Уплотнение вращающегося вала Советский патент 1990 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбоагрегатах.

Цель изобретения - повышение надежности в работе.

На фиг.1 изображено уплотнение, продольный разрез; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1 (при поперечном расположении вставок); на фиг.З - сечение Б-Б на фиг.1 (при продольном расположении вставок); на фиг,4 - сечение В-В на фиг. 1 (при наклонном расположении вставок).

Уплотнение содержит установленное в корпусе 1 с зазором 2 относительно уплотняемого вала 3 плавающее кольцо 4 с торцовым уплотнительным элементом 5 и камеру б подвода затворной среды. Торцовый уплоткительный элемент 5 плавающего кольца 4 может быть выполнен за одно целое с последним в виде пояска или объемным в виде резинового кольца, размещенного в кольцевом пазу. Плавающее кольцо 4 выполнено составным из нескольких сегментов 7 и промежуточных вставок 8, жестко соединенных с сегментами 7 посредством сварки или пайки, причем в качестве материала вставок и сварочного или припойного материала применен материал с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала сегментов 7 плавающего кольца 4, Например, сегменты 7 плавающего кольца 4 выполнены из Ст. 20, а в качестве сварочного или припойного материала или материала вставки 8 применены соответственно материалы на основе никель-хром или латуни, т.е. проволоки Л- 06X19Н9Т или ЛК62. Вставки 8 между сегментами 7 плавающего кольца 4 выполнены клиновидного сечения и могут быть определенно ориентированы относительно продольной осм уплотнения, при этом при поперечном расположении вставок 8 узкая их часть располаоется на наименьшем радиусе кольца 4, при продольном расположении вставок 8 узкая их часть располагается со стороны торцового уплотнительного элемента 5, а при расположении вставок 8 под углом к продольной оси уплотнения узкая их часть располагается на наименьшем радиусе кольца 4 со стороны его торцового ушют- нительного элемента 5.

Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.

После изготовления плавающего кольца 4 его внутренняя рабочая расточка имеет сравнительную цилиндрическую форму, так как производство и контроль его происходит обычно при 16 - 26°С. С установкой плавающего кольца 4 на машину и при вращении вала 3 и подаче затворной среды в камеру 6 эта среда, дросселируясь в уплот- нительном зазоре 2 между кольцом и валом нагревается, передавая тепло плавающему

кольцу 4. Поскольку плавающее кольцо 4 выполнено из неоднородного материала и материал сварных или паяных стыков и вставки 8 имеет коэффициент линейного расширения больший, чем материал сегмен0 тов 7 плавающего кольца, то на рабочем режиме, обычно имеющем температуру 60 - 80°С, из-за неодинаковых величин расширения его составных частей рабочая цилиндрическая форма расточки изменяется на

5 многоклиновую. Так, при поперечном расположении V-образных форм стыков и вставок 8, когда узкие части их размещены на наименьшем радиусе плавающего кольца 4 на рабочем режиме уплотняющая расточка

0 приобретает форму многоклиновых параллельных расточек, а при продольном расположении V-образных стыков, когда узкие части их находятся у торцового уплотни- тельного элемента плавающего кольца на

5 рабочем режиме уплотняющая расточка приобретает конфузорную форму с незначительными свойствами многоклиновой расточки, Каждая из перечисленных форм имеет положительные свойства и для реали0 зации совокупности этих свойств предусмотрено расположение вставок под углом к продольной-оси уплотнения, при котором узкая часть этой формы вставки 8 размещена на наименьшем радиусе детали пла5 вающего кольца у его торцового уплотни- тельного элемента. Такое расположение сварных стыков и вставок 8 обеспечивает приобретение рабочей расточкой свойств конфузорной многоклиновой формы, гаран0 тирующей самоцентрирование плавающего кольца на всех режимах без применения дорогостоящих механических операций для . реализации идентичных свойств устройства. При этом отклонение плотности торцо5 вой упорной поверхности плавающего кольца не будет иметь отрицательных моментов, если данное устройство будет применено при малых переладах давления з сочетании с резиновым торцовым уплотни0 тельным элементом, т.е. данное устройство будет успешно работать в качестве внутреннего уплотнительного кольца.

Таким образом, предлагаемая конструкция уплотнения вращающегося вала об5 ладает более высокой надежностью за счет саморегулирования величины зазора между валом и плавающими кольцами, что обеспечивает оптимальный тепловой режим уплотнения, повышает его несущую и центрирующую способности, а также противозадирные свойства. Кроме того, такое выполнение конструкции уплотнения позволяет уменьшить гарантированную величину зазора между плавающими кольцами и валом и тем самым значительно повысить уплотняющую способность уплотнения. Саморегулирование величины зазора позволяет уменьшить износ плавающего кольца и увеличить ресурс и надежность работы уплотнения.

Формула изобретения

1. Уплотнение вращающегося вала, содержащее установленное в корпусе с зазором относительно вала плавающее кольцо с торцовым уплотнительным элементом и камеру подвода затворной среды, причем плавающее кольцо выполнено составным из нескольких сегментов, между которыми расположены промежуточные вставки, выполненные из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, промежуточные вставки выполнены клиновидного сечения и жестко соединены с сегментами плавающего кольца.

2.Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что вставки расположены поперечно относительно продольной оси уплотнения, при этом узкая часть вставок

расположена на наименьшем радиусе плавающего кольца,

3.Уплотнение по п.1, отл и ч а ю щее- с я тем, что вставки расположены продольно относительно продольной оси уплотнения, при этом узкая часть вставок расположена со стороны торцового уплот- нительного элемента плавающего кольца.

4.Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что вставки расположены под углом

относительно продольной оси уплотнения, при этом узкая часть вставок расположена на наименьшем радиусе плавающего кольца со стороны его торцового уплотнительно- го элемента.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в насосах, компрессорах и турбомашинах. Цель изобретения - повышение надежности в работе. Уплотнение содержит установленное в корпусе 1 с зазором 2 относительно уплотняемого вала 3 плавающее кольцо 4 с торцовым уплотнительным элементом 5 и камеру 6 подвода затворной среды. Кольцо 4 выполнено составным из нескольких сегментов и промежуточных вставок клиновидного сечения. При этом сегменты и вставки жестко соединены между собой, причем вставки выполнены из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала сегментов кольца. Относительно продольной оси уплотнения вставки могут быть расположены поперечно, продольно или под углом. При дросселировании затворной среды в зазоре 2 между кольцом и валом происходит разогрев кольца, при этом вследствие разности коэффициентов линейного расширения материалов вставок и сегментов начальная цилиндрическая форма внутренней рабочей расточки кольца трансформируется в многоклиновую, происходит саморегулирование зазора между кольцом и валом, что уменьшает износ кольца и увеличивает ресурс и надежность работы уплотнения. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

А-А

Фиг. 2

5-5

В-В

Фиг.З

ФиъМ