САЛЬНИК С МНОГОРЯДНЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УПЛОТНЕНИЕМ Советский патент 1930 года по МПК F16J15/40 

Для сохранения целости жидких колец, составляющих многорядное уплотнение сальника, междукольцевые полости сальника наполняются газом под давлениями, равномерно убывающими по мере перехода от напорного к свободному концу сальника. Для автоматического регулирования давлений в междукольцевых полостях, сообразно с переменами давления в рабочем пространстве, обслуживаемом сальником, это рабочее пространство, с одной стороны, и междукольцевые полости сальника, с другой стороны, сообщаются с системой цилиндров, в которых перемещаются поршни, воспринимающие с противоположных сторон вышеуказанные давления так, что изменения объемов цилиндров с обеих рабочих сторон поршней поддерживают постоянное равенство давлений со стороны рабочего пространства, обслуживаемого сальником, и со стороны всех междукольцевых его полостей.

На чертеже фиг. 1 изображает схематический разрез системы цилиндров, служащих для регулирования давлений в междукольцевых полостях сальника; фиг. 2 - схему общего вида сальника при рабочем пространстве, сквозь которое проходит рабочий вал и при отдельном цилиндре, соединенном с рабочим пространством; фиг. 3 - схему общего вида сальника при рабочем пространстве, в которое упирается рабочий вал, и при соединении рабочего пространства с одной стороной цилиндра, другая сторона которого соединяется с междукольцевым пространством сальника; фиг. 4 - схему общего вида сальника с вращающимся кожухом; фиг. 5 - схему расположения нескольких рядов цилиндров, служащих для регулирования давления в междукольцевых пространствах сальника.

