Бесконтактное уплотнение вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/44 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным уплотнением вращающихся валов гидравлических машин.

Целью изобретения является повышение надежности работы, упрощение конструкции и повышение технологичности его изготовления.

На фиг. 1 схематически изображено уплотнение, разрез; на фиг. 2 - витки спирали с выступом; на фиг. 3 - профиль зигзагообразных витков спирали.

В зазоре 1 между взлом 2 и корпусом 3 размещен герметизирующий элемент, выполненный в форме упругой (например, стальной) винтообразной спирали 4, навитой на поверхность вала 2 в направлении, противоположном вращению вала. Один конец спирали 4 закреплен на валу 2 известным способом (посредством сварки 5, хомута, втулки и т.п.). Остальные витки спирали 4 свободны и имеют возможность радиального перемещения в зазоре 1. Для повышения эффективности работы ви ки спирали 4 могут быть навиты плотно друг к Другу.

Ограничение радиального перемещения витков спирали 4 при вращении вала с целью регулирования эффективности герметизации может быть достигнуто, если на витках спирали 4 предусмотрены выступы 6, например, в виде скрепленных с витками скоб, На каждом витке может быть один или несколько выступов. Выступы 6 выполнены таким образом, что размещены с радиальным зазором 7 внутри смежного витка спирали 4.

Ограничение радиального перемещения может быть достигнуто выполнением профиля витков спирали 4 зигзагообразной формы, например S-образной, причем в этом варианте перемычка 8 профиля выполо

к

с

со

йена с направленными в противоположные стороны концевыми частями 9 и 10, размещенными с радиальным зазором относительно концевых частей 9 и 10 смежных витков спирали 4. На внутренней поверхно- сти корпуса 3 против свободного конца спирали герметично установлено защитное кольцо 11, например, из антифрикционного материала.

Уплотнение работает следующим обра- зом.

При вращении вала под действием центробежных сил витки спирали 4, вращающейся совместно с валом, расходятся и перемещаются по радиусу, причем это пе- ремещение тем больше, чем дальше отстоит данный виток от витка, закрепленного на валу. В результате спираль 4 принимает форму спирального раструба. Целесообразно ориентировать при сборке спираль 4 та- ким образом, чтобы свободные витки были обращены в сторону полости с повышенным давлением. Поскольку направление витков противоположно направлению вращения вала, спираль 4 работает как винтовой на- сое, препятствуя прохождению герметизируемой жидкости, и, одновременно, как радиальный лопаточный импеллер. Уплотнение может быть названо винтоимпеллер- ным.

В случае касания свободных витков о внутреннюю поверхность корпуса целесообразно против свободных витков спирали 4 герметично установить кольцо 11 для уменьшения износа корпуса. При необходи- мости ограничения радиального перемещения свободных витков пружины используют конструкции типа изображенных на фиг. 2 и 3. При этом свободные витки перемещаются в радиальном направлении в пределах заданных радиальных зазоров между выступами 6 и телом винтов или концевыми частями 9 и 10 смежных витков, т.е. могут перемещаться только до упора выступающими частями в смежный виток.

Формула изобретения

1.Бесконтактное уплотнение вала, преимущественно высокооборотного, содержащее герметизирующий элемент в зазоре между валом и корпусом, охватывающий вал с возможностью радиального перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, упрощения конструкции и повышения технологичности его изготовления, в нем герметизирующий элемент выполнен в виде упругой винтообразной спирали, навитой преимущественно плотно виток к витку по поверхности вала с закреплением одного ее конца на валу, при этом направление витков спирали противоположно направлению вращения вала.

2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что, с целью равномерного радиального перемещения свободных витков спирали, на каждом из них имеется один или несколько выступов по окружности, размещенных с радиальным зазором внутри смежного витка.

3.Уплотнение по п. 2, о т л и ч а ю щ е- е с я тем, что витки спирали имеют зигзагообразный профиль с направленными вдоль оси в противоположные стороны относительно радиальной перемычки концевыми частями, причем внутренняя направлена в сторону закрепленного витка спирали.

4 Уплотнение по п. 3, отличающееся тем, что на внутренней поверхности корпуса против свободного конца спирали герметично установлено защитное кольцо из антифрикционного материала.

Изобретение позволяет повысить надежность работы, упростить конструкцию и повысить технологичность изготовления бесконтактного уплотнения высокооборотного вала (В). Герметизирующий элемент размещен в зазоре 1 между В 2 и корпусом 3 и охватывает В 2 с возможностью радиального перемещения. Элемент выполнен в виде упругой винтообразной спирали 4, навитой преимущественно плотно виток к витку по поверхности В 2 с закреплением одного ее конца на В 2. Направление виткоз спирали 4 противоположно направлению вращения В 2. Для равномерно о радиального перемещения свободных витков на каждом из них имеется один или несколько выступов по окружности. Витки имеют зигзагообразный профиль. На внутренней поверхности корпуса 3 против свободного конца спирали 4 герметично установлено защитное кольцо 11 из антифрикционного материала. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. г

10