Щелевое уплотнение Советский патент 1989 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к уплот- нительной технике и может быть использовано в компрессорах, насосах и других гидроагрегатах для уплотнения вращаюш 1хся валов.

Цель изобретения повьш ение надежности и КПД, а также снижение материалоемкости за счет повьпиения динамической устойчивости вала.

На фиг.1 схематично изображено предлагаемое уплотнение, продольный разрез; на фиг.2 - уппотнения в гшоскости расположения отверстий при наклонном их выполнении, поперечный разрез; на фиг.З - уплотнения с выполнением отверстий под углом к радиальной плоскости и дросселирующим зазором конической формы, продольный разрез; на фиг.4 - уплотнения с лабиритнтным дросселирующим зазором и направляющим аппаратом, продольный разрез; на фиг.З - вид А на фиг.4.

Щелевое уплотнение содержит уплотнительную втулку 1, которая охватывает вал 2 с дросс елирующим зазором 3. На внутренней поверхности втулки 1 со стороны области 4 высокого давления и на минимальном рас - стоянии от торца втулки 1 выполнена кольцевая канавка 5 с образованием тонкого гребня 6, разделяющего канавку 5 и область 4 высокого давления. Во втулке 1 выполнены сквозные . отверстия 7, соединяющие кольцевую канавку 5 с полостью 4 высокого дав-:.СП

ю

ГС

ления. Сквозные отверстия 7 могут быть выполнены радиальными или накло- ненн ьп-ш со смешением вькода в канавку относительно выхода в область высокого давления в сторону, противоположную направлению вращения вала 2. Выходы сквозных отверстий 7 в область 4 высокого давления могут быть расположены как на цилинд- :рической поверхности втулки 1, так и |на ее горце. Оси сквозных отверстий

7могут принадлежать одному из ради- апьных сечений втулки 1, а могут быт |расположены под углом к нему. Сквозные отвертсия 7 могут быть прямыми или сложными, состоящими из нескольких прямых отверстий, расположенных под углом друг к другу, в .общем слу- kae они могут представлять собой ртроизвольную систему каналов. Дросселирующий зазор 3 может быть выполнен в виде гладкой цилиндрической цели, конической, ступенчатой, с лаэиринтными канавками, с ячеистой структурой и т.д. Втулка 1 может быть жестко установлена в корпусе

8либо с возможностью радиальных перемещений (плавающее кольцо). В местах выхода сквозных отверстий 7 в область 4 высокого Давления на звтулке 1 может быть установлен на- йравляющий аппарат 9, предназначенный для повышения скорости противо- |закрутки потока на входе в дроссе- 1ирующий зазор 3 за счет преобра- Ьования кинетической энергии окружного течения закрученного потока

В области 4 высокого давления в скоростной напор рабочей среды в сквозных отверстиях 7. Направляющий аппарат 9 может иметь произвольную конструкцию. Например, может быть выполнен в виде наклонных пластин 10.

Щелевое уплотнение р аботает следующим образом.

В области 4 высокого давления гироагрегата имеет место закрутка потока рабочей среды, за счет чего в области 4 высокого давления рабочая среда подвергается действию поля цетробежных сил. Под действием центробежных сил гидростатическое давление рабочей среды возрастает при удлении От центра вала 2.

Этот перепад давления обуславливает циркуляцию рабочей среды по слдующей схеме: область высокого дав

0

5

0

5

0

5

0

5

ления - сквозные отверстия 7 - кольцевая канавка 5 - область 4 высокого давления. Основная часть рабочей среды из кольцевой канавки 5 поступает в дросселируклций зазор 3 и далее в область низкого давления. Таким образом, закрученный в сторону вращения ротора поток отсекается кольцевой канавкой 5 и на входе в дросселирующий зазор 3 рабочая среда либо практически не имеет закрутки (при радиальных сквозных отверстиях 7), либо имеет закрутку, противоположную направлению вращения вала 2 (про- тиБозакрутку). Устранение закрутки потока на входе в дросселирующий зазор 3 проводит к снижению дестабилизирующих сил. Противозакрутка компенсирует закрутку потока, создаваемую вращающимся валом 2 в дросселирующем зазоре 3. Это ведет к уменьшению виличины дестабилизирующей циркуляционной силы,что снижает вибрацию. В случае установки направляющего аппарата происходит повьшение скорости течения рабочей среды в сквозных отверстиях 7, а, следовательно, и повышение противозакрут- ки на входе в дросселирующий зазор 3 за счет использования кинетической энергии закрутки потока в области высокого давления, Это также приводит к повьшению надежности.

Таким бразом, в предлагаемом уплотнении обеспечивается повьшение надежности за счет снижения вибрации (повышения динамической устойчивости вала), снижение материалоемкости за счет возможного уменьшения диаметра вала, обусловленного уменьшением циркуляционных сил в зазоре, повыщение КПД за счет уменьшения диаметра вала, уменьшение проточек за счет возможного уменьшения зазора, которое обеспечивается снижением уровня вибрации„

Формула изобретения

1о Щелевое уплотнение, содержадее охватывающую вал с дросселирующим зазором, разделяющую области высокого и низкого давления втулку, в которой вьтолнены сквозные отверстия, имеющие выходы в область высокого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и К1Щ,а также снижения материалоемкости, на внутренней поверхности втулки у ее торца со стороны области высокого давления вьтолне- на кольцевая канавка, образующая с торцом втулки тонкий гребень, при этом отверстия выполнены с выходами в эту канавку.

2. Уплотнение по п.1, о т л и - чающееся тем, что отверстия выполнены наклонными со смещением

1521972

выхода в канавку относительно выхода в область высокого давления в сторону, противоположную направ- - лению вращения вала.

3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что в местах выходов отверстий в область высокого давления оно снабжено направ- 10- ляющим аппаратом.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в компрессорах, насосах и других гидроагрегатах для уплотнения вращающихся валов. Цель изобретения - повышение надежности и КПД, а также снижение материалоемкости за счет повышения динамической устойчивости вала. Уплотнение содержит уплотнительную втулку, которая охватывает вал с образованием дросселирующего зазора. На внутренней поверхности втулки на минимальном расстоянии от торца со стороны области высокого давления выполнена кольцевая канавка с образованием тонкого гребня, разделяющего канавку и область высокого давления. Во втулке выполнены сквозные отверстия, соединяющие канавку с областью высокого давления. Сквозные отверстия могут быть выполнены радиальными или наклонными. В местах выхода отверстий в область высокого давления может быть установлен направляющий аппарат. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.

cpu5.Z

срие.З

(риёЛ

в

Buff А

ipue.S