Уплотнение вала Советский патент 1990 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к двигателестрое- нию, и может быть использовано для узлов уплотнения турбонасосных агрегатов, узлов уплотнения двигателя летательного аппарата.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения при возникновении продольной упругой волны деформации, приводящей к радиальному биению вала.

На фиг. 1 показано уплотнение вала, разрез; на фиг. 2 - график упругой характеристики тарельчатой пружины.

Уплотнение вала выполнено в виде узла в сборе, который закреплен в корпусе 1 изделия с помощью элементов 2 крепежа. В корпусе 1 изделия установлены уплот- нительные кольца 3 и 4. Корпус 5 уплотнения вала содержит фланцы 6 и 7 и корпус 8, между которыми установлены элементы 9 и 10 уплотнения и элементы 11 крепежа. В корпусе 5 уплотнения вала установлена втулка 12, на внутренней поверхности которой выполнены шлицы 13, а на наружной поверхности - бурт 14, выполняющий функцию вращающегося уплот- нительного кольца. Между корпусом 8 и фланцами 6 и 7 соответственно установлены вертикально расположенные гофрированные упругие элементы 15 и 16 с размещенным в них самоподвижным уплотнительным элементом, выполненным в виде двух уплотнительных колец 17 и 18, которые прижаты к торцовым поверхностям бурта 14 тарельчатыми пружинами 19 и 20 с помощью гаек 21 и 22 и законтрены контргайками 23 и 24. На шлицевом валу 25 собранный узел входит в зацепление с валом шлицами 13 втулки 12. Между внутренней поверхностью втулки 12 и валом 25 установлен дополнительно неподвижный относительно уплотняемой поверхности вала

уплотнительный элемент 26, который сжимается через кольцо 27 гайкой 28 и контрится контргайкой 29. В собранном виде

5 между вертикально расположенными гофрированными упругими элементами 15 и 16 образована полость А, которая сообщена с внешней средой отверстием Б в корпусе 8. Сжатие тарельчатой пружины происходит до точки В по упругой характеристике

0 (фиг. 2).

Для увеличения надежности уплотнения собранный узел проходит обкатку на стенде с целью приработки уплотнительных колец к торцовым поверхностям бурта 14 втулки 12. Затем без переборки узел устанавливается на изделие. При запуске изделия частота вращения вала увеличивается, достигая максимальной величины.В полостях Д и Е возникает давление рабочей среды и рабочего тела соответственно, через шлицы 13 крутя0 щий момент с вала 25 передается на втулку 12. На переходных режимах работы изделия возникает продольная упругая волна деформации, приводящая к радиальному биению вала, величина которого может быть существенной. Радиальное биение вала пе5 редается втулке 12, а следовательно, и бурту 14. При возникновении радиальных биений уплотнительные кольца 17 и 18 перемещаются в радиальном направлении по торцовым поверхностям бурта 14 втулки 12.

Величина вибрации не передается на корпус 5 уплотнения вала. В гофрированных элементах 15 и 16 возникает напряжение от деформации в окружном направлении, вызванное силами трения уплотнительных колец 17 и 18 при вращении втулки 12. В результате трения появляется износ уплотнительных колец 17 и 18, величина которого вызывает изменение величины деформации тарельчатых пружин в направлении от точки В в сторону точки Г по упругой

характеристике (фиг. 2). Из графика видно, что усилие прижатия уплотнительных колец изменяется мало ввиду использования полого участка упругой характеристики тарельчатой пружины. Тем самым предотвращает- ся попадание рабочей среды из полости Д в полость А и рабочего тела из полости Е в полость А. Полость А имеет дренаж через отверстие Б с внешней средой. Выполнение вращающегося кольца заодно с втул- кой, внутренняя поверхность которой соединена с валом с помощью шлицев, обеспечивает уменьшение угла поворота кольца в продольной плоскости, так как обеспечивается продольное проскальзывание по шлицам поверхности вала относительно внутренней поверхности втулки при продольной упругой волне деформации, при этом дополнительное неподвижное к поверхности вала уплотнение, деформируясь, сохраняет герметизацию по валу относительно втулки.

Формула изобретения

1. Уплотнение вала, содержащее вращающееся уплотнительное кольцо, установленное

на валу, и уплотнительные кольца, установленные в корпусе на вертикально расположенных упругих элементах и поджатых к вращающемуся кольцу, при этом между упругими элементами образована полость, сообщенная с внешней средой, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения при возникновении продольной упругой волны деформации,

приводящей к радиальному биению вала, на нем установлена втулка, а вращающееся уплотнительное кольцо выполнено в виде бурта на наружной поверхности втулки, на внутренней поверхности которой выполнены шлицы, входящие в выполненные на валу ответные впадины, а между втулкой и валом установлен неподвижно относительно поверхности вала уплотнительный элемент, при этом упругие элементы выполнены гофрированными.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что, с целью уменьшения осевых габаритов, уплотнительные кольца, установленные в корпусе, поджаты пружинами тарельчатого типа.

Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано для узлов уплотнения турбонасосных агрегатов, узлов уплотнения двигателя летательного аппарата. Целью изобретения является повышение надежности уплотнения при возникновении продольной упругой волны деформации, приводящей к радиальным биениям вала. В корпусе 5 уплотнения вала установлена втулка 12, на внутренней поверхности которой выполнены шлицы 13, а на наружной поверхности - бурт 14, выполняющий функцию вращающегося уплотнительного кольца. Между корпусом 8 и фланцами 6,7 соответственно установлены вертикально расположенные гофрированные упругие элементы 15, 16 с размещенным в них самоподвижным уплотнительным элементом, выполненным в виде двух уплотнительных колец 17, 18, которые прижаты к торцовым поверхностям бурта 14 тарельчатыми пружинами 19, 20. На шлицевом валу 25 собранный узел входит в зацепление с валом шлицами 13 втулки 12. Между внутренней поверхностью втулки 12 и валом 25 установлен дополнительно неподвижный относительно уплотняемой поверхности вала уплотнительный элемент 26. Через шлицы 13 крутящий момент с вала 25 передается на втулку 12. На переходных режимах работы изделия возникает продольная упругая волна деформации, приводящая к радиальному биению вала, величина которого может быть существенной. Радиальное биение вала передается втулке 12, а следовательно, и бурту 14. При возникновении радиальных биений уплотнительные кольца 17, 18 перемещаются в радиальном направлении по торцовым поверхностям бурта 14 втулки 12. Величина вибрации не передается на корпус 5 уплотнения вала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

О

Г В

Х,мм

Фиг, 2