Лабиринтное уплотнение Советский патент 1985 года по МПК F16J15/447 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосах, компрессорах и турбоагрегатах.

Известно лабиринтное сотовое уплотнение вращающегося вала, содержащее обойму с ячеистой структурой на внутренней рабочей поверхности, охватывающую вал с радиальным кольцевым уплотнительным зазором. Сотовое уплотнение обладает высокой уплотнительной способностью и хорощими демпфирующими свойствами 1.

Недостатком сотовых уплотнений является незначительная центрирующая способность, что вызывает опасность случайного контакта рабочих поверхностей уплотнения. Особенно опасен контакт рабочих поверх-, костей уплотнения при герметизации взрывоопасных сред, например кислорода. Все это снижает надежность уплотнения.

Цель изобретения - повыщение надежности уплотнения за счет повыщения его центрирующей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в лабиринтном уплотнении вращающегося вала, содержащем обойму с ячеистой структурой на внутренней рабочей поверхности, охватывающую вал с радиальным уплотнительным зазором, на внутренней поверхности обоймы выполнены участки гладкой цилиндрической поверхности произвольной формы, которые чередуются с участками ячеистой поверхности и расположены на одном уровне с гребнями ячеистой структуры. Кроме того, участки гладкой цилиндрической поверхности расположены в одной поперечной плоскости, в шахматном порядке или по винтовой линии.

В лабиринтном уплотнении, в котором участки ячеистой поверхности чередуются с участками 1 ладкой цилиндрической поверхности, выполненными произвольной формы на одном уровне с гребнями ячеистой структуры, повыщается центрирующая способность- за счет дополнительных гидродинамических сил, возникающих на гладких участках. При этом выполнение участков гладкой цилиндрической поверхности произвольной формы, например кольцевой, квадратной или прямоугольной, а также расположение этих участков в одной поперечной плоскости, в щахматном порядке или по винтовой линии позволяет в значительной мере восстановить симметрию потока уплотняемой среды и одновременно нарущить равенство гидростатических жесткостей в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Как анизотропия гидростатических жесткостей, так и восстановление симметрии потока герметизируемой среды ведет к повышению вибрационной надежности уплотнения.

На фиг. 1 изображено лабнринтное уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка рабочей поверхности уплотнения с гладкими кольцевыми участками; на фиг. 3 - то же, с гладкими прямоугольными участками; на фиг. 4 - аксонометрическая проекция лабиринтного уплотнения.

Лабиритное уплотнение вращающегося вала содержит обойму 1 с ячеистой структурой 2 на внутренней рабочей поверхности 3 охватывающую вал 4 с радиальным уплотнительным зазором 5. На внутренней рабочей поверхности 3 выполнены участки гладкой цилиндрической поверхности 6, которые чередуются с участками ячеистой структуры 2. Причем участки гладкой цилиндрической поверхности 6 расположены на одном уровне с гребнями 7 ячеистой структуры 2. Участки гладкой цилиндрической поверхности 6 выполнены произвольной формы, например кольцевые (фиг. 2), квадратные или прямоугольные (фиг. 3). Кроме того, участки гладкой цилиндрической поверхности 6 могут быть расположены в одной поперечной плоскости (фиг. 2 и 3), в щахматном порядке или по винтовой линии. Ячеистая структура 2 может иметь любую форму, в данном случае представлена в виде серповидных лунок, разделенных гребнями 7.

Лабиринтное уплотнение работает следующим образом.

При движении вдоль щели уплотнительного зазора 5 от торца 8 (сторона высокого давления) рабочая среда дросселируется на уплотняющих гребнях 7 серповидных лунок ячеистой структуры 2 рабочей поверхности 3 уплотнения. Лунки препятствуют окружному перетоку рабочей среды, что повыщает гидравлическое сопротивления щели уплотнительного зазора 5 и сводит к минимуму циркуляционную силу. Далее рабочая среда попадает на участки гладкой цилиндрической поверхности 6. При вращении вала 4 на этих участках создается подъемная центрирующая сила, возникающая в результате гидродинамических явлений, развивающихся на гладких участках.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повыщении надежности уплотнения за счет улучшения центрирующей способности и снижения виброактивности.

Фиг.1

L ЛАБИРИНТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ вращающегося вала, содержащее обойму с ячеистой структурой на внутренней рабочей поверхности, охватывающую вал с радиальным уплотнительным зазором, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности уплотнения за счет повышения его центрирующей способности., на внутренней поверхности обоймы выполнены участки гладкой цилиндрической поверхности произвольной формы, которые чередуются с участками ячеистой поверхности и расположены на одном уровне с гребнями ячеистой структуры. 2. Уплотнение по п. I, отличающееся тем, что участки гладкой цилиндрической поверхности расположены в одной поперечной плоскости, в щахматном порядке или по винтовой линии.S (Л