Гидродинамическое уплотнение Советский патент 1991 года по МПК F16J15/42 

Ё

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике..в частности к радиальным гидродинамическим уплотнениям залов. Цель изобретения - повышение герметичности. Гидродинамическое уплотнение содержит установленный на валу в кольцевой проточке корпуса импеллер с радиальными каналами на рабочей поверхности. Стенка проточки, обращенная к этой поверхности импеллера, выполнена в виде закрепленной в корпусе упругой пластины, на обращенной к импеллеру поверхности которой выполнены зубчатые выступы с острыми крышками а на тыльной поверхности могут быть установлены пьезокерамические элементы. Деформируемость пластины и наличие на ней выступов снижают протечку уплотняемой жидкости по стенке корпуса. 5 з.п ф-лы 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в высокоскоростных насосных агрегатах.

Цель изобретения - повышение герметичности.

На фиг. 1 показано гидродинамическое уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - вариант конструкции уплотнения с пьезо- керамическими элементами, продольный разрез; на фиг. 3 - поверхность упругой пластины с зубчатыми выступами в виде кольцевых (спиральных) ножей; на фиг. 4 - то же, в виде секторных ножей: на фиг. 5 - то же, в виде шипов.

Гидродинамическое уплотнение (фиг. 1) содержит импеллер 1, установленный на валу 2 в кольцевой проточке 3 корпуса 4. Обращенная к рабочей поверхности импеллера 1 стенка проточки 3 выполнена в виде закрепленной в корпусе 4 упругой пластины

5, расположенной напротив радиальных каналов б импеллера. На поверхности пласти- ны 5, обращенной к импеллеру 1. выполнены зубчатые выступы 7 с острыми кромками.

Уплотнение (фиг. 2) может быть снабжено пьезокерамическими элементами 8. установленными на тыльной стороне упругой пластины 5. На поверхности пьезокера- мических элементов 8 нанесены электроды для соединения с генератором электриче ских сигналов (не показан).

Зубчатые выступы 7 могут иметь различные конструктивные решения Они могут быть выполнены, например, в виде кольцевых или спиральных ножей (фиг. 3). в виде секторных ножей (фиг. 4) или в виде отдельных шипов (фиг. 5).

Гидродинамическое уплотнение работает следующим образом.

з

ГО

g

со

При вращении импеллера 1 жидкость, находящаяся в радиальных каналах 6, а также в полости между рабочей поверхностью импеллера 1 и пластиной 5, вовлекается во вращательное движение, давление жидко- сти в радиальном направлении возрастает, что препятствует перетеканию жидкости, Вследствие обтекания потоком гчидкости выступов, образующих радиальные каналы 6, возникают отрывные течения, характери- зующиеся появлением возвратных потоков и вихрей. Взаимодействуя с движущейся жидкостью в зазоре, эти потоки приводят к созданию циркуляционного течения в полости между импеллером 1 и пластиной 5. Вихревые движения , в свою очередь, способствуют возникновению газового вихря. В области раздзла между жидкостью и газом образуется зона двухфазного подслоя, в который попадают кап- ли жидкости, вылетевшие из каналов 6 в результате отрыва с поверхности. В дальнейшем эти капли жидкости могут быть увлечены либо газовым потоком к центру, либо по инерции в окружном направлении обратно к поверхности жидкости. Некоторые капли достигну поверхности пластины 5, в результате соударения к которой одна часть капель, дробясь, отразится от ее поверхности, а другая часть капель прилипнет к поверхности пластины 5, что вызовет по явление пленки жидкости, текущей по поверхности пдастины 5 под действием радиального газового вихря от границы раздела фаз к центру вращения, Воздействие , -лель жидкости приведет к деформации упругой пластины 5, разрыву пленки жидкости и мелкому дроблению капель посреди; вом зубчатых выступов 7 с острыми кромками, работающими в пристеночном слое.

Регулирование работы зубчатых высту- пов 7 с острыми кромками может быть осуществлено с помощью пьезокерамических элементов 8 (фиг. 2). Для этого от генератора электрических сигналов (не показан) на электроды пьезокерамических элементов 8 подается электрический сигнал необходимой формы, который, вследствие обратного пьезоэффекта, приводит к соответствующим деформациям пьезокерамических элементов 8 и упругой пластины 5, имеющей на своей поверхности зу атые выступы 7 с острыми кромками,

В зависимости от скорости вращения вала 2, размеров импеллера 1, плотности и вязкости рабочей жидкости зубчатые выступы 7 могут быть выполнены в виде кольцевых (спиральны) ножей (фиг, 3), в виде секторных ножей (фиг. 4) или в виде отдельных шипов (фиг. 5).

Изобретение позволяет повысить герметичность гидродинамического уплотнения на рапчичных режимах работы путем управляемого воздействия зубчатых выступов с острыми кромками на пристеночную пленку жидкости

Формула изобретения

Фиг г

Фиг.З

8

ШигА

7