Уплотнение врашающегося вала Советский патент 1982 года по МПК F16J15/44 

i 1

Изобретение относится к уплотнительиой технике и предназначено для предотвращения утечки между вращающимся валом и корпусом жидкостей или газов, находящихся под давлением, и может найти применение преимущественно в насосах для перекачивания жидкого металла, компрