Комбинированное уплотнение Советский патент 1992 года по МПК F16J15/32 

Устройство относится к области уплот- нительной техники для преимущественного использования в качестве уплотнений вращающихся валов.

Известно комбинированное уплотнение, включающее установленные в корпусе динамический импеллер с лопатками, установленный на валу, и манжету, рабочая кромка которой образует зазор с валом при динамическом режиме работы.

Недостатком этого устройства является недостаточная надежность герметизации при запуске и остановке вала, а также недостаточная долговечность в связи с тем, что манжета при монтаже установлена с постоянным натягом, обеспечивающим необходимое для герметизации при неподвижном валу контактное напряжение, которое вследствие релаксации значительно снижается со временем эксплуатации.

Известны стояночные уплотнения манжетного типа, содержащие дополнительные грузы, закрепленные на губках манжеты, позволяющие повысить надежность открытия манжеты в динамическом режиме и большую долговечность за счет пружинного под- жима, компенсирующего релаксацию материала манжеты.

К недостатку названных устройств необходимо отнести неравномерное отжатие рабочей кромки манжеты в динамическом режиме и вследствие этого неравномерный износ, кроме того в этих конструкциях манжеты уплотняет дополнительную втулку и вращается вместе с валом, причем уплотнение осуществляется на большом радиусе трения, чем при непосредственном уплотнении вала, что также ускоряет износ манжеты.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является комбинированное уплотнение, содержащее ступенчатый вал, на участке меньшего диаметра которого установлен диск между имг олле- ром и манжетой, в диске выполнены сквозные отверстия, оси которых расположены

(Л

С.

ы

N О

со

между поверхностью, образованной внутренним диаметром лопаток импеллера, и поверхностью, образованной наружным диаметром губки манжеты, при этом манжета подпружинена относительно корпуса с возможностью перемещения со ступени вала большего диаметра на ступень с меньшим диаметром, кроме того, внутренний диаметр диска выполнен в интервале от наружного диаметра губки манжеты до наружного диаметра манжеты.

К недостаткам данного комбинированного уплотнения относится недостаточная надежность, так как в неподвижном уплотнении после заправки гидроагрегата смазкой, она может вытечь через гарантированный конструкцией узла зазор при пулевых давлениях уплотняемой среды, не способных сдеформировать пружину манжеты. При движении вала возможно увеличение скорости настолько, что вакуум, развиваемый импеллером, вызовет растяжение губки манжеты и перекрытие торцевого зазора, что приведет к снижению долговечности манжеты вследствие износа и усталости от растягивающих напряжений в материале губки манжеты. Кроме того, при перекрытии манжетой зазора импеллер становится неработоспособен, т.к. будет отсутствовать необходимый для его работы расход рабочей среды.

Целью изобретения является повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что в комбинированном уплотнении, содержащем закрепленный на валу импеллер с лопатками, стояночное уплотнение, расположенное в подпружиненном герметизированном стакане и размещенное в расточке корпуса с возможностью перемещения вдоль оси вала, выполненного с переменным сечением, вал в зоне контакта со стояночным уплотнением, выполнен с коническим участком, а между импеллером и стаканом на валу закреплены с наклоном в сторону стакана направляющие, о кртсрых установлены с возможностью перемещения в них и качения по торцу стакана шарики, при этом импеллер размещен со стороны уплотняемой полости, а конический участок вала выполнен с уменьшением диаметра конуса от упомянутой полости.

На чертеже изображено предлагаемое комбинированное уплотнение, разрез.

Комбинированное уплотнение включает установленные в корпусе 1 динамический импеллер 2 с лопатками 3, закрепленный на валу 4, и стояночное уплотнение 5, расположенное в подпружиненном пружиной 6 и герметизированном уплотнителем 7 стакана 8 с возможностью перемещения вдоль оси вала 4, имеющего в зоне контакта с манжетным уплотнением 5 конический участок 9. Между импеллером 2 и стаканом 8 на валу 4 закреплены направляющие 10 под коси вала 4 по направлению к стакану

8с расположенными в них шарами 11, имеющими возможность перемещения в направляющих под действием центробежных

0 сил инерции при вращении шаров 11 вокруг оси вала 4 и качения в направляющих 10 при контактировании с торцом стакана 8.

