Лабиринтно-винтовое уплотнение Советский патент 1980 года по МПК F16J15/447 

1

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использо.- вано в самых различных машинах и механизмах цля -ограничения протечек жиа - кости вцоль вала, преимущественно в уплотнениях с конструктивно преоусмотренной протечкой жицкости.

Известно лабиринтно-винтовое уплотнение, .состоящее из роторной детали, на наружной поверхносга которой выполнена многозахоцная винтовая нарезка, и концентричной ей статорной детали, на внутренней поверзсности которой выполнена аналогичная многозахоцная винтовая нарезка, но противоположного направления fl.

При работе в условиях удержания напора, превышающего максимальйый напор,-создаваемый таким уплотнением, происходит протечка жидкости как по кольцевому зазору между ротором и статором, так и по винтовым канавкам.

Недостатком этого уплотнения яЁЛяется невозможность уменьшения протечки жицкости, так как величина удерживаемого уплотнением напора связана с определенным соотношением глубины нарезки и радиального зазора между j гребешками резьбы. В связи с тем, что многозаходную резьбу не удается выполнить на деталях из высокотвердых износостойких антифрикдионньос материалов, радиальный зазор между ротором и ста,д тором выбирают с некоторым запасом, чтобы исключить случайное касание гребешков и их износ.

Целью изобретения жсвляется уменьшение протечек лабиринтно-««нтового

15 уплотнения без изменения глубины резьбы и радиального зазора между гребешками резьбы.

Эта цель достигается тем, что в уплотнении на стороне полости меньше20го давления на роторе и статоре устанавливаются запирающие кольца, образующие между собой кольцевую щельдроссель. При установке таких колец 37 эффект сокращения утечек жицкостн происходит как за счет сокращения проходной площади путем перекрытия винтовых канавок, так и за счет возйикновения дополнительных концевых вихрей в конце каисдой винтовой канавки ротора и статора от резкого торможения жидкости и взаимодействия этих вихрей с вихрями, возникающими при работе - лабиринтно-вихревого уплотнения с отк ры ты ми к ан авк а ми. Дополнительное повышение эффективности уплотнения достигается тем, что на обращенных к винтовым канавкам сторонах запирающих колец выполнены, направляющие устройства для поворота обратном направлении части потока жид кости в кольцевом зазоре. Направляюще Устройство может быть выполнено в вид н-аправленного в сторону винтовых канавок кольцевого уса, конуса и т.п. Простые формы запирающих колец позволяют изготовить их из твердых износостойких антифрикционных материалов выполнить их выступающими внутрь радиального зазора, т.е. передать им доп ННТеЛЬНуЮ функцию подшипников для ЭК ремальньк условий работы уплотнения. Благодаря этому удается, с одной стороны, предотвратить.случайные контакты и задиры снабженных резьбами деталей, а с другой - дополнительно сократить протечки за счет сближения кон цевых вихрей и уменьшения площади вы ходного сечения. На чертеже изображено лабиринтновинтовое уплотнение, гфодольный разрез. На цилиндрической поверхности рото ра I выполнена винтовая нарезка 2. На статорной детали 3 выполнена винтовая нарезка 4, направленная противоположно нарезке 2. На стороне низкого давления винтовые нарезки 2 и 4 закрыты с торца запирающими кольцами 5 и 6, закрепленными соответственно на роторе I и на статоре 3. На обращенной к винтовым нарезкам стороне запирающих колец 5 и 6 выполнены направляющие устройства 7 и 8, представляющие из себя конусы, образующие которых составляют острый угол с направлением потока. Запирающие кольца могут быть выполнены из твердого износостойкого ма териала. Радиальный зазор между ними меньше, чем между гребешками винтовых нарезок. 4 При врсааепин ротора 1 в результате оздаваемого винтовыми нарезками 2 4 насосного эффекта, направленного противоположно потоку жидкоеп, напор, йсидкости по цлине уплотнительного заора снижается. В результате торможенмя жидкости в винтовых канавок, изменения ее направления и вытеснения ее в кольцевой зазор в конце каждой винтовой канавки возникает активный концевой вихрь. Эти вихри в кольевом зазоре взаимодействуют как между собой, так и с Вихрями, возникающими в результате взаимодействия жидкости с винтовыми нарезками, что создает дополнительное сопротивление протеканию жидкости. Некоторое дополшиельное повышение эффекта уплотнения вызывает уменьшенный кольцевой зазор между Кольцами 5 и 6. Дополнительное назначение этого уменьшения зазора заключается в том, чтобы перенести возможные случайные контакты роторных и статорных деталей на элементы, выполненные из твердых износоустойчивых материалов. Ширину запирающих колец следует выбирать большей или равной осевому разбегу ротора с тем, чтобы выходы из канавок оставались запертыми на всех возможных режимах работы. Формула изобретения 1. Лабиринтно-винтовое уплотнение, . о. тличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности, выходы из винтовых канайок закрыты со стороны полости низкого давления, например, запирающими кольцами. 2, Уплотнение по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что запирающие кольца со стороны, обращенной к винтовым нарезкам, снабжены устройствами для поворота потока жидкости в зазоре в сторону высокого давления. 3. Уплотнение по пп, 1и2, отличаю ш е е с я тем, что радиальный зазор между запирающими кольцами выполнен меньшим, 4evi между нарезками уплотнения, а сами кольца выполнены :из материала, обладающего большей износостойкостью, чем материал остальных элементов уплотнения. Источники инфлормации, принятые во внимание при экспертизе 1. Краев .М. В.,Свешников Б. В. и Шапиро А. С. Гидродинамические радиальные уплотнения высокооборотных валов. М., Машиностроение, 1976, с. 9О.