусе 14 имеются отверстия 24, соединяющие полость плунжеров 13 с каналами 21. В кольце 18 имеются каналы

0 25, соединяющие полость 19 с отверстиями 17 в выступе 16. На валу 1 установлена турбина 26.

Во время работы уплотнения в составе турбонасосного агрегата манжета 5 уплот няющей кромкой охватывает с натягом выступ 16 корпуса 14 и обеспечивает герметичность на малых режимах работы. В это же время пружины 2 через втулку 10 прижимают кольцо 8 к втулке 3, обеспечивая герметичность в торцовом уплотнении. На выходе после одной из ступеней насоса отбирается часть компонента 23 и по кана лам подается в каналы 21, откуда по кана1ам 20 компонент поступает в полость ly, чяполняет эту полость, а затем по каналам 2 и отверс/иям 17 подается в кольцевую канавку 11. из нее по отверстиям во втулке 10 и кольце 8 компонент поступает в канавку 9, из которой по радиальным пазам в кольце 8 выходит в полость корпуса уплотнений По всему пути следования компонент 23 омьшает стенки деталей, отбирает тето и надежно охлаждает их. Под кромкой майжеты охлаждение «беспечива ется по всей окружности с непрерывной сменой компонента. Компонент проходит внутри подпружиненной втулки 10 внутри кольца 8, обеспечивая их надежное охлаждение с непрерывным протоком компонента. Величина усилия от пружин12 и величина натяга кромки манжеты делаются такими малыми, чтобы обеспечивалась герметичность только на малых ре }{имах работы. увеличением режима работы возрастает ветчина давления за насосами. Повышенное давление поступает и в каналы 21, откуда по отверсГиям 24 поступает в полость плунжеров 13 и сжимает пружины 12, увеличивая силу поджатия. втулки 10 к втулке 3

« 7 17IS J2 16 /J 2

20 величенная сила прижатия втулки 3 сжиает пружину 4. и втулка 3 перемащается в торону манжеты 5, при этом скосом нажимает на выступ 6 манжеты и увелич ивает силу обжатия уплотнительной кромкой манжеты выступа 16. Чем выше режим, тем больше давление компонента 23, тем больше величина перемещений плунжеров 13, сжимающих пружины 12, увеличивается- сила прижатия кольца 8 к втулке 3, больше ве личины перемещений втулки 3, прижатия скоса к выступу 6 и натяга кромки, больше герметичност как по торцовым, так и по манжетному уплотнениям. При снижении режима работы давление за насосами падает, уменьшается и величина давления, которое надо уплотнять. При этом падает давление в полости плунжеров и уменьшается величина натяга манжеты и прижатие кольца. Таким образом, обеспечивается герметизация в полном соответствии с режимом работы и слабое прижатие на малых режимах, что уменьшает износ по манжете и кольцу, увеличивается ресурс работы и повышается надежность работы. Обеспечивается надежное охлаждение как уплотнительной кромки манжеты, так и уплотнительного кольца, что уменьшает их износы, увеличивает ресурс работы и повышает надежность раОоты.

ОХЛАЖДАЕМОЕ КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее манжету с выступом над уплотняющей кромкой, торцовое уплотнение, состоящее из опорной и подпружиненной втулок, одна из которых установлена на валу, а другая - в корпусе, и систему охлаждения, соединяющую источник давления с полостью торцового уплотнения, отличающееся тем, что, с целью повыщ.ения надежности и ресурса работы за счет регулирования усилия поджатия уплотнительных элементов в зависимости от режима работы комбинированного уплотнения, в корпусе концентрично валу установлена полая втулка, на наружной поверхности которой установлена с возможностью перемещения в осевом направлении подпружиненная втулка, а опорная втулка выполнена разъемной из двух частей, причем в одной установлена манжета, контактирующая с наружной поверхностью полой втулки, а другая имеет внутренний конический участок и . обратно подпружинена с возможностью взаимодействия с выступом манжеты, при этом в корпусе установлены плунжеры с расточками, в которые входят упругие элементы подпружиненной втулки, и полостями, которые соединены посредством каналов с системой охлаждения, сообщающей также полость полой втулки с полостью торцового уплотнения. 1чЭ to оо со