Комбинированное уплотнение работает следующим образом.

5Когда вал 4 неподвижен, импеллер 2 не

вращается и рабочая среда проникает в полость установки направляющих 10 и шаров 11, которые, в свою очередь, удерживаются на минимальном расстоянии от оси враще0 ния вала 4 за сет давления на шары 11 пружины 6 посредством торцевой поверхности стакана 8. При зтом расположенные в стакане 8 уплотнители Ј и 7 предотвращают утеч- ку рабочей среды наружу из корпуса 1,

5 причем стояночное уплотнение 5 располагается на большем диаметре конической части

9вала 4, что обеспечивает натяг, гарантирующий надежность ерметизации уплотнения в целом при малых давлениях рабочей

0 среды.

После запуска гидроагрегата импеллер 2 в результате вращения совместно с валом 4 при помощи лопаток 3 отбрасывает рабочую среду в уплотняемую полость гидроаг5 peraia, При увеличении скорости вращения вала 4 шары 11 под действием центробежных сил инерции начинают двигаться вдоль направляющих 10 от оси вращения вала 4, контактируя с торцевой поверхностью ста0 капа 8, сжимают пружину 6 и перемещают стакан 8 вместе с расположенным в нем стояночнпм уплотнением 5 вправо по чертежу. При этом контактирование стояночного уплотнения 5 происходит уже по меньшему

5 диаметру вала 4, ч го ведет к снижению контактных напряжений в стояночном уплотнении. При достижении нулевой утечки через импеллер шары 11 настолько сдвигают стакан 8, что между стояночным уплотнением 5 и валом 4 образуется зазор и дальнейшее

0 увеличение скорости вращения вала 4 не влияет на долговечность стояночного уплотнения 5, которое разгружается от радиального натяга и не изнашивается. При торможении вала 4 гидроагрегата произво5 дительность импеллера снижается и рабочая среда проникает через импеллер к манжетному уплотнению 5. Одновременно с этим шары 11 под действием пружины 6, давящей на них через торцевую поверхность стакана 8, и наклона направляющих 10 приближаются к оси вращения вала 4, позволяя стакану 8 со стояночным уплотнением 5 переместиться на больший диаметр конического участка 9 вала 4, что вызывает возникновение натяга манжетного уплотнения и обеспечение надежной герметизации.

Технико-экономический эффект от использования предлагаемого технического решения заключается в повышении надежности герметизации гидроагрегатов за счет уменьшения износа стояночного уплотнения,

Формула изобретения Комбинированное уплотнение,содержащей закрепленный на валу импеллер с

0

5

лопатками, стояночное уплотнение, расположенное в подпружиненном герметизированном стакане и размещенное в расточке корпуса с возможностью перемещения вдоль оси вала, выполненного с переменным сечением, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, вал в зоне контакта со стояночным уплотнением выполнен с коническим участком, а между импеллером и стаканом на валу закреплены с наклоном в сторону стакана направляющие, в которых установлены с возможностью перемещения в них и качения по торцу стакана шарики, при этом импеллер размещен со стороны уплотняемой полости, а конический участок вала выполнен с уменьшением диаметра корпуса от упомянутой полости.

Использование: для уплотнения вращающихся валов. Сущность изобретения: на валу закреплен импеллер с лопатками. Стояночное уплотнение расположено в подпружиненном герметизированном стакане и размещено в расточке корпуса с возможностью перемещения вдоль оси вала, выполненного с переменным сечением. Вал в зоне контакта с стояночным уплотнением выполнен с коническим участком. Между импеллером и стаканом на валу закреплены с наклоном в сторону стакана направляющие, в к-рых установлены с возможностью перемещения в них и качения по торцу стакана шарики. Импеллер размещен со стороны уплотняемой полости. Конический участок вала выполнен с уменьшением диаметра конуса от полости. 1 ил.

ь