Уплотнение гребного вала Советский патент 1977 года по МПК F16J15/34 B63H23/36 

(54) УПЛОТНЕНИЕ ГРЕБНОГО ВАЛА

Изобретение относится к судостроению, в частности к уплотнениям гребного вала.

Извесшы ухшотнения гребного вала, содержащие фланец, жестко соединенный с гребным валом, и прижимаемый к нему пружинами фланец, соедж иениый с корпусом судна, имеющие обращенные одна к другой боковые рабочие повфхности, между которыми помещено не менее чем одно имеющее плоскопараллельные боковые рабочие поверхности промежуточное кольцо, и насосные средства для смазки рабочих поверхностей промежуточного кольца и фланцев. Причем промежуточное кольцо установлено с возможностью свободного вращения и одновременного радиального эксцентричного дниження.

Однако известные уплотнения недостаточно эффективны и надежны. Так свободное движение промежуточного кольца относительно фланцев приводит к нежелательному слипанию рабочих поверхностей, уснленню вибрации корпуса судна, необходимости еличения радиальных размеров уплотнения, а относительное движение соприкасающихся рабочих поверхностей приводит к засасьшанию заборной воды 1И рабочие пов зхности, просачиваниш ее через уплотнение и к коррозии рабочих поверхностей.

Цель настоящего изобретения заключается в повышении эффективности уплотнения, уменьшении вибрации корпуса судна и кодзозии рабочих поверхностей.

Для этого уплотнение снабжено не менее чем одни.м эксцентриковым кольцом, на котором уста новлено промежуточное кольцо.

При этом эксце1п:р1псовое кольцо установлено с возможностью свободного вращения на фланце, соединенном с корпусомсудна, а суг.1ма наибольшего радиального размера рабочих поверхностей промежуточного кольца и наибольшего эксцентриситета промежуточного кольца не больше наибольшего радиального размера рабочих поверх} остей фланцев.

Кроме того, промежуточное кольцо на его внешней окружности снабжено эласгичльгм кольцом, аксиальный размер которого превышает аксиальный размер промежуточного кольца, а наибольший радиальный размер не меньше суммы наибольшего радиального размера рабочих поверхностей фланцев и наибольшей величишл эксцентриситета промежуточного кольца.

Дополнительно обе рабочие повфхности проме жут очного кольца вьшолнены с концентричными канавками, причем ра альный размер . канавок и выступов между ними равен наибольшей вешгшне эксцентриситета прсмежуточного кольца, при этом каждая канавка одной рабочей поверхности сообщена посредством отверстия в промежуточном кольца с к акав кой другой рабочей п оверхности.

В одном из вариагаов конст кция уплотнение вьшолнено с двумя эко енгриковыми кольцами, Причем внутреннее Эксценгршсовое кольцо жестко закреплено относительно гребиого вала, а внешнее эксцентриковое кольцо размещено между внутренним эксценгрикеаым кольцом и промежуточным кольцом с возможностью свободного вращения.

На фиг. 1 изображено уплотнение гребного вала в разрезе; на фиг. 2 - уплогнительный узел в на фнг. 3 - вариант вьшолнения уплотнительного узла в разрезе; на фнг. 4 - промежуточное кольцо в разрезе..

Уплотнение гребного вала 1, например носовое, содержит 1фикрепленный к корпусу 2 судна корпус 3 уплотнения, в котором вьшолнены отвфстия а для подвода и б для отвода уплотнигельного смазочного масла.

Уплотнение состоит из двух одинаковых уплог нительных узлов, первый из которых отделяет масляную полость от забортной воды, а второй отделяет масляную полость от внутреннего пространства судна и содержит прикрепле шый к корпусу 2 судна корпус 3, уплотнения в котором выполнены каналы а для подвода и б для отвода уплотняющего смазочного масла, связанные с расположенным выше зшлотнения масляным 6iiKOM (на чертежах не показан). Корпус 3 уплотнения закрывается крышкой 4. Внутри корпуса 3 уплотнения расположена втулка 5 с фланцем 6 и сальниками.

