Торцовое уплотнение Советский патент 1985 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнениям вращающихся валов быстроходных машин, аппаратов, насосов и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Одной из задач обеспечения нормал ной работы торцовых уплотнений валов быстроходных машин и аппаратов является снижение относительных скоросте скольжения колец трения для уменьшения выделения теплоты трения. Уровен температур в уплотнительном зазоре при выделении теплоты трения оказыва ет существенное влияние на показатели надежности и долговечности. Резул татом может быть повышенный износ и тепловая деформация. Известно торцовое уплотнение, в котором на периферий1гой части торцовых поверхностей сопрягаемых контакт ных колец и промежуточного плавающег кольца выполнеШ) полости в виде сегментов, разделенньк перегородками IJ Недостатком данной конструкции является значительное увеличение силы трения периферийных частей контактных колец об уплотняемую среду в результате вихревых течений этой среды между -сегментными полостями. Увеличение температуры происходит пе ред уплотнительными кольцами, что по вышает их температуру и уменьшает ресурс их работы. Действие гидравлического взаимодействия сегментных лопастей за счет вихревых течений среды между неподвижный кольцом трения и промежуточным и между вращающимся и промежуточным различно за счет различных с :оростей вихревых течений среда в вихревых зазорах. Различные свойства среды (вязкость, плотность, температура и т.д. изменяют гидравлическое сцепление промежуточного кольца с вращающимся и неподвижным. I Оптимального распределения скорос тей в данной конструкции добиться не удается. Скорость вращения промежуточкого кольца зависит от количест ва и характера сегментньис лопастей с той и с другой стороны промежуточног кольца и связана с изменя101ци{-а1ся параметрами уплотняемой среда Меняющаяся во времени скорость вращения промежуточного кольца обуславливает меняющуюся гидравлическую связь промежуточного кольца с неподвижным и вращакяцимся кольцом трения. Скорость вращения промежуточного кольца зависит также от того, с каким кольцом в первоначальный период оно имеет большее сцепление. Таким образом, скорость вращения промежуточного кольца является случайным фактором и при одних и тех же условиях принимает различные, отличные от оптимальных, значения. Все это уменьшает надежность и долговечность уплотнения. Целью изобретения является повышение надежности и долговечности работы уплотненияi Указанная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении, содержащем корпус, неподвижное и вращанщееся кольца, каждое из которых имеет уплотнительные поверхности, контактирующие с уплотнительньши поверхностя да промежуточного кольца, на периферийной части вращающегося кольца выполнен выступ с Крьшьчаткой на его внутренней стороне, а на наружной поверхности промежуточного кольца напротив крыльчатки выполнены пазы, в которых шарнирно установлены жестко соединенные между собой,расположенные противоположно и смещенные относительно одна другой лопатки, причем лопатки, свободные концы которых направлены против вращения, подпружинены и выполнены с массой, меньшей, чем у противоположно расположенных лопаток. На фиг.1 изображено уплотнение, общий вид, в разрезе; на фиг.2 вид А на фиг.1 (крепление лопаток на наружной поверхности промежуточного кольца); на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2 (положение лопаток в режиме ускорения вращения промежуточного кольца); на фиг.4 - положение лопаток в режиме торможения, крыльчатка условно не показана. Уплотнение состоит из корпуса 1, в котором установлено неподвижное кольцо 2 вращающегося кольца 3, соединенного с валом 4 винтами 5, и промежуточного кольца 6, уплотнительные поверхности 7 и 8 которого контактируют с уплотнительными поверхностями вращающегося и неподвижного колец. Неподвижное кольцо 2 поджи- мается пружиной 9 к промежуточному кольцу 6. Кольца 2 и 3 герметизиро&аяЫ относительно корпуса I и вала 4 резиновыми кольцами 10 круглого сечения. Лопасти 11 на вращакщемся кольце 3 образуил- крыльчатку 12,гидравлически взаимодействующую с лопат . ками 13, свободные концы которых направлены против вращения. Противоположно расположенные лопатки 14 жестко соединены с лопатка; ми 13 и установлены на поверхности ;промезкуточного кольца 6 на осях 15, Лопатки 14 смещены по оси относительно лопаток 13 подпружиненных пружинами 161 Массй лопаток 13 меньше массы лопаток 14, Уплотнение работает следующим образом. Вращательный момент от вала 4 через вйшгы 5 передается на вращающееся кольцо 3 уплотнительная поверхность которого контактирует с уппотнительной поверхностью 7 промежуточного кольца 6. В момент начала вращения кольца 3 возможны два нежелательных варианта работы уплотнения первый,когда промежуточное кольцо 6 . блокируется с неподвижным кольцом 2 по уплотнительнойповерхности 8,а второй - с врйщанщимся кольцом 3 по уплотните л ьной поверхности 7. В первом случае крыльчатка 12 вовлекает во. ;вращекие прилегающие слои жидкости, iкоторая, действуя на лопатки 13, выступаюад е под действием пружин 16 над наружной поверхностью промежуточ ного кольца 6,.вовлекает их во вращение, разблокируя его с неподвижным кольцом 2 (фиг.З), Нежелательш 1Й эффект сближения иливьфавнивания часто вращения колец 3 и 6 устраняется при определенной соотношениями усилий пружин 16 и масс лопаток 14 частоте вращения промежуточного кольца ,6, При этой частоте вращения t происходит поворот лопаток 13 и 14 относительно осей 15 за счет разности центробежных лил лопаток 13 и 14 (фиг.4. Лопатки 14 выходят из углублений на наружной поверхности промежуточного кольца 6, а лопатки 13 приближаются к ней. й 1ступающие поверхности лопаток 14 и уменьшение гидравлического сцепления крыльчатки 12 и лопаток 13 снижают частоту вращения промежуточного кольца 6, Со снижением частоты вращения промежуточного кольца 6, а следовательно, и с уменьшением центробежных,сил, действующих на лопатки 14, вновь происходит поворот лопаток относительно осей 15, ;и кольцо 6 вновь вовлекается во вращение крыльчаткой 12, т.е. поддерживается стабильная, в определённом интервале, частота вращения промежу точного кольца 6, равная примерно половине частоты вращения вращающегося кольца 3. Во втором случае (промежуточное кольцо 6 блокируется с вращающимся кольцом 3/ после достижения центробежным кольцом 6 совместно с вращаишщмся 3 определенного числа оборотов лопатки 14 затормаживают вращение промежуточного кольца 6 и уплотнение работает далее так же, как и в первом случае. Снижение скоростей скольжения колец трения уменьщает их износ и температуру на кольцах при трении. Предлагаемое изобретение позволит снизить относительную скорость скольжения колец трения, а следовательно, и уменьшить выделение теплоты трения, что повышает надежность и долговечность уплотнения при использовании его в аппаратах, имеющих частоту вращения вала 1500 об/мин.

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее корпус, неподвижное и вращающееся кольца, каждое из которых имеет уппотнительные поверхности, контактирукщие с уплотнительными поверхностями промежуточного кольца, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности и долговечности работы уплотнения, на периферийной части вращающегося кольца , выполнен выступ с крыльчаткой на его внутренней стороне, а на наружной поверхности промежуточного кольца на против крьшьчатки выполнены пазы, в , которых шарнирно установлены жестко соединенные между собой, расположенlaie противоположно и смещенные относительно одна другой лопатки, причем лопатки, свободные концы которых направлены против вращения, подпружинены и выполнены массой, меныией, чем S у противоположно расположенных лопаток.

Фиг.З

QJuz.