Бесконтактное торцовое уплотнение Советский патент 1990 года по МПК F16J15/34 

1

(21)4206583/29

(22)12.01.87

(46) 30.08.91. Бюл. № 32

(71)Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-техноло- гический институт компрессорного машиностроения

(72)А.П.Цыбульник

(53)62.762 (088.8)

(56)Марцинковский В.А. Бесконтактные уплотнения роторных машин, М., Машиностроение, 1980, с.162, рис.85.

(54)БЕСКОНТАКТНОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

(57)Изобретение относится к уплот- нительной технике, а именно, к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может быть использовано в насосах или компрессорах. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности торцового уплотнения за счет поддержания оптимального зазора между уплот- нительными кольцами. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала

1 состоит из аксиально-неподвижного уплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 или навалу 1, аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4. Уплотнительные кольца 4 содержат, расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, разгрузочные поверхности 7, образующие разгрузочную полость 8„ Внутренние поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Р. , ц наружные 6 поверхности - от области низкого давления Р„. Аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, торцевую смежную поверхность 11., цилиндрическую поверхность 12, образующая с корпусом 3 или валом 1 кольцевую дросселирующую щель 13. Сумма площадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверхности 7 уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярно к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Си- лы давления, действующие на поверхность 10, прижимают кольцо 4 к коль-i цу 2, а силы давления - 11 и разгрузочную поверхность 7, отжимают его. от кольца 2.

I

%

00

ел с& ел

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может использоваться в насосах или компрессорах. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности уплотнения за счет поддержания оптимального гарантированного зазора между уплотнительными кольцами достигается за счет того, что сумма площадей проекций разгрузочной 7 и смежной 11 поверхностей на плоскость, перпендикулярную оси вала, больше площади проекции внутренней поверхности 10 на ту же плоскость, при этом разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления дросселирующими каналами 9, 13. При раскрытии уплотнения давление, действующее на смежную 11 и разгрузочную 7 поверхности, снижается, отжимающая сила уменьшается по мере раскрытия до наступления равновесного состояния, а между уплотнительными кольцами 2, 4 устанавливается гарантированный зазор. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уплотни- тельной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может быть использовано в насосах или компрессорах.

.Цель изобретения - повышение надежности и долговечности торцового

уплотнения за счет поддержания оптимального зазора между уплотнительны- ми кольцами.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено бесконтактное торцовое уплотнение в разрезе; на фиг.2 - бесконтактное

торцовое уплотнение в разрезе, вариант с аксиально подвижным невра- щакнцимся уплотнительным -кольцом.

Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала 1 состоит из аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 (фиг.1) или на валу 1 (фиг,2) и аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4, установленного на валу 1 (фиг.1) или в корпусе 3 (фиг.2). Уп- лотнительные кольца содержат расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, расположенные на торцовых кольцевых концентричных поясках соосных с валом, разгрузочные поверхности 7, расположенные между поясками и образующие разгрузочную полость 8. Внутренние 5 поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Р„ , а наружные 6 поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области низкого давления Рц. Разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления каналами, выполненными в виде микроканавок 9 на внутренней поверхности трения одного из уплотнительных колец, в данном случае аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2. Аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, раположенную в области высокого давления и обращенную в сторону от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, торцовую смежную поверхность 11, расположенную в области высокого давления и обращенную в сторону аксиально неподвижного уплотни- тельного кольца 2, и цилиндрическую поверхность 12, расположенную в области высокого давления и образующую с корпусом 3 (фиг.1) или валом 1 (фиг.2) кольцевую дросселирующую щель 13. Сумма площадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверхности 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Силы давления, действующие на внутреннюю поверхность 10, прижимают аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 к аксиально неподвижному уплотнительному кольцу 1,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а силы давления, действующие на смежную поверхность 11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, отжимают его от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2.

Работа бесконтактного торцового уплотнения заключается в следующем. На внутреннюю поверхность 10 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 действует высокое уплотняемое давление. Если уплотнение закрыто, т.е. поверхности 5 и 6 трения попарно сомкнуты, высокое давление будет действовать также и на смежную поверхность 11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, так как разгрузочная полость 8 в этом случае будет отсечена от области низкого давления сомкнутыми наружными поверхностями трения 6, но сообщена при сомкнутых внутренних поверхностях трения 5 посредством микроканавок 9 с кольцевой полостью между смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2 и далее через кольцевую дросселирующую щель 13 с областью высокого давления. Так как сумма площадей проекций смежной и разгрузочной поверхностей 11,7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость, при одинаковом высоком давлении, действующем на указанные .поверхности, силы, отжимающие аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, будут больше прижимающих, и уплотнение раскроется, т.е. поверхности трения 5 и 6 попарно разомкнутся, и между ними образуются торцовые щели. Уплотняемая среда потечет из области высокого давления через дросселирующую щель 13, кольцевую полость меяду смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплот- нительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2, торцовую щель между внутренними поверхностями трения 5, разгрузочную полость 8 и торцовую щель между наружными поверхностями трения 6 в область низкого давления. Все три щели оказывают течению уплотняемой среды большое гидравлическое сопротивление, давление среды в каждой из них резко падает. Давление, .действующее на смежную и разгрузочную поверхности 11, 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 становится меньше высокого уплотняемого давления в то время как давление,действующее на внутреннюю поверхность 10, остается по-прежнему.Вследствие этого отжимающая сила уменьшается по мере раскрытия уплотнения и сравнивается с

прижимающей силой, после чего наступа-15 лирующими каналами, отличаюет равновесное состояние, при котором между поверхностями трения 5 и 6 упло нительных колец установится зазор. Величина этого зазора будет малой, вследствие резкого падения давления на смежной и разгрузочной поверхностях 11 и 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 при раскрытии уплотнения, т.е. уплотнение будет выполнять свои прямые функции, но трение между поверхностями трения 5 и 6 уплотнительных колец 2 и 4 станет чисто жидкостным, что приведет к уменьшению износа колец, повышению надежности и долговечности уплотнения.

Формула изобретения

10

У//////У

поясках, концентричных валу, разгрузочной поверхностью, расположенной между поясками, и с расположенными в области высокого давления смежной поверхностью, обращенной в сторону аксиально неподвижного уплотнительного кольца, и внутренней поверхностью, обращенной в сторону от аксиально неподвижного уплотнительногс кольца,а также разгрузочную полость, ограниченную разгрузочной поверхностью и iпоясками и сообщенную с областью высокого давления дроссе

щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности сумма площадей проекций разгрузочной и смежной поверхностей аксиально-под- вижного кольца на плоскостьs перпендикулярную оси вращения, выполнена больше площади проекции внутренней поверхности на ту же плоскость.

11 13 112

4 г

)///А///////л

Фиг2