Уплотнение вала Советский патент 1991 года по МПК F16J15/40 

Фиг.1

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в центробежных компрессорах, насосах и других роторных машинах.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности работы уплотнения за счет демпфирования угловых колебаний плавающего кольца.

На фиг. 1-3 - уплотнение вала, продольный разрез, варианты выполнения; на фиг 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - схема сил, действующих в зазоре.

Уплотнение содержит корпус 1, в расточке 2 которого размещено плавающее кольцо 3 с торцовым уплотнительным буртом 4, установленное с радиальным зазором 60 относительно вала 5 и разделяющее между собой полости высокого PI и низкого Ра давлений. При этом на торцовой поверхности 6 расточки 2 корпуса 1 выполнен торцовый уплотнительный бурт 7, контактирующий с торцовым уплотнительным бур- тбм 4 плавающего кольца 3. Наружные и внутренние диаметры уплотнительного бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца 3 связаны между собой следующими соотношениями:

d,D1+2(60+6A|); (60+6),

где di и DI - внутренние диаметры соответственно бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца;

ds и DS - наружные диаметры соответственно бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца 3;

60 - радиальный зазор между кольцом 3 и валом 5;

бр I - ДОПУСК ча радиальное биение вала 5.

Корпус 1 может быть выполнен с корпусной втулкой 8, поверхности которой уплотнены относительно корпуса 1 внутренними уплотнениями 9. Плавающее кольцо 3 зафиксировано от окружного прсворота, контакт между буртом 4 плавающего кольца 3 и буртом 7 корпуса 1 обеспечивается пружиной 10.

Уплотнение вала работает следующим образом.

Плавающее кольцо 3 под действием силы упругости пружины 10 и давления жидкости PI прижато уплотнительным буртом 4 к торцовому уплотнительному бурту 7 корпуса или корпусной детали 8. Рабочая жидкость дросселируется через кольцевой зазор 60 между плавающим кольцом 3 и валом 5.

При концентричном положении плавающего кольца 3 относительно уплотнительного бурта 7 корпуса 1 осевая сила, действующая на кольцо 3, равномерно распределена по всей окружности и определяется (без учета эпюры распределения давления в торцовом стыке) из соотношения

ho с

ji(dz -D% )

(P,P2) -R

где Р - сила, с которой торцовый бурт 7 корпуса 1 действует на плавающее

кольцо 3.

При вращении вал 5 совершает вынужденные колебания, размах которых составляет 2 бр.в (бр.в - радиальные колебания ва- ла). При этом плавающее кольцо 3 под действием гидродинамических и гидростатических центрирующих сил Fs отслеживает перемещение вала 5.

Между торцовыми уплотнительными буртами 4 и 7 возникает сила трения Т, опре- деляемая из выражения

T f-Foc,

0

где f - коэффициент трения.

На фиг. 5 показаны силы, действующие на плавающее кольцо 3 в радиальной плоскости при перемещении его вверх.

В этом случае момент от действия центрирующих сил Fs и силы трения Т, отнесенных друг от друга на расстояние в, стре- 5 мится повернуть плавающее кольцо против часовой стрелки вокруг точки Г, тем самым раскрывая торцовый стык внизу.

Однако при эксцентричном положении плавающего кольца 3 относительно уплот0 нительного бурта 7 корпуса 1 появляются неуравновешенные площадки Б и В (фиг. 4), соответственно уменьшающие и увеличивающие на осевую силу, действующую на верхнюю и нижнюю половины плавающего кольца 3. При этом от действия этих сил

5 возникает момент

(Ь,

стремящийся повернуть кольцо 3 вокруг точки Г по часовой стрелке и тем самым препятствующий раскрытию торцового стыка.

Формула изобретения

Уплотнение вала, содержащее корпус, плавающее уплотнительное кольцо с торцовым кольцевым буртом, установленное с ра5 диальным зазором относительно вала, при этом кольцевой бурт взаимодействует с внутренней торцовой поверхностью корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения путем демпфирования угловых колебаний плавающего уплот0 нктельного кольца, на внутренней торцовой поверхности корпуса выполнен кольцевой бурт, взаимодействующий с буртом плавающего уплотнительного кольца, при этом геометрические размеры буртов корпуса и плавающего уплотнительного кольца связаны между собой соотношениями

,+2(60+V);

(60+влО,

где di и DI - внутренние диаметры соответственно бурта корпуса и бурта6С плавающего уплотнительного s кольца;6р,( dz и D2 - наружные диаметры соответ6

ственно бурта корпуса и бурта плавающего уплотнительного кольца;

радиальный зазор между плавающим кольцом и валом; допуск на радиальное биение вала.

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в центробежных насосах, компрессорах и других машинах Цель изобретения - повышение надежности уплотнения за счет демпфирования угловых колебаний плавающего кольца Плавающее кольцо 3 прижато к торцовому ушютнительному бурту 7 При концентричном положении плавающего кольца 3 осевая сила равномерно распределена по окружности При смещении кольца 1 в радиальном направлении возникает момент, стремящийся повернуть плавающее кольцо Однако при смещении плавающего кольца 3 появляются неуравновешенные площадки на поверхности трения и возникает момент, стремящийся повернуть кольцо в противоположном направлении и восстановить равновесие Приведены соотношения геометрических размеров торцовых уплотнительных буртов 4 и 7, при которых обеспечивается демпфирование угловых колебаний 5 ил

Фиг. 2

Фиг.3

Фиг А