Комбинированное уплотнение Советский патент 1980 года по МПК F16J15/32 

(54) КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ

- ,I Изобретение отеосится к устройствам для герметизации вращающихся валов. Известно комбинированное уплотнение, включающее установленные в корпусе динамический импеллер с лопатками, установленный на валу, и манжету, рабочая кромка губки которой образует зазор с валом при днвамвческом режиме рабоmllj. Недостатком этого устройства является, невозможность обеспечения надежной герметизации прн aatiycKe и остановке, а также ограничеввый срок службы в связи с «тем, что манжета 1фи монтаже yctiaHuB лена с постоянным натягом, обеспечивающим необходимое для герметизации при стоЕНке гидроагрегата контактное давление, которое вследствие релаксации навряжений при хранении в upcHiecce естественного старения резины значительно снвжается. Кроме того, возвращение рабочей Кромки манжеты в исходное положе ние при снижении оборотов вала в процессе остановки гидроагрегата происходит мед;яенно, так что зазор между рабочей кромкой и корпусом сохраняется и после остановки.. Цель изо тения - увеличение срока службы устройства и надежная герметизация внутрен1юй полости гидроагрегата. Указанная цель достигается тем, что вал выполнен стушнчатым, на участке вала с меньшим диаметром установлен диск между импеллером и манжетой, в диске выполнены сквозные отверстия, оси которых расположена между поверхностью образованной внутренним диаметром лопаток импеллера и поверхностью, образованной наружным диаметром губки манжеты, при этом манжета подпружинена относительно корпуса с возможностью перемещения со стутюни вала большего диаметра на ступень с меньшим диаметром, кроме того внутренний диаметр диска выполнен в интервале от наружнохч) диаметра губки манжеты до наружного диаметра манжеты. На фиг.1 представлено комбинированное уплотнение по плоскости, проходящей через

