Торцовое контактное уплотнение Советский патент 1986 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к насосостроению, а именно к торцовому контактному уплотнению вращающихся валов, и может найти применение для самовсасывающих насосов в судостроении, в турбурах и турбонасосных агрегатах летательных аппаратов при знакопеременных перегрузках.

Целью изобретения является повышение надежности за счет регулировки гидродинамического эффекта.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. .

Торцовое уплотнение содержит корпус 1 с полостью 2, в которой установлен вал 3 с уп- лотнительным узлом, отделяющий полость 2 от внещней полости 4. Уплотнительный узел состоит из пары трения уплотнительных колец 5 и 6 и вторичного уплотненная 7. В корпусе 1 на валу 3 неподвижное кольцо 6 подпружинено элементом 8. В кольце 6 выполнена кольцевая полость 9, сообщенная с источником давления жидкости посредством обратного клапана 10 лепесткового типа через канал 11. Торцовая стенка неподвижного кольца 6 выполнена полупроницаемой посредством открытых ориентированных под острым углом а (см. фиг. 2) к вектору F вращения лунок 12. Полупроницаемость обеспечивается за счет пористости донных частей лунок. Пористость составляет не меньше 70-80% к структуре металла. Глубина лунок 12 составляет 0,5 - Г, мм, плотность их - порядка (1-2) 10 uiTyK на 1 cм.

Неподвижное кольцо 6 выполнено из упруго эластичного материала с усиками 13. Установлено оно на валу 3 и закреплено в корпусе 1. Усики 13 ориентированы навстречу лункам 12. Общая площадь лунок составляет не более половины общей площади контакта колец. Плотность усиков 13 составляет примерно такой же порядок как и лунки. Общая площадь их может составлять больше площади контакта колец. Длина уса равна не более глубины лунки 12 и высоты поясков 14. Форма усиков 13 может быть различной, и они крепятся самотканно или наклейкой.

Торцовое уплотнение имеет разгрузочный поясок 14. Размеры пояска 14 выбираются из условий режима работы и применяемого

материала.

0

Уплотнение работает следующим образом. В процессе самовсасывания вал 3 центробежного насоса вращается вхолостую, в связи с чем торцовое уплотнение работает 5 в неблагоприятных условиях режима трения «всухую ; Чтобы избежать этого перед пуском от источника давления по стрелке Q через обратный клапан 10, по каналу 11 заполняют кольцевую 9 полость смазывающимся жидким веществом. Вытекание жидкости из полости 9 предотвращается обратным клапаном 10 лепесткового типа. При положительном значении перепада давления, т. е. когда давление в кольцевой полости 9 больще, чем в полости 2, смазывающая жидкость че5 рез поры металла в днищах лунок 12 заполняет лунки, которые становятся неистощаемым источником подпитки и смазки торцовых поверхностей элементов колец 5 и 6. При этом усики 13, выполненные из прочного фторо- полимерного материала, хорошо извлекают

0 смазывающую жидкость из лунок 12 и над- поясковой зоной колец создается дополнительный гидродинамический барьер. При вращении вала 3 и подвижного кольца 5 пружины 8 разжимаются и обеспечивают надежное прижатие колец. При этом в кольцевой камере возникает дополнительная гидродинамическая сила, которая действует в направлении действия осмотической силы и создает на торцовых поверхностях дополнительный гидрогерметизирующий эффект. Если переQ пад давления меняет знак, т. е. давление в полости 2 будет больше, чем в кольцевой камере и полости 4, то уплотнение не раскроется, так как давление в полости 2 действует на кольцо 6 в сторону его прижатия на большую поверхность, чем на раскрытие.

В эту же сторону действуют пружины 8 и осмотические силы.

Таким образом, раскрытие пары трения не произойдут ни при положительном, ни при отрицательном знаке перепада давления. Поскольку кольцевая полость 9 заполняется жидкостью до пуска насоса, то можно предотвратить режим сухого трения и выход из строя уплотнения. Кроме того, появилась возможность регулировать гидродинамический эффект на торцовых поверхностях уплотнительных колец, так как подпитку смазывающей жидкости можно производить в любой момент работы уплотнения и насоса. Уплотняющая способность повышается в 4-5 раз, а срок службы увеличивается в 2 раза.

Фиг. 2

Ви&5

73

Фиг.З