На гребном валу 1 неподвижно укреплегга труба 8 с фланцами 9 и 10, к которым неподвижно присоединены кольца 11 и 12. Внутри втулки 5 расположены также несущие кальца 13 и 14 с неподвижными относительно них кольцами 15 и 16, прижимаемые соответственно в направлении к фланцам 9 и 10 пружинами 17 и 18. Боковые поверхности колец П, 15,16,12 отшлифованы и образуют рабочие повд хности соответствующих флащев. Между рабочими поверхностями указанных колец расположены с зазором относительно трубы 8 плавающие щ)омежуточные колща 19 и 20, причем сумма на1 альшего радиального размера боковых рабочих повер шостей промеж1пгочного кольца и его зксцен1р11ситета при вращеш1и относительно гребного вала 1 всегда меньше наибольшего радиального размера рабочих пов)хнов1ей фланцев. Внегишш кромка рабочих поверхностей промежуточного кольца никогда не выходит из окружности рабочих поверхностей фланцев.

В зазоре между каждым промежуточным кольцом 19 и трубой 8 ра:ялещено с возможностью

вращения эксцентриковое кольцо 21. Внутри эксцентрикового кольца 21 может быть установлено второе эксцентриковое кольцо, которое может быть вьшолнеио также в форме эксцентриковой наружной поверхности трубы 8.

Внутри неподвижного кольца 15 может быть размещено свободно вращающееся эксцентриковое кольцо 22, промежуточное кольцо 19 вьшблнено с выступаквдей кромкой 23,контактирующей с внутренней пов хностью эксцентрикового кольца 22.

В любой форме вьшолнения уплотнитрльного узла промежуточное кольцо 19 на своей внешней поверхности снабжеио неподвижно присоединениым любым известным способом (вулканизация, склеивание и т.д.) эластичным кольцом 24, изготовленным из стойкого к морской воде и маслу электроизоляциониого материала, иапример, резины, причем наибольший радикальный размф эластичного кольца превышает сумму наибольщего радиальиого размера рабочих пов зхностей фланцев (колец 11, 15 и, соответственно, 16, 12) и величины эксцентриситета щ омежуточного кольца в любом возможном его положении относительно рабочих поверхностей фланцев. Другими словами, виешняя 1фомка эластичного кольца в любом положении плавающего промежуточного кольца находится вне наибольшей окружности рабочнх повфхностей фланцев.

При этом аксиальный размер эластичного кольца 24 несколько превышает аксиальный размф про ежуточного кольца 19, за счет чего соприкасающиеся поверхности эластичного кольца 24 и конец 11,15 прижимаются друг к Щ)угу с небольшой силой. Для предотвращения износа внешних кромок промежуточного кольца 19 в зоне их контакта с рабочими поверхностями колец 11, 15 на последних вьшолнены канавки в.

Рабочие поверхности промежуточного кольца 19 HJvffitOT канавки г, радиальный размер которых, как и выступов между ними, соответствует максимальной амплитуде эксцентричного движения промежуточного кольца 19. Канавки г с выступами мгяэду ними образуют лаб|фишное уплотнение соприкасающихся рабочих поверхностей и способствуют подводу к последним смазки и самополировке. Каждая канавка одной рабочей поверхности промежуточного кольца 19 сообщена посредством отверстий д с канавкой другой рабочей псверхности, что способствует выравниванию давжний смазки на указанных рабочих поверхностях, препятствует склеиванию одной из соприкасающихся пар рабочих поверхностей и позволяет более точно поддерживать угловую скорость вращении промежуточного кольца 19.

