ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ С САМОРЕГУЛИРУЕМЫМ ЗАЗОРОМ Советский патент 1973 года по МПК F16J15/34 

1

Изобретение относится к торцовым уплотнениям с саморегулируемым зазором вращающихся валов насосов, компрессоров, турбин н т. п. машин, в которых допускается ограниченная, контролируемая утечка жидкости или газа между уилотнительными поверхностями.

В унлотнительной технике известны торцовые уплотнения с саморегулнруемым зазором вращающегося вала, проходящего через отверстие в стене корпуса, разделяющей полости высокого и низкого давления, посредством жестко связанного с валом уплотнительного кольца, рабочая поверхность которого разделена кольцевой канавкой на два уплотнительных пояска, одип из которых имеет пепрерывную плоскую поверхность, а другой - разделен радиальными канавками на ряд опорных площадок, чьи поверхности наклонены в сторону вращения вала и образуют с рабочей поверхностью вращающегося унлотнительного кольца гидродинамические клинья.

В таких уплотнениях при вращении вала автоматически поддерживается п регулируется малый зазор между рабочими поверхностями уплотнительных колец.

Наличие такого зазора вызывает ограниченную, контролируемую утечку жидкости или газа между рабочими поверхностями уплотнительных колен, способствующую образованию между ними стабильной жидкостной

(газовой) пленки, которая препятствует непосредственному контакту рабочпх поверхностей и предотвращает тем самым их быстрый -пзнос. Автоматическое поддержание н регулпровапие зазора достигается за счет действия гидрод 111амических спл, раскрывающпх стык унлотне1п-1я.

Подъемная сила гидродинамических клиньев, возникающих при вращении вала па заполненных жидкостью или газом наклонных поверхностях опорных площадок, непосредственно связана с величиной зазора между уплотнительными кольцами. Силы давления, действуюппте на подвижное в осевом направлении уплотнительное кольцо, и гидродинамические силы па клиньях взаимно уравновешиваются такнм образом, что при работе уплотнения автоматически поддерживается н контролируется минимальный зазор между рабочими поверхностями уплотнительиых колец, препятствующий их механическому контакту.

Однако зтн торцовые уплотнения не позволяют регулировать наклон поверхностей опорных площадок, определяюндах геометрию гидродинамических клиньев, Б процессе эксплуатации уплотнення при изменении условий работы по сравпепию с первоначальными или прп проведенпп исследований такого рода уплотнений. Кроме того, выполнение поверхностей опорных площадок с требуемой очень

высокой точностью угла наклона, который, в зависимости от рабочего зазора, может составлять несколько минут, является весьма сложной технологической задачей и требует либо С11ециальных дорогостоящих приспособлений, либо трудоемкой ручной доводки. Но даже при этих условиях не всегда удается обеспечить необходимую точность углов наклона.

Целью изобретения является обеспечение возможности регулирования наклона поверхпостей опорных площадок.

Достигается это тем, что опорным площадкам на подвижном в осевом направлении уплотнительком кольце придана форма консолей, выполненных заодно или закрепленных на уплотнительном кольце в сторону его врашения и связанных с ним регулирующими элемента: 1и, например винтами.

Такое выполнение опорпых площадок позволяет регулировать их наклон в процессе эксплуатации уплотнения и, кроме того, значительно упрощает выполнение наклона площадок при изготовлении уплотнения. Установка и регулирование угла наклона площэдок достигается путем деформации консоли с помощью регулировочных винтов и контролируется весьма просто и с точностью, например точным индикатором.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое торцовое уплотнение с саморегулнруемым зазором вращающегося вала, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по Л-Л на ф1г. 1, подвижное в осевом направлении уплстнительное кольцо; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг, 2, разрез.

Торцовое уплотнение состоит из установленного на валу / вращающегося уплотнительного кольца 2 и установленного в корпусе 3 подвижного в осевом направлении уплотнительного кольца 4, прижимаемого к кольцу 2 пруЖ нами 5 и герметизируемого по корпусу 3 с помощью упругого кольца 6. Рабочая поверхность уплотнительного кольца 4 разделена кольцевой канавкой 7 на два уплотнительных пояска 8 и 9. Поясок 8 имеет плоскую непрерывную рабочую поверхность, а поясок 9 разделен рядом радиальных канавок W на несколько опорных площадок //. Опорные площадки 11 имеют форму консолей 12, выполненных заодно с кольцом 4 в сторону его враПJ,eния и связанных с ним регулировочными винтами 13, фиксируемыми гайками 14. С помощью индикатора 15 контролируется угол наклона опорных площадок 11.

Когда вал 1 не вращается, уплотнительное кольцо 4 прижимается пружинами 5 и силами РО давления уплотняемой среды к кольцу 2, обеспечивая герметичность уплотнения.

При вращении вала / с уплотнительным кольцом 2 на опорных площадках 11 возникают гидродинамические силы, стремящиеся раскрыть стык уплотнения, т. е. предотвратить механический контакт рабочих поверхностей уплотпительиых колец 2 и 4. С увеличением зазора а гидродинамические силы на опорных плондадках 11 уменьщаются и становятся меньше сил давления Р, уплотняемой среды и усилия пружин 5, вследствие чего величина зазора а уменьшается; затем гидродинамические силы, раскрывающие стык уилотпенпя, снова возрастают. Таким образом автоматически поддерживается и регулируется малый зазор а между рабочими поверхностями уплотнительиых колец, препятствующий пх непосредственлому контакту.

Предмет и з о б р е т е и и ii

Торцовое уплотнение с саморегулнрусмым зазором вращаюш,егося вала, проходящего через отверстие в стене корпуса, разделяю-щсй полости высокого и н;:зкого давления, посредством жестко связанного с валом уплотнительного кольца и при кимаемого к нему упругим элементом подвижного в осевом направлении уилотнительного кольца, рабочая поверхность которого разделена кольцевой канавкой на два уплотиптельных пояска, один из которых имеет непрерывную плоскую поверхность, а /фугой разделен радиальными канавками на ряд опорных площадок, чьи поверхности наклонены в сторону вращения вала и образуют с рабочей поверхностью вращающегося уплотнительного кольца гидродинамические клинья, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности регулирования наклона поверхностей опорных нлощадок, последним придана форма консолей, выполненных заодно пли закрепленных на уплотпительном кольце в сторону его вращения и св};занных с ним регулирующими элементами.

Фаг 3