Сальник с многорядным гидравлическим уплотнением может обслуживать рабочее пространство, скозь которое проходит рабочий вал А (фиг. 2), и в таком случае сальники устанавливаются с обеих сторон рабочего пространства, или сальник может обслуживать замкнутое рабочее пространство Е (фиг. 3 и 4), в которое упирается одним концом вал А, и в таком случае сальник может служить в качестве подшипника, воспринимающего усилия, направленные вдоль оси вала А. Гидравлические кольца, служащие для уплотнения сальника, образуются в зазорах между дисками h и тарелками J₁, J₂, J₃ наружного кожуха, при чем или диски h жестко скрепляются с валом А и одновременно с ним получают вращение, а наружный кожух остается неподвижным и скрепленным со стенкою L рабочего пространства (фиг. 2), или, наоборот, диски h жестко закрепляются на неподвижной трубе m, ведущей к рабочему пространству Е, а наружный кожух, составленный из тарелок J₁, J₂, J₃, J₄ жестко скреплен с валом А и вращается вместе с ним. Промежуточные части кожуха состоят из тройных тарелок J′₂, J′′₂ и J′′′₃, или J′₃, J′′₃ и J′′′₃ и т.д., из коих средняя тарелка J′′₂, J′′₃ и т.д. (фиг. 2) или промежуток между двумя тарелками J₂, J₃ и т.д. (фиг. 3) снабжены каналом р, ведущим к полости сальника, расположенной между каждыми двумя смежными гидравлическими кольцами, облегающими с обеих сторон каждый диск h. Прокладки i из мягкого металла служат для уплотнения стыков между отдельными частями дисков h и кожуха J. В той форме выполнения сальника, в которой диски h вращаются вместе с валом (фиг. 2 и 3), к каналам р в кожухе примыкают трубки Н₁, H₂, Н₃ и т.д. с одной стороны кожуха (фиг. 2) или одновременно с двух сторон Н₁, Н₂… и Н′₁, Н′₂ и т.д., а к рабочему пространству, обслуживаемому сальником, примыкает трубка H через посредство трубки K с каналом g (фиг. 2) или непосредственно к корпусу D рабочей камеры Е (фиг. 3). Означенные трубки H и H₁, Н₂… сообщаются с системой цилиндров С и В, при чем трубка Н от рабочей камеры сообщается с камерами С₁ и С₂ непосредственно или через посредство трубок F₁-M-F₂ (фиг. 3) по левую сторону поршней L₁ и L₂, перемещающихся в этих цилиндрах на штоках k, тогда как камеры С′₁ и С′₂ тех же цилиндров (фиг. 1) сообщаются с атмосферой. Трубки H₁, Н₂ и т.д., ведущие к междукольцевым пространствам сальника, в свою очередь сообщаются с системой цилиндров В, коих оси составляют продолжение осей цилиндров С, а поршни s связаны штоками k с поршнями цилиндров С. Трубки Н₁, Н₂ и т.д. примыкают к камерам В₁, В₂, В₃ с правых сторон поршней s по фиг. 1, тогда как левые полости В′₁, В′₂, В′₃ и т.д. цилиндров сообщаются с атмосферой. Система цилиндров С и В может состоять из нескольких рядов таких цилиндров как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях (фиг. 5), сообщающихся между собою по каналам е, при чем число цилиндров В, последовательно расположенных в их осевом направлении, должно соответствовать числу междукольцевых пространств сальника, а число цилиндров С, равно как и взаимное отношение диаметров цилиндров С и В, обусловлено равновесием поршней S и s в тех и других цилиндрах в отношении их перемещений вдоль осей цилиндров под влиянием давлений в их рабочих камерах. Система отдельных цилиндров С, сообщающихся с рабочей камерой по каналу Н, может быть заменена нерабочими камерами цилиндров В, каковые камеры В′₁, В′₂… присоединяются к камере E через посредство трубой H и F₁-М-F₂. Камера E, в свою очередь может сообщаться трубкою H₀ (фиг. 3) с особым резервуаром, поддерживающим рабочее давление в камере E, каковое давление распространяется на ближайшее к камере E гидравлическое кольцо сальника при неподвижном кожухе (фиг. 3) или на наиболее удаленное от камеры E кольцо сальника при вращающемся кожухе и неподвижных дисках h (фиг. 4). В этом последнем случае камера E жестко соединяется с трубкой m с которой также жестко соединены, диски h. Ближайший к камере E диск h снабжен приливом f-f с каналами t₁ и t₂ к которым могут примыкать трубки и H′₁ и H′₂ (фиг. 4), сообщающиеся с рабочими полостями цилиндров В и с резервуарами сжатого газа. Вертикальные каналы t₁ и t₂ сообщаются с горизонтальными каналами Р₁, Р₂ и т.д., расположенными в теле дисков h и подводящими сжатые газы к соответствующим междукольцевым пространствам сальника по ответвлениям Р′₁ и Р′₂, тогда как давление рабочего пространства T сообщается по трубе m с наиболее удаленным от этого пространства гидравлическим кольцом сальника. Само рабочее пространство R может представлять собою отдельную камеру D (фиг. 3) или углубление в станине S станка (фиг. 4).