779691 ось вала, общий вид; на фиг.2 то же, варн ант ис полнё ния; на фиг. 3 - разре з на Ф0Г.1 и 2; на фиг.4 - комбинированное уплотнение, вариант исполнения} на фиг.5разрез Б-Б на фиг. 4 В корпусе 1 установлен вал 2, выполненный со ступенью 3. В зоне участка вала с меньшим диаметром DJ расположен динамический импеллер 4 с лотштками 5 и диск 6, выполненный с отверстиями 7 и образующей с импеллером полость 8 и зазор 9. Манжета Ю выполнена с эластичной губкой 11, на которую установлена браслетная пружина 12, рабочая кромка 13 которой образует с участком мень- шего диаметра D вала зазор 14 вследствие различия в их геометрических размерах. Сквозные отверстия диска расположены мелоду внутренним диаметром D лопаток импеллера и между наружным диаметром D/ губки манжеты. Манжета герметично установлена в корпусе и подпружинена относительно него с помощью пружин 15, при этом перемещение губки ман.жеты ог раничско с одной стороны выступом 16 корпуса, а с другой стороны диском. - В другом варианте конструкции герметизирующего устройства (фиг.2-5) маннсета герметично установлена в стакане 17, герметизированном с Помощью уплотнения 18,а аксиальные перемещения губки манжеты осуществляются совместно со стаканом; , . На диске может быть вьшолнен конус 19,обращенный в сторону губки манжеты и расположенный.между внутреннимдиа-метром D дискаи отверстиями, а подбором размеров элементов конструкции мо- нсет быть обеспечено контактирование ответной поверхности губки 11 манжеты 1О с поверхностью конуса 19. или зазор между ними (фиг. 1-3). При хранении гидроагрегата без рабо чей среды губка 11 манжеты 10 перемешается (отдельно от манжеты Ю (фиг.1) или вместе со стаканом 17 и манжетой 10 (фиг.2 и 4) йод действием пружин 1 до упора губки 11 или стакана 17 в диск б и образует минимальный зазор 9 с ик пеллором4. При этом рабочая кромка 13 устанавливается в зоне участка вала 2 с меньшим диаметром D и образует с ни зазор 14 из-за различия в геометрически размерах, а губка 11 (фиг.1 и 3) взаим действует с ответной поверхностью конуса 19 диска 6, образуя торцово-радиальйое или щелевое уплотнение, или образу тся щелевое уплотнение с импеллером 4 фиг.4). В результате этого в губке 11 манжеы 10 отсутствуют растягивающие напряения, чти сохраняет работоспособность анжеты в течение срока хранентгя больщой родоллсите льнос ти. При заправке гидроагрегата давление абочей среды задерживаемой щелевыми плотнениями, перемещает гуЕжу 11 манеты 10 (отдельно от манл-.еты 1О (фиг.1) ли вмеС1-е со стаканом 17 и манжетой (фиг.2 и 4)j преодолевая усилие пруин 15, сопротивление изшбу мембранного участка манжеты (фиг.1) или усилие треия стакана 17и уплотнения 18 (фиг.2 и. 4). При этом рабочая кромка 13 губьки 11 манжеты 10 переходит через ступень. 3 вала 2 и контактирует вследствие различия геометрических размеров с участком вала 2 больщего диаметра Dg создавая натяг, обеспечивающий надежную герметизацию внутренней полости гидроагрегата. . Устройство работает следующим образом.. При запуске гидроагрегата импеллер 4 в результате вращения совместно с валом 2при Помощи лопаток 5 создает перепад давления между внутренней полостью гидроагрегата и полостью 8, уменьщая в ней давление .абочей среды. В тот момент, когда усилие от действия пружин 15 превысит сумму УСИЛИЙ от действия остаточного давления на площадь поперечного сечения перемещающихся аксиально элементов конструкции (на площадь колздевой поверхности яежду большим диаметром D вала и диаметром тюрегиба мембранног-о участка манжеты 10 (фиг.1) или диаметром поверхности, по которой образуется с помощьюуплотнения 18 герметичный контакт стакана 17 с корпусом 1 (фиг.2 и 4), а также от сопротивления перегибу . мембранного участка манжеты 10 (фнг.1) или от трения между стаканом 17 с уплотнением 18 и поверхностью корпуса 1 (фиг,2 и 4), губка 11 манжеты 10 переместится до упора губки 11 или стакана 17 в диск 6. При этом рабочая кромка 13 переходит через ступень 3вала 2 и устанавливается в зоне над участком вала 2 с меньшим диаметром 0 , образуя дазор 14, а губка 11 (фиг.1 и 3) взаимодействует с ответной поверхностью конуса 19 диска 6, образуя торцово-радиальное или щелевое уппотаёние, или образует щелевое уплотнение с импеллером 4 (фиг.4). Терметизация внутренней полости гидроагре гата в этот рабочий период осуществляет ся импеллером 4 с лопатками 5 и вдела- выми уплотнениям. В результате этого рабочая кромка 13 манжеты 10 не изнашивается и сох раняет свои герметизирующие свойства. В прсицессе остановки гидроагрегата снижения оборотов вала 2 и импел лера 4 в полости 8 возрастает давление рабочей среды, задерживаемой щелевыми уплотнениями, в результате воздействия которого происходит перемещение губки 11 манжеты 10 через ступень 3 с образованием герметичного контакта рабо чей кромки 13с участком ва,ла 2 больщего диаметра Dn аналогично перемещению при заправке гидроапэегата рабочей средой после складского хранения. Таким образом, при работе герметнзируюшего устройства рабочая кромка 13 манжеты 10 находится в контакта только Р неподвижным валом 2 (или при малых его оборотах в процессе запуска и остаровки гидроагрегата), что обесшчивает зысокую долговечность и надежность ра-т боты уш- тнения, а также допускает использование манжет при температурах более низких, чем допускаемые до морозостойкости материала шнжет. Герметизация в период отсутствия коатакта между рабочей кромкой 13 манжеты 10 и валом 2 осуществляется с тюмощью импеллера 4 и образованного зазором 9 щелевого уплотнения, которые в совокуо 7 1t, кости обеспечивают необходимую ст зпень герметичности устройства в дипамнчесиом режиме работы гидроагрегата. Формула изобретения Комбинированное уплотнение, включающее установленные в корпусе динамический импеллер с лопатками, установленный на валу, и манжету, рабочая кромка губки которой образует зазор с валом при динамическом рейсиме работы, отличающееся ем, что, с целью повышения надежности герметизации и повышения срока службы, вал выполнен ступе 1гчатым, щ участке вала с меньшим диаметром установлен диск между импеллером и манжетой, в диске выполнены сквозные отверстий, оси KOTOpbix расположены между поверхностью, образованной внутренним диамет- ром лопаток ймдаллера и поверхностью. образованной наружным диаметром губки манжеты, тфн этом манжета подпружинена относительно корпуса с возможностью перемещения со ступени вала большего диакютра на ступень с меньшим диаметром. 2. Уплотнение по п.1, отличающ е е с я тем, чтх внутренний диаметр диска выполнен fi интервале от н ужного диаметра хубки манжеты до наружного диаметра манжетьг. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Голубев Г. А. и др. Контактные уп лотнения вращающихся валов. М., Машиностроение, 1976, С.70, рис.39.

tJ