Узел уплотнения вала Советский патент 1993 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к средствам герметизации вращающихся валов.

Известно уплотнение вала (заявка ФРГ, кл. F 16 J 15/34, №2844945, заявл. 16. 10.78, опубл. 30.04.80), содержащее узел торцового уплотнения и расположенное последова- тельно бесконтактное уплотнение, образованное цилиндрическим участком вала и профилированной втулкой, сопряженной с неподвижным корпусом. Недостатком указанного устройства является отсутствие возможности повышения эффективности лабиринтного уплотнения при протечках рабочей жидкости через торцовое уплотнение.

Известно также устройство для герметизации вала, включающее размещенные последовательно между корпусом и валом щелевое и торцовое уплотнение, содержащие вращающийся и невращающийся уп- лотнительные элементы (см. кн.: Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник, М.: Машиностроение, 1986, с.329, рис.9.34). Особенностью уплотнения является наличие кольцевой проточки в неподвижном элементе щелевого уплотнения,

в котором через радиальный канал корпуса подается жидкость для охлаждения щели. Уплотнение имеет ограниченную область применения, обусловленную необходимостью регулирования температуры конструкции в заданных пределах.

Целью изобретения является повышение надежности узла при расположении щелевого уплотнения с внешней стороны узла путем преобразования проходящей через него утечки рабочей жидкости посредст- вом нагрева в двухфазную смесь жидкость-пар.

Поставленная цель достигается тем, что в известном узле уплотнения вала, включающем размещенные последовательно между корпусом и валом щелевое и торцовое уплотнения, содержащие вращающийся и невращающийся уплотнительные элементы, невращающиеся уплотнительные элементы выполнены в виде единой детали из материала с высокой теплопроводностью, причем зона трения торцового уплотнения расположена непосредствен но над щелевым уплотнением.

(Л

С

ч 00 |Ю 00

О Os

Новизна предложенного решения состоит в том, что невращающиеся уплотни- тельные элементы выполнены в виде единой детали из материала с высокой теплопроводностью, причем зона трения торцового уплотнения расположена непосредственно над щелевым упдотнени- ем. ..

На чертеже показан предлагаемый узел уплотнения вала/Арбдбльный разрез.

В корпусе 1 установлен вращающийся вал 2, с которым скреплен вращающийся элемент 3 торцового уплотнения, например, герметично установлен во втулке 4, закрепленной на валу 1 и герметизированной резиновым кольцом 5. Невращающийся элемент 6 торцового уплотнения герметично установлен в корпусной втулке 7, выпол- ненной из материала, обладающего высокой теплопроводностью, например,из медного сплава. Эластичное уплотнитель- ное кольцо 8 выполняет три функции: герметизирует корпусную втулку 7 относительно фланца 9, установленного герметично в корпусе; обеспечивает необходимое контактное давление между элементами 3 и 6 торцового уплотнения, что достигается, например, установкой на валу регулировочной прокладки 10; а также выполняет функцию шарнира, обеспечивающего контактирование элементов 3 и 6 при наличии биения вала 1. Корпусная втулка 7 с валом 2 (в конструкции с установленной на валу втулкой 4) образует щелевое уплотнение 11.

Для повышения износостойкости щелевого уплотнения 11, размещенного последовательно за торцовым уплотнением, в корпусную втулку 7 может быть запрессована втулка 12 из антифрикционного материала, а на втулку 4 - гильза 13 также из антифрикционного материала. Взамен втулки 12 и гильзы 13 могут быть использованы известные антифрикционные покрытия (например, серебрение).

В предложенной конструкции дополнительно выполнена во фланце 9 кольцевая дренажная камера 14, сообщенная с атмосферой посредством канала 15 и ограниченная со стороны вала уплотнением 16, например, винтового типа или манжетой.

Узел уплотнения вала работает следующим образом.

При появлении утечки через торцовое

уплотнение вступает в действие щелевое уплотнение 11. При этом часть тепла, выделяющегося от трения элементов 3 и 6 торцового уплотнения, передается рабочей жидкости - утечке, а также распространяется по корпусной втулке 7 к щелевому уплотнению 11 - к его невращающейся втулке 12. При высокой скорости скольжения и контактном давлении (например, при pV 10 МПа м/с ,

где р - номинальное контактное давление, МПа;

V - скорость скольжения, м/с ), выделяется значительное количество тепла, и протекающая через торцовое уплотнение

и щелевое уплотнение 11 жидкость частично переходит в пар, так что через уплотнение 11 протекает смесь жидкость - пар. Из литературы известно (см., например, Beatty P.A., Hughes W.F. - Turbulent twophase flow

in annular Seals. - ASLE - Traus, 1987, 30, № 1, 11-18), что наличие паровой фазы в зазоре является важным механизмом для снижения утечек в щелевом уплотнении, причем утечки однофазной жидкой среды

больше, чем двухфазной, а охлаждение системы приводит к увеличению утечек. Утечка в виде смеси жидкость - пар может отводиться через дренажную полость Т4 и канал 15. Может быть организована также принудительная продувка газом полости 15, герметизированной внешним уплотнением 16. Таким образом, предложенное техническое решение позволяет получить положительный эффект, заключающийся в

повышении надежности узла.

Использование: средства герметизации вала. Сущность изобретения: устройство включает размещенные последовательно между корпусом и валом щелевое и торцевое уплотнение. Невращающиеся уплотни- тельные элементы выполнены в виде единой детали из материала с высокой Теплопроводностью. Зона трения торцового уплотнения расположена непосредственно над щелевым уплотнением. 1 ил.

Формула изобретения Узел уплотнения вала, включающий размещенные последовательно между корпусом и валом щелевое и торцевое уплотне- ния, содержащие вращающийся и невращающийся уплотнительные элементы, отличающийся тем, что невращающиеся уплотнительные элементы выполнены в виде единой детали из материала с

высокой теплопроводностью, причем зона трения торцевого уплотнения расположена непосредственно над щелевым уплотнением, которое расположено с внешней стороны узла.