Торцовое уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть исполь зовано для уплотнения вращающихся /. валов различных типов центробежных и других насосов.

Известно торцовое уплотнение, у которого на рабочей торцовой поверхности неподвижного кольца выполнены замкнутые камеры, а на рабочей торцовой поверхности вращающегося кольца питающие радиальные каналы, сообщенные с осевыми каналами, вьтолненные в этом же кольце til.

Вьшолнение камер, радиальных и осевых каналов в известном уплотнении позволяет существенно у.г1учшить условия смазки рабочих поверхностей, улучшить условия теплоотвода в торцовой щели, но не предотвращают деформаций контактирующих поверхностей, связанных с угловыми поворотами их сечения.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является торцовое уплотнение, содержащее расположенные в полости высокого давления неподвижный и вращающийся уплотнительные элементы, каждый из которых образован основным несущим элементом и прилегающим к нему тыльной торцовой поверхностью и зафиксированным от относительного поворота с ним кольцом пары трения 2j.

10

В связи с технологическими погрешностями влиянием температур и давления среды в сечениях колец пары трения дейст;вуют моменты, вызывающие их угловой проворот/ Указанное при15водит к больщим контактным давлениям в стыках, износу их трущихся поверхностей и выходу из строя уплотнения.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности уплотнения

20 за счет предотвращения непараллельностей торцовых поверхностей колец пары трения от углового поворота их сечения. Указанная цель достигается тем, что на тыльных торцовых поверхностях либо колец пары трения, либо основных несущих элементов вьтолнены камеры и сообщенные с полостью высокого давления радиальные питающие каналы, выходные участки которых сообщены между собой и камерами кольцевым дросселирующим каналом. Причем выходные участки радиальных питающих клапанов совмещены с осевыми каналами, вьшблненными во вращающемся основном несущем элементе . Кроме того, входные участки радиальных питающих каналов совмещены с осевыми каналами, вьтолненными в вы ступе вращающегося основного несущего элемента. При этом входные участки радиальных питающих каналов совмещены с радиальн.ыми каналами, вьтолненными в выступе вращающегося основного несущего элемента. конструктивное рещение позволяет предотвратить деформации тру щихся олец пары трения, связанные с угловым поворотом их сечения. Во-пер вых, обеспечивается увеличение или уменьшение гидростатического давле, НИН в камерах, а следовательно, уве 31ичение или уменьшение гидростатических сил сопротивления всякого рода уменьшениям или увеличениям, зазора в месте расположенных камер. Вовторых, вьтолнение осевых каналов во вращающемся основном несущем элементе, сообщенных как с выходными, так ,и с входными участками радиальных пи тающих каналов обеспечивает постоянную циркуляцию жидкости, результатом которой является усилие охлаждения вращающегося кольца пары трения по его толщине. Это приводит к волнистости трущейся поверхности вращаю щегося кольца вдолЬ его окружности. Поэтому, при вращении вследствие наличия указанной волнистости возникает гидродинамическая сила, расклинивающая трущиеся поверхности тем больше, чем меньше зазор между ними Указанные гидродинамические силы возникающие в рабочем стыке совместно с гидростатическими силами, возникающими в тыльном стыке, во-первых образуют момент, направленный на уст ранение всякого рода деформаций рабо чих поверхностей колец пары трения, связанных с угловым поворотом их се 4 чения. Во-вторых, предлагаемая конструкция улучшает условия бесконтактной работы, как в рабочем стыке между трущимися поверхностями колец пары трения, так и в тыльных стыках между тыльными поверхностями колец пары трения и прилегающими к ним тыльными торцовыми поверхностями основных несущих элементов. На фиг. 1 представлено уплотнение, разрез-, на фиг. 2 -.сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. Уплотнение содержит расположенные в полости высокого давления закрепленный на валу вращающийся основной несуцщй элемент 1 с трущимся кольцом пары трения 2 и закрепленный в корпусе 3 неподвижный основной несущий элемент 4 с трущимся кольцом пары трения 5. Кольца пары трения 2 и 5 образуют рабочий стьж 6 и по своим тыльным сторонам образуют тыпьные стыки 7 и 8 с основными несущими элементами. Тыльная поверхность каждого кольца пары трения либо основного несущего элемента содержит распопоженные по окружности камеры 9 и радиальные питаю1цие каналы 10, выходные участки которых сообщены между собой и камерами кольцевым дросселирующим каналом 11 , а также с осевыми каналами 12, выполненными во вращающемся основном несущем элементе i. Радиальные питающие каналы 10 сообщены с полостью высокого давления осевыми каналами 13 и радиальными каналами 14 в выступе элемента 1. Уплотнение работает следуюшим образом. При диффузорной щели, рабочего стыка и, следовательно, конфузорной щели тыльного стыка возникает по окр жности восстановительный момент в каждом сечении кольца пары трения. Указанный момент вызван противоположно направленными силами, приложенными к рабочей и тыльной поверхностям. Первая сила - гидростатическая возникает в тьшьных стьжах 7 и 8 вследствие того, что давление в камерах 9 этих стыков с уменьшением их щелевого зазора возрастает. Вторая сила гидродинамическая возникает в рабочем стыке со стороны расположения радиальных питающих каналов тыльного стыка 8 вращающегося элемента 1, При вращении через осевые 12 и радиальные питаюпдае каналы 10, осевые кана5лы 13 и радиальные каналы 14 осуществляется постоянная циркуляция хо лодной уплотнительной среды, что выз вает неодинаковое температурное поле Вдоль окружности кольца пары трения 2 и приводит к возникновению волнистости его трущейся поверхности. В ре зультате при уменьшении зазора рабочего стыка 6 со стороны высокогб давления гидродинамические силы в этом стыке увеличиваются. При конфузорной щели рабочего сты ка все вышеуказанные процессы протекают в противоположном направлении и, таким образом, препятствуют и уст ранягот непараллельности трущихся поверхностей, благодаря чему устраняет ся их износ и повышается надежность и долговечность уплотнения. Формула изобретения 1. Торцовое уплотнение, содержаще расположенные в полости высокого давления неподвижный и вращающийся уплотнительные элементы, каждый из которых образован имеющим выступ со сто роны полости высокого давления основным несущим элементом и кольцом пары трения, прилегающими друг к другу тыльными торцовыми поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности уплотнения за счет предотвращения непараллельноетей торцовых поверхностей колец пары трения от

фиг. 1 66 углового поворота их сечения, на тыльных торцовых поверхностях либо Колец пары трения, либо основных несущих элементов, выполнены камеры и сообщенные с полостью высокого давления радиальные питающие каналы, выходные участки которых сообщены между собой и камерами кольцевым дросселирующим каналом. 2.Уплотнение по п. 1, о т л и чающееся тем, что выходные участкк радиальных питающих клапанов совмещены с осевыми каналами, выполненными во вращающемся основном несущем элементе. 3.Уплотнение по п. 1, о т л и чающееся тем, что входные участки радиальных питающих каналов совмещены с осевыми каналами, выполненными в выступе вращающегося основного несущего элемента. 4.Уплотнение по п. 1, о т л и чающееся тем, что входные участки радиальных питающих каналов совмещены с радиальными каналами, выполненными в выступе вращающегося основного несущего элемента Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССГ по заявке № 2587964, кл. F 16 J 15/34, 1978. 2.Голубев А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов. М., Машиностроение, 1974, с. 56, рис. 42 (прототип) .

. /3

s

фи9.2

5-5

11

фиг.З