Гидродинамическое уплотнение Советский патент 1991 года по МПК F16J15/54 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения валов высокооборотных гидравлических машин.

Цель изобретения - повышение надежности и коэффициента полезного действия уплотнения.

На чертеже изображено уплотнение, продольный разрез.

Гидродинамическое уплотнение содержит корпус 1, размещенные последовательно со стороны уплотняемой полости А на валу 2 подшипник качения 3, диск 4 со ступицей 5 и импеллер 6. В импеллере 6 выпол- нены осевые отверстия 7, в которых установлены с возможностью осевого перемещения толкатели 8, упирающиеся одним

концом 9 во внутреннее кольцо 10 подшипника 3, а другим концом 11 крепятся к подпружиненному в сторону полости А упругим элементом 12, охватывающему вал 2 уплот- нительному кольцу 13, образующему с кольцевым выступом 14 корпуса 1 торцовое уплотнение. Ступица 5 диска 4 жестко закреплена на наружном кольце 15 подшипника 3. а внутреннее кольцо 10 подшипника установлено на валу 2 с возможностью осевого перемещения. Толкатели 8 могут образовывать в отверстиях 7 импеллера 6 регулируемые дроссели 16 за счет выполнения толкателей 8 с переменным диаметром, изменяющие площади проходных сечений отверстий 7 при осевых перемещениях толкателей 8. Диск 4 выполнен с наружным

о о. ы ю о

CJ

кольцевым выступом 17, охватывающим импеллер с радиальным зазором и образующим с корпусом 1 регулируемый при осевых перемещениях диска 4 осевой зазор S.

Гидродинамическое уплотнение работа- ет следующим образом.

При остановке или небольшой скорости вращения импеллера 6 со ступицей 5 диска 4, закрепленной на наружном кольце 15 подшипника 3 осевая сила, прижимающая диск 4 к импеллеру 6 невелика и подпружиненное уплотнительное кольцо 13 образует с кольцевым выступом 14 корпуса 1 торцовое уплотнение. Максимальный КПД уплотнения в это время обеспечивается ус- транением утечек через торцовое уплотнение, образуемое кольцами 13 и 14.

С ростом оборотов при выходе импелле- ра 6 на расчетный режим, возросшая осевая сила смещает диск 4 вместе с подшипником 3 к импеллеру 6 и перемещает толкателями 8 кольцо 11, сжимая пружину 12. При этом торцовое уплотнение отключается. Герметичность и максимальный КПД уплотнения обеспечивается работой импеллера 6.

При вращении импеллера 6 на расчетном режиме обеспечивается герметичность за счет образования с лопаточной стороны импеллера 6 границы раздела фаз Б между уплотняемой жидкостью В и газовой поло- стью Г.

При увеличении.скорйсти вращения импеллера 6 по сравнению с расчетным значением произойдет перемещение границы раздела фаз Б к наружному диаметру им- пеллера 6.

Перемещение границы раздела фаз снизит надежность работы уплотнения за счет возникновения барботажа газа из полости Г в уплотняемую полость А. Одно- временно увеличивается осевая сила, смещающая диск 4 вместе с подшипником 3 к импеллеру 6 и еще более перемещающая толкатели 8 с переменным диаметром. Отверстия 7 приоткрываются, а осевой зазор S между выступом 17 диска 4 и кольцевым выступом корпуса 1 уменьшается. При этом

поток жидкости из уплотняемой полости А подается через отверстия 7 к лопаточной стороне импеллера 6 и уменьшается переток жидкости через осевой зазор S в полость диска 4, что приводит к восстановлению прежней границы раздела фаз Б.

Радиальный расход жидкости с лопаточной стороны импеллера 6 снижает температуру рабочей жидкости в полости уплотнения, что также повышает надежность работы.

Использование предлагаемого уплотнения позволяет свести к минимуму объемные потери и барботаж газа в уплотняемую полость, повысить надежность работы путем устранения возможностей задиров и приварки диска к импеллеру и, таким образом, повысить экономичность и межремонтный ресурс работы.

Формула изобретения

1.Гидродинамическое уплотнение вала, содержащее корпус и размещенные на валу последовательно со стороны уплотняемой полости подшипник качения, диск со ступицей и импеллер, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе и КПД, в импеллере выполнены осевые отверстия, в которых установлены с возможностью осевого перемещения упирающиеся .концами во внутреннее кольцо подшипника толкатели, на противоположных концах которых закреплено охватывающее вал подпружиненное в сторону уплотняемой полости кольцо, образующее с выполненным на корпусе кольцевым выступом торцевое уплотнение, при этом ступицы диска жестко закреплена на наружном кольце подшипника, а внутреннее кольцо подшипника установлено на валу с возможностью осевого перемещения.

2.Уплотнение поп.1,отличающее- с я тем, что толкатели выполнены переменного сечения и образуют с выполненными в импеллере отверстиями регулируемые дроссели, а диск выполнен с наружным кольцевым выступом, охватывающим с радиальным зазором импеллер и образующим с корпусом регулируемый осевой зазор.

1 17

А/

3 10 96 7 Б Г

11 12 2

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения валов высокооборотных гидравлических машин. Цель изобретения - повышение надежности и коэффициента полезного действия уплотнения. Гидродинамическое уплотнение содержит корпус 1, размещенные на валу 2 подшипник 3 качения 3, диск 4 со ступицей 5 и импеллер 6 с осевыми отверстиями 7, в которых установлены с возможностью осевого перемещения толкатели 8, одним концом 9 упирающиеся во внутреннее кольцо 10 подшипника 3, а другим концом 11 соединенные с охватывающим вал 2 подпружиненным в сторону уплотняемой полости А кольцом 13, образующим с кольцевым выступом 14 корпуса 1 торцовое уплотнение. Ступица 5 диска 4 жестко закреплена на наружном кольце 15 подшипника 3, а внутреннее кольцо 10 подшипника 3 установлено на валу 2 с возможностью осевого перемещения, что обеспечивает возможность отключения торцового уплотнения при вращении импеллера 6 за счет осевого перемещения диска 4 под действием на него осевой силы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.