Уплотнение вращающегося вала Советский патент 1993 года по МПК F16J15/44 

ел

С

Использование: в конструкции насосов, компрессоров и турбин. Сущность изобретения: устройство содержит корпус, камеру подвода затворной жидкости, установленное с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцовая поверхность которого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных ступенчато. Участок, близлежащий к валу, образует с корпусом дросселирующий зазор к полости низкого давления. На торцевой упорной поверхности периферийного участка выполнен концентрично проточке полуоткрытый канал и радиальные полуоткрытые каналы. Радиальные полуоткрытые каналы выполнены чередующимися по окружности и соединяют кольцевой полуоткрытый канал с камерой подвода затворной жидкости и кольцевой проточкой 7.1 ил.

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов насосов, компрессоров и турбин.

Известно уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, камеру подвода затворной среды, установленное с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцевая упорная поверхность которого сообщена с камерой подвода рабочей среды.

Недостатком данного уплотнения является низкая надежность, т.к. отсутствие эффективного охлаждения торцевой упорной поверхности может привести к перегреву плавающего кольца, торцевой упорной поверхности и выходу из строя уплотнения.

Наиболее близким к предлагаемому является уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, камеру подвода

затворной среды, установленное с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцевая упорная поверхность которого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных ступенчато, при этом близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, а на торцевой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы. В этом уплотнении организован проток масла через торцевую упорную поверхность, что в целом улучшает охлаждение кольца. Однако, при работе плавающего кольца в тяжелых условиях (повышенные осевые силы, амплитуда и частота радиальных перемещений кольца) при малых дросселирующих зазорах между близлежащей к валу участка торцевой поверхности и корпусом, ограничивающий расход затворной среды через торцевую поверхность, охлаж-si

00 О

SCO

lo

дение трущегося участка торцевой упорной поверхности будет происходить только в районе радиальных полуоткрытых каналов, что вызовет перегрев неохлажденных участков трущейся торцевой поверхности кольца, их пригорание и выход из строя уплотнения, снижая тем самым надежность уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения вращающегося вала за счет улучшения тепловой разгрузки трущейся торцевой упорной поверхности плавающего кольца.

Указанная цель достигается тем, что в известном уплотнении, содержащем корпус с камерой подвода затворной среды, в которой с дросселирующим зазором относительно вала установлено плавающее кольцо, торцовая упорная поверхность которого разделена кзл цссзй проточкой на два участка, причем между участком со стороны вала и корпусом образован дросселирующий зазор, а на другом участке выполнены радиальные полуоткрытые каналы, согласно изобретению, на торцевой упорной поверхности плавающего кольца над кольцевой проточкой концентрично последней выполнен кольцевой полуоткрытый канал, а радиальные каналы расположены равномерно по окружности с поочередным соединением кольцевого полуоткрытого канала с камерой подвода затворной среды и кольцевой проточкой.

Выполнение на торцовой поверхности периферийного участка кольца концентрично проточке кольцевого полуоткрытого ка- нал-а, соединенного посредством равномерно чередующихся по окружности радиальными каналами с камерой подвода затворной среды и кольцевой проточкой позволит организовать проток затворной среды по всей длине трущейся торцовой поверхности периферийного участка кольца, исключая появление неохлажденных зон и пригорания трущейся поверхности кольца, что дает возможность обеспечить эффективное охлаждение кольца при его работе в тяжелых условиях, повысив тем самым надежность уплотнения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлен продольный разрез уплотнения вращающегося вала.

Уплотнение вращающегося вала содержит корпус 1, камеру 2 подвода затворной среды, установленное с дросселирующим зазором 3 относительно вала 4, плавающее кольцо 5, торцовая поверхность 6 которого разделена кольцевой проточкой 7, на два участка 8 и 9, выполненных ступенчато, при этом участок 9, близлежащий к валу 4, образует с корпусом 1 дросселирующий зазор 10

к полости 11 низкого давления, а кольцевая проточка 7 соединена радиальными полуоткрытыми каналами 12 с камерой 2 подвода затворной среды. На торцевой упорной поверхности периферийного участка 8 выполнен концентрично проточке 7 кольцевой полуоткрытый канал 13, соединенный посредством равномерно чередующимися по окружности радиальными полуоткрытыми

каналами 12 с камерой подвода 2 затворной среды и кольцевой проточкой 7.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 4 и подвода под

5 давлением в камеру 2 рабочей среды, последняя дросселируясь в зазоре 3 плавающего кольца 5, приводит к возникновению центрирующей силы, обеспечивающей радиальную подвижность кольца 5, благодаря

0 которой последнее отслеживает поперечные перемещения вала 4. Кроме того, рабочая среда под давлением проходит из камеры 2 по каналам 12 и 13 к кольцевой проточке 7, где выравнивается ее давление

5 перед входом в дросселирующий зазор 10, что снижает вероятность возникновения эксцентричности осевых сил на кольце 5, способствующих его угловым колебаниям, а сообщение кольцевой проточки 7 с камерой

0 2 подвода рабочей среды посредством равномерно чередующимися по окружности каналами 12 и каналом 13, выполненным концентрично кольцевой проточке 7 позволит организовать проток рабочей среды по

5 всей длине трущейся торцевой поверхности 16 периферийного участка 8, исключая появления неохлажденных зон и пригорания трущейся поверхности кольца 5 при работе последнего в условиях повышенной ради0 альной подвижности, что дает возможность производить эффективное охлаждение кольца при его работе в тяжелых условиях, повышая тем самым надежность уплотнения. Причем, чем хуже условия работы коль5 ца, тем больше нагревается рабочая среда в каналах 12 и 13, что повышает вязкость среды и увеличивает расход ее через дросселирующий зазор 10 в полость 11 низкого давления, тем самым увеличивая отвод теп0 ла из зоны его выделения между трущейся поверхностью периферийного участка 6 кольца 5 и корпусом 1 уплотнения. При этом общий расход среды через уплотнение не изменится, т.к. эффективный отвод тепла из

5 зоны трения кольца 5 о корпус 1 позволит поддерживать температуру кольца 5 постоянной при изменении режима работы кольца, исключив тем самым возможность увеличения температуры в зоне дросселирующего зазора 3 между кольцом 5 и валом 4

и соответственно увеличивая расход среды через зазор 3.

Таким образом повышается надежность работы уплотнения путем более полной тепловой разгрузки плавающего кольца

Формула изобретения Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус с камерой подвода затворной среды, в которой установлено с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцевая упорная поверхность которого разделена кольцевой проточкой на два участка, причем между участком со сто- роны вала и корпусом образован дросселирующий зазор, а на другом участке

при его работе в нагруженном состоянии на повышенных амплитудах и частотах радиальных перемещений кольца вслед за поперечными колебаниями вала.

выполнены радиальные полуоткрытые каналы,отличающееся тем, что на торцевой упорной поверхности плавающего кольца над кольцевой проточкой концентрично последней выполнен кольцевой полуоткрытый канал, а радиальные каналы расположены равномерно по окружности с поочередным соединением кольцевого полуоткрытого канала с камерой подвода затворной среды и кольцевой проточкой.