Уплотнение вала Советский патент 1988 года по МПК F16J15/44 

113

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использовано в насосостроении и коьтрессо- ростроении.

Цель изобретения - повышение надежности за снет уменьшения протечек.

На фиг.1 изображено уплотнение с подпружиненной упругим элементом гибкой втулкой, продольньй разрез} на фиг.2 - эпюра распределения давлений в уплотнении по фиг.1; на фиг.З - уплотнение с разгрузочной камерой, продольный разрез; на фиг.4 - эпюра распределения давлений в уплотнении по фиг. 3.

Уплотнение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охватывает вал 1 с дросселирующим зазором 4. Со стороны по- лости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса 2 снабжена кольцевым буртом 6, внутренняя кромка которого выполнена скругленной, а участок 7 наружной поверхности гибкой втулки 3 выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости 5 низкого давления, причем конический конец гибкой втулки 3 помещен между валом 1 и буртом 6 и герметизирован относительно последнего уплотнитель- ным кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары. Со стороны полости 9 высокого давления участок 10 наружной поверхности гибкой втулки 3 выполнен цилиндрическим и герметизирован относительно корпуса уплотни- тельньгм кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары. Образованная корпусом 2 и гибкой втулкой 3 кхмера 11 соединена с дросселирующим зазором 4 радиальными каналами 12, выполненными в гибкой втулке 3. Со стороны полости 5 низкого давления гибкая втулка 3 подпружинена упругим элемен- том 13 (фиг.1).

Уплотнение может быть выполнено таким образом, когда со стороны полости 9 высокого давления наружная поверхность гибкой втулки 3 и внут- ренняя поверхность корпуса 2 выполнены ступенчато уменьшающимися в сторону полости 9 высокого давления с образованием разгрузочной камеры 14, Цилиндрические участки 15 гибкой втулки 3 герметизированы относительно корпуса 2 уплотнительными кольцами 8. Разгрузочная камера 14, образованная ступенчатыми поверхностя-

82

ми корпуса 2 и гибкой втулки 3, соединена каналом (или каналами) 16 с полостью 5 низкого давления или с дренажным трубопроводом (не показан). Разгрузочная камера 14 предназначена для выполнения той же функции, что и упругий элемент 13 (фиг.1).

Уплотнение вала работает следующим образом.

При подаче рабочей среды в полости 9 высокого давления устанавливается давление Р,, в камере 1 - давление PJ, в полости 5 низкого давления - авление Р,, причем Р 7 Р Р. Тогда сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны полости 9 высокого давления, равна FI PI-SI, где Si - проекция поверхности торца гибкой втулки 3, воспринимающей давление Р,, на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны камеры 11, равна F , где S,; - проекция поверхности гибкой втулки, воспринимающей давление Р,; , на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая со стороны полости 5 низкого давления, равна FJ « РЗ S, где S - проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление Р ,, на плоскость, перпендикулярную оси вала (фиг.2).

Обозначим силу упругости упругого элемента 13 Fv,. Тогда уравнение статического равновесия гибкой втулки 3 в направлении оси вращения можно записать в виде

Р F F + F

L , ,

В начальный момент под воздействием силы + F, -I- F. со стороны полости 9 высокого давления гибкая втулка 3 перемещается в сторону полости 5 низкого давления. При этом конический участок 7 гибкой втулки 3 продвигается вдоль бурта 6 и поджимается последним в радиальном направлении, а дросселирующий зазор 4 приобретает конфузорную форму, .т.е. в направлении полости 5 низкого давления происходит уменьшение проходного сечения дросселирующего зазора 4, что ведет к повышению гидростатического давления в последнем, в результате благодаря наличию каналов 12 возрастает давление Р,,, следовательно, и сила F, Pj S. Кроме того, возрастает сила упругости упругого

