Гидродинамическое уплотнение вращаю-щЕгОСя ВАлА для гАзА Советский патент 1981 года по МПК F16J15/50 

Изобретение относится к уплотнитеиь- ной технике, и может применяться в частности, цпя уплотнения места прохода вра- шающегося вэпа сквозь стенку емкости, заполненной газообразной средой под аавпением. Известно гидродинамическое уплотнение вращающегося вала для газа, состоящее из закрепленного на валу коробчато го цилиндрического корпуса с крышкой. На внутренних торцовых поверхностях крышки и корпуса имеются центробежные напорные элементы в виде импеллерных лопаток. В полости между лопатками размещен диск-разделитель С ЛНедостатки конструкции заключаются в том, что величина уплбтняемого ею дав ления raaia определяется только величиной напора, развиваемого в заполняющей ее рабочий объем уплотняющей жидкости, вращающейся с угловой скоростью уплотняемого вала, что определяет бопьшой ди метральный габарит центробежных напорных элементов а тем самым и всего уплотнения; прилежащий к свободной поверх-ности слой уплотняющей жидкости в месте- его контакта со стенкой разделительного диска насьпцается пузырьками контактирующей с ним газовой, среды, в результате чего, при достижении радиусом , свободной поверхности определенной величины, уплотнение теряет герметичность. Цель изобретения - повыщение уплотняемого перепада давления газа при одновременном повышении герметичности уплотнения. Для достижения указанной цели в уплотнении на наружной цилиндрической поверхности разделительного диска и внутренней прилежащей к ней поверхности корпуса выполнены лабиринтные винтовые нарезки. На чертеже показано предлагаемое уплотнение, разрез. Уплотнение состоит из дискообразной ступицы 1, закрепленной на уплотняемом валу 2 винтом 3 и уплотненной на валу уплотняющим элементом 4. К ступице 1 винтами 5, крепится корпус 6 с лабиринтной БИНТОВОЙ нарезкой на ципиндрической внутренней поверхности 7. В проточке корпуса 6 установпено манжетное уплот- нение 8, охватывающее шейку разаепитепь ного диска 9. Диск 9 закреплен при помощи разрезного кольца 1О и фпанца 11 болтами 12 в стенке 13, сквозь которую проходит уплотняемый вал 2. На наружно ципкндрической поверхности 14 разделитепьного диска 9 также выполнена лабиринтная винтовая нарезка. При этом направ| ение нарезок на поверхностях 7 и 14 выполнено так, что они нагнетают на ходящуюся в кольцевом зазоре между ними жидкость в сторону повышенного давления +Р. Уплотняемый вал 2 установлен в ступице диска 9 с зазором S а между поверхностями 7 и 14 имеется кольцевой зазор Sfji , На внутренних торцовых стенках ступицы 1 и корпуса 6 установлены попатки 15 и. 16. Перед вводом в эксплуатацию внутренняя полость уплотнения частично заполняется уплотняющей жидкостью. В случае необходимости теплоотвода в уплотнение может быть подведена охлаждаюдая уплотняющая жидкость и организован ее слив (не показано). Работа уплотнения состоит в следующем. При отсутствии перепада давления. При сообщении валу 2 углобой скорос ти, совместно с ним начинает вращаться закрепленная винтом 3 ступица 1 с прикрепленным к ней корпусом 6 и монжетным уплотнением 8. При этом жидкость, Заполняющая внутреннюю полость уплотнения, захватывается лопатками 15 и 16 и под действием центробежных сил образует в камерах А и Б жидкостные кольца. Поскольку диск 9 неподвижен, ла биринтный напорный элемент из нарезок на поверх1 остях 7 и 14 нагнетает рабочую жидкость из камеры А в камеру Б, в результате чего радиус свободной поверхности жидкости кольца в камере А растет, а в камере Б уменьшается. Переток длится до тех пор, пока свободная поверхность жидкости в камере А достигнет зазора 2. приведет к снижению напора развитого лабиринтно-винтовым эл ментом до значения напора, развитого ло патками 16 в камере Б. При приложении перепада давления. Давление +Р газа, суммируясь, с напором, развитым лопатками 16, в жидкости, заполняклдей камеру Б, нагнетает уплотняющую жидкость через зазор « в s ei камеру А. При этом суммарное давление газа и напора, развитого лопатками 16, уравновешивается суммарным напором, развитым лопатками 15 и лабиринтно-винтовым напорным элементом. С увеличением степенизаполнения камеры А растет радиальная толщина:, жидкостного кольца в ней и гидростатический напор на радиусе положения зазора S, Одновременно, в связи с уменьшением радиальной толщины жидкостного кольца в камере Б, снижается гидростатическая составляющая суммарного с давлением газовой среды напора. При расчетном значении уплотняемого давления +Р радиусы свободных поверхностей в камерах А и Б равны, а противодавление, развиваемое лабиринтновинтовым напорным элементом, равно расчетной величине уплотняемого давления. Таким образом, функция лабиринтно- винтового напорного элемента - создание требуемой величины жидкостного противодавления уплотняемому газовому давления, а функция центробежных напорных элементов - обеспечение удержания уплотняющей жидкости в лабиринтно-винтовом уплот някмдем напорном элементе для возможности его работы по уплотнению газа. Достижение поставленной цели обеспечивается только при совокупном испопьзовании двух центробежных и одного лабиринтно-винтового напорных элементов, расположенных взаимно таким образом, что один из центробежных напорных элементов включен последовательно с винтсжым, а другой противовключен ему (т.е. включен параллельно). В то же время, каждый из напорных элементов не решает поставленную задачу, так как лабИринтно-«интс(вой напорный элемент сам по себе непригоден для уплотнения газовой среды, а центробежный -не обеспечивает больших значений противодавления и герметичности при этом. Экономическая эффективность изобретения состчэит в повышении герметичности уплотнения. Формула изобретения Гидродинамическое уплотнение вращающегося вала для газа, содержащее ступицу и корпус с установленными на их внутренних торцсюых поверхностях импеллерными лопатками, охватывающими с двух сторон разделительный н еподвижно закреппенный диск, отпинающее с я тем, что, с цепью повышения уплотняемого перепада давления и повышения герметичности, на наружной ципинцрической поверхности разделительного диска и припежашей к ней с радиальным зазором внут85616 ренней поверхности корпуса выпотГены пабиринтные винтовые нарезки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3765688, кп. 277-14, опублик. 1973, &