Давление в камере E, а следовательно в соответствующих полостях С₁, С₂, или В′₁ и В′₂ и т.д. (фиг. 1 и 3) цилиндров и на крайнем гидравлическом кольце сальника представляет собою то рабочее давление, которое должно быть обслужено уплотнением сальника, а давления в камерах В₁, и В₂, В₃ и т.д. цилиндров и в соответствующих им междукольцевых полостях сальника предназначено для поддержания целости гидравлических колец в сальнике и должно постепенно и равномерно уменьшаться для каждого междукольцевого пространства, начиная от напорного и кончая свободным концом сальника, не превосходя наибольшего допустимого для целости колец давления, определяемого по формуле где υ - скорость частиц жидкости на периферии дисков h, γ - вес единицы объема жидкости, a g - ускорение силы тяжести. Если величина g определяет ступень понижения давления в каждом междукольцевом пространстве от 0 до величины давления в камере Е, то для неподвижности системы поршней в цилиндрах С и В требуется равенство давления со стороны камеры Е и суммы давлений во всех междукольцевых пространствах, каковое равенство выражается формулой что тождественно формуле где m есть число рабочих полостей цилиндров С или полостей В′₁, В′₂, соединенных с рабочей камерой, a h - число рабочих полостей В₁, В₂, B₃ и т.д., в которых сжатый газ находится под разными, постепенно уменьшающимися давлениями. Эти последние давления создаются или путем установления редукционных клапанов на трубопроводах Н′₁, Н′₂ и т.д., сообщающих цилиндры В или непосредственно междукольцевые пространства с одним общим резервуаром сжатого газа, или путем соединения соответствующих камер В₁, В₂ и т.д. с отдельными резервуарами, содержащими в себо газ под заданным давлением. При каких-либо переменах давления в рабочей полости Е система поршней в цилиндрах С и В, взаимно связанных штоками k, должна получить осевое перемещение в ту или другую сторону, в зависимости от перевеса давления со стороны камеры Е или со стороны междукольцевых полостей сальника, но, в виду пропорциональности между давлениями и объемами рабочих камер цилиндров, после некоторого перемещения поршней должно снова автоматически установиться равновесие давлений, действующих на поршни во взаимно противоположных направлениях и каждой перемене давления в камере Е должно соответствовать определенное изменение давления на гидравлические кольца сальника.

1. Сальник с многорядным гидравлическим уплотнением, характеризующийся тем, что отделенные друг от друга жидкостью полости сальника заполнены газом под различным давлением, величина коего убывает в ступенчатой последовательности по мере перехода от напорного к свободному концу сальника (фиг. 2).

2. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 сальника, отличающаяся применением, в целях автоматического регулирования давления в ступенях сальника, двух или нескольких, расположенных друг за другом, цилиндрических камер с закрепленными на общем штоке поршнями S₁, S₂…s₁, s₂… (фиг. 1), части В₁, В₂… каковых камер, расположенные по одну и ту же сторону всех поршней, сообщаются с отдельными ступенями давления в сальнике и через посредство этих ступеней или же непосредственно соединяются со снабженными запорными органами трубопроводами, ведущими к соответствующим резервуарам сжатого газа, а часть C₁ или части С₁, С₂, В′₁, В′₂ одной или нескольких камер с противоположной стороны поршней сообщаются непосредственно или при помощи трубопроводов Н, F₁, F₂ (фиг. 2 и 3) с рабочим пространством, уплотняемым сальником.

3. Видоизменение охарактеризованных в п. 1 и 2 сальников, отличающееся тем, что, в целях увеличения полезного объема цилиндрических камер, вместо одного ряда их применено несколько таких же рядов последовательно расположенных камер В (фиг. 5), из коих камеры, обслуживающие тождественные ступени давления или присоединенные к рабочим полостям, для уплотнения коих предназначается сальник, сообщаются друг с другом посредством каналов е.
4 Форма выполнения охарактеризованных в п.п. 1-3 сальников, отличающаяся тем, что отдельные резервуары сжатого газа, служащего для заряжения соответствующих ступеней давления сальника, присоединены к общему баллону со сжатым газом посредством трубопроводов, в которые включены редукционные клапаны.

5. Форма выполнения охарактеризованных в п. 1 сальников, отличающаяся тем, что с вращающимся валом соединены тарелки J₁, J₂, J₃… (фиг. 4) наружного кожуха, между которыми с оставлением зазоров помещены диски h, закрепленные на неподвижной трубе m, ведущей в рабочую полость, для уплотнения коей предназначается сальник, в каковом устройстве отдельные ступени давления сальника сообщаются с трубами, ведущими к резервуарам сжатого воздуха и к отдельным цилиндрическим камерам В₁, В₂… (фиг. 1), посредством каналов Р₁, Р₂… (фиг. 4) в ступицах дисков h.

6. Применение охарактеризованного в п.п. 1-5 сальника в качестве подшипника для воспринятия направленных вдоль его оси усилий, передаваемых вращающимся валом.