элемента Fy. Процесс перемещения гиб кой втулки 3 продолжается до тех пор пока не установится статическое равновесие при необходимой величине и форме дросселирующего зазора 4. При продолжительной работе возможен износ поверхности гибкой втулки 3, образующей дросселирующий зазор 4, например, при попадании в негр абразивных частиц. Особенно интенсивному из- носу подвергается участок 7 гибкой втулки 3, расположенный со стороны полости 5 низкого давления, где проходное сечение дросселирующего зазо- pa 4 имеет минимальный размер. При увеличении проходного сечения на этом участке вследствие абразивного износа участка 7 .гибкой втулки 3 происходит падение давления в зазоре, а следовательно, и падение давления PJ и нарушается условие статического равновесия гибкой втулки 3, что вьг зывает ее автоматическое осевое перемещение в сторону полости 5 низко- го давления до восстановления статического равновесия. В результате происходит восстановление заданных формы и размера дросселирующего зазора 4. Это повышает долговечность уплотнения и снижает протечки.

В другом случае, когда функции упругого элемента 13 вьтолняет разгрузочная камера 14 (фиг.З), устройство работает аналогичным образом. Уравнение статического рапновесия гибкой втулки 3 имеет вид

т + V Р + Р

г ( -с 1- , - 1-,

где F -Pj-S ; проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление РЗ в разгрузочной каме- ; ре 14, на перпендикулярную оси вала плоскость (фиг.4). Выполнение условий статического равновесия гибкой втулки 3 при PI7 PJ обуславливается тем, что S2 S ,.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала, содержащее установленную в корпусе гибку - втулку, охватывающую вал с Apoccejiujv-.-jJuiiiiM чч зором, раздел5 ющ10.1 полости г-ысоксч-о и низкого давлетшй, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения протечек, гибкая втулка установлена в корпусе с возможностью саморегули- руемого осевого перемещения, со стороны -лолости высокого давления участок наружной поверхности гибкой втуки герметизирован относительно корпуса с образованием ПОДВИЖНОР : контактной пары, со стороны полости низкого давления внутренняя поверхность пуса снабжена кольцевым буртом, а наружная поверхность гибкой втулки выполнена конической с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления, причем конический конец гибкой втулки помещен между валом и буртом, герметизирован относительно последнего с образованием подвижной контактной пары, в гибкой втулке выполнены радиальные каналы, соединяю- щие дросселирующий зазор с камерой, образованной корпусом и гибкой втулкой,

2.Уплотнение по п.1, отличающееся, тем, что со стороны полости высокого давле1шя участок наружной поверхности гибкой втулки выполнен цилиндрическим, а со стороны полости низкого давления гибкая втулка подпружинена упругим элементом.

3.Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что со стороны полости высокого давления наружная поверхность гибкой втулки и внутренняя поверхность корпуса выполнены ступенчато уменьшающимися в сторону полости высокого давления с образованием разгрузочной камеры, сообщенной с полостью низкого давления или дренажш 1М трубопроводом.

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессо- ростроении. Цель изобретения - повышение надежности и снижение протечек за счет создания конфузорной формы дросселирующего зазора. Упуютиение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охва- 8 0 тывает вал с дросселирующим зазором 4. Со стороны полости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом 6, а участок 7 гибкой втулки выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления. Конический конец гибкой втулки помещен между валом и кольцевым буртом корпуса. Со стороны полости 9 высокого давления и со стороны полости низкого давления гибкая втулка герметизирована относительно корпуса с образованием подвижных пар. Между корпусом и гибкой - втулкой образована камера 1I, соединенная каналами 12 с дросселирующим зазором. Гибкая втулка со стороны полости низкого давления подпружинена упругим злементом 13. Роль упругого элемента может выполнять разгрузочная камера. В процессе работы дросселирующий зазор приобретает конфузор- ную форму, что обеспечивает снижение протечек и повышение надежности. 2 3.п. ф-лы, 4 ил. 11 J3 2 с (Л со ГС со СХ)

Фит,. 2

Фиг.з

S3

Ц) иг Л