Смазка трущихся поверхностей осуществляется за счет циркуляции масла, поступающего по каналу а, последовательно через зазоры е между трубой 8 и внутренними поверхностями колец 13, 15, 19, 11 (соответственно для второго ушютнительного узла), полости А фланцев 9, 10, каналь и. к, л в кольцах И, 19 и 15 (соответственно 16, 20, 12), каналы м в несущих кольцах 13, 14 и далее через каналы 6 к масляному баку. При этом для протока масла на внутренних поверхностях промежуточных колец 19, 20 (или же на внутренних или внешних поверхностях эксцентри ковых колец 21) выполнены каналы (на чертежах не показаны). Для улучшения подвода смазки к трущимся рабочим поверхностям в кольцах 11, 15, 16, 12 выполнены полости Б. Циркуляция масла осуществляется за счет центробежных сил, дейсгаующих на масло, находящееся в полостях при вращении гребного вала 1 совместно с уплотнительными узлами. Уплотнение гребного вала работает следующим образом. При вращении гребного вала 1 с закрепленными на нем элементами уплотнения плавающее промежуточное кольцо 19 вращается за счет сил трения между соприкасающимися рабочими поверхностями с угловой скоростью, равной половине угловой скорости гребного вала. Эксцентриковое кольцо 21 вращается при этом с угловой скоростью, средней между угловыми скоростями гребного вала 1 и промежуточного кольца 19, принуждая последнее соверщать радиальное периоднчейсое движение с частотой, по крайней мере, в четыре раза меньше частоты вращения гребного винта, что уменьшает засасьшание забортной воды в уплотнение при относительном движении рабочих поверхностей. Еще .большее за уедление радиального перемещения промежуточного кольца 19 достигается в варианте конструкции, показанной на фиг. 3, где эксцентриковое кольцо 22 вращается с угловой скоростью, средней (лежду угловой скоростью промежуточного кольца 19 и угловой скоростью кольца 5, равной нулю. Качественно аналогичный эффект достигается и при использовашш двух эксцентриковых колец. Конструкция уплотнения гребного вала согласно настоящему изобретению обеспеч1шает принудительное упорядочение и ограничение радиального перемещения промежуточного кольца, что позволяет уменьщить вибрацию и радиальные размеры уплотнительного узла, обеспечить надежное уплотнение и самопол1фовку рабочих поверхностей, существенно снизить проникновение на них заборной воды и связанные с этим износ и электрохиглическую коррозию деталей уплотнения. Формула изобретения 1. Уплотнение гребного вала содержащее фланец, жестко соедш1енш ш с гребным валом, и прижимаемый,к нему пружинами фланец, соединенный с корпусом судна, имеющие обращенные одна к другой боковые рабочие поверхности, между когорыми помещено не менее чем одно имеющее плоскопараллельные боковые рабочие поверхности промежуточное кольцо, и насосные средства для смазки рабочих поверхностей промежуточного кольца и фла1щев, причем промежуточное кольцо установлено с возможностью свободного вращения и одноBpeNKHHoro радиального эксцентричного движения, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности уплотнения, уменьщения вибрации корпуса судна и коррозии рабочих повфхностей, оно снабжено не менее чем одним эксцентриковым кольцом, на котором установлено промежуточное кольцо. 2.Уплотнение гребного вала по п. 1, о т л и ч а ющееся тем, что эксцентриковое кольцо установлено с возможностью свободного вращения на фланце, соед шенном с корпусом судна. 3.Уплотнение гребного вала по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено с двумя эксцентриковыми кольцами, причем В1 реннее эксцентриковое кольцо жестко закреплено относительно гребного вала, а внещнее эксг1ентриковое кольцо размещено между внутренним эксцентриковым кольцом и промежуточным кольцом с возможностью свободного вращещш. 4.Уплотнение гребного вала по п. 1 отличающееся тем, что c vПvJa наибольшего радиального размера рабочих поверхностей про «жуточного кольца и шгйольшего эксцентрисистета промежуточного кольца не больше ншйольшего радиального размера рабочих поверхностей фланцев. 5.Уплотнение фебного вала по п.4, отличающееся тем, что промежуточное кольцо на его внешней окружности снабжено эластичным кольXIOM, аксиальный р азмер которого превышает аксиальньп1 размер промежуточного кольца, а наибольший рад} альный размер не меньше суммы наибольшего радиального размера рабочих поверхностей фланцев и наибольшей ве.ттичины эксцентриситета промежуочного кольца. 6.Уплотнение ц ебного вала по пп. 1-5, отлиающееся тем, что обе рабочие поверхности ромежуточного кольца выполнены с концентричыми канавками, причем радиальный размер канаок и выступов между ними равен наибольшей еличине эксцентриситета промежуточного кольца. 7.Уплотнеш-se гребного вала по ii.6, отличащееся тем, что каждая канавка ошгой рабочей оверхности сообщена noq eACTBOM отверстия в ромежуточном кольце с канавкой другой рабочей оверхности.

Y//////

21 8

i

Т

Г

д

Фиг. 2

Фиг.З

Фиг. 4