ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА С РЕГУЛИРУЕМОЙ УТЕЧКОЙ АГЕНТА Советский патент 1974 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнениям вращающихся валов, про.ходящих через полости с высоким перепадом давления жидкости, в частности к торцовым уплотнениям с регулируемой или ограниченной утечкой, и может быть использовано в циркуляционных насосах для систем питания паровых котлов тепловых электростанций или для теплообмеиных петель атомных электростанций. Известны торцовые уплотнения с регулируемой утечкой агента, с корпусом, разделенным перегородкой, на полости высокого и низкого давлений, в котором на вращающемся валу закреплен уплотнительный элемент, взаимодействующий с невращающимся и подвижным в осевом направлении вторым уплотнительным элементом, расположенным в центральном отверстии перегородки и несущим в полости низкого давления кольцевой поршень. В таких уплотнениях бывают непараллельности или перекосы уплотнительиых поверхностей вращающегося и неподвижного элемента, обусловленные неточностями механической обработки и сборки, тепловыми деформациями и деформациями от сил давления, а также перекосами самого вала. Поскольку толщина жидкостной пленки между уплотнительными поверхностями весьма мала, то такие перекосы могут вызывать непосредственный контакт уплотнительных поверхностей, а в результате износ, повышенную утечку и выход из строя уплотнения. Цель изобретения - обеспечение компенсаций непараллельности уплотнительных поверхностей. Это достигается тем, что в предлагаемом уплотнении вращающийся уплотнительный элемент выполнен с самоустанавливающимся следящим ycTpoiicTBOM. Это устройство представляет собой кольцо, шарнирно установленное в канавке вращающегося уплотнительного элемента и опирающееся на подушку из вязкой жидкости, герметично уплотненной в этой канавке. В результате рабочая поверхность вращающегося уплотнительного элемента оказывается включенной в гидравлическую следящую систему «кольцо - вязкая жидкость - вращающийся уплотнительный элемеит, обладающую высоким быстродействием и в то же время достаточной жесткостью. Это особенно важно в случае значительных величин непараллельности уплотнительных поверхностей. На чертеже изображено предлагаемое уплотнение, продольный разрез и разрез по А -А. Уплотнение имеет корпус 1, разделенный поперечной перегородкой 2 на полости высокого РО и низкого PI давления. В центральном отверстии диаметром di перегородки 2 шарт

3

нирно и с возможностью осевого перемещения установлен неподвижный уплотнительный элемент 3, соединенный с поршнем 4, помещенным в полости низкого давления PI. Поршень 4 зафиксирован от вращения штифтом 5. На валу помещен и закреплен гайкой 7 вращающийся уплотнительный элемент 8. Рабочая поверхность уплотнительного элемента 8 выполнена в виде кольца 9, шарнирно установленного в канавке элемента 8 и опирающегося на иодушку из вязкой жидкости Б, герметично уплотненной упругими кольцами 10. Кольцо 9 зафиксироваио от вращения штифтом 11. Между уплотнительпыми поверхностями элементов 3 и 8 имеется зазор 12.

На рабочей поверхности кольца 9 выполнена кольцевая канавка 13 с внутренним диаметром dz, равным di, разделяющая ее на два уплотнительных пояска - поясок 14 с плоской непрерывной поверхностью и поясок 15, разделенный радиальными канавками 16 на ряд опорных площадок 17.

Нри работе уплотнения жидкость из полости высокого давления РО, иротекая через зазор 12 в полость низкого давления PI, оказывает давление на уллотнительные поверхности элементов 3 и 8, разжимая их и увеличивая тем самым зазор 12 между ними. В свою очередь, жидкость в полости давления РЬ действуя на левую поверхность поршня 4, сжимает уплотпительные поверхности элементов 3 и 8, уменьшая зазор 12. Поскольку эти силы действуют на противоположные стороны одного и того же неподвижного элемента 3, то при их .неравенстве эле.мент 3 будет перемещаться в осевом направлении приближаясь или удаляясь от вращающегося уплотнительного кольца 9 до достижения равновесия сил, тем самым регулируя взаимное положение уилотнительных поверхностей, а, значит, и велпчину зазора 12. В результате поддерживается заданная толщина жидкостной пленки меледу уплотнительными поверхностями, устанавливаемая, например, дросселирующей шайбой, располагаемой вне корпуса уплотнения (на чертеже не показана). При перекосе уплотнительных поверхностей элементов 3 и 8 вследствие неточностей изготовления и сборки, а также механических и тепловых деформаций уплотнения и вала на опорных площадках 17 уплотнительного кольца 9 будут возникать гидродинамические силы, стремящиеся выровнить угловое положение уплотнительных поверхностей в сторону их строгой параллельности. Ввиду того, что кольцо 9 обладает намного меньшей инерцией, чем неподвижный уплотнительный элемент 3 с порщнем 4, быстродействие гидравлической следящей системы «кольцо 9 - вязкая жидкость Б - уплотнительный элемент 8 оказывается гораздо более высокими, чем быстродействие самоустанавливающегося следящего устройства в известных уплотнениях, что позволяет быстро и надежно компенсировать даже значительные перекосы уплотнительных поверхностей.

Предмет изобретения

Торцовое уплотнение вала с регулируемой утечкой агента с корпусом, разделенным перегородкой на полости высокого и низкого давлений, в котором на вращающемся валу закреплен уплотнительный элемент, взаимодействующий с невращающимся и подвижным в осевом направлении вторым уплотнительны.м элементом, расположенным в центральном отверстии перегородки и несущим в полости низкого давления кольцевой поршень, отличающееся тем, что, с целью компенсации непараллельности уплотнительных поверхностей, в уплотнительно.м элементе, закрепленном на валу со стороны, обращенной ко второму уплотнительному элементу, выполнена канавка, заполненная вязкой жидкостью, воспринимающей воздействие уплотненного в этой канавке кольцевого порщня. W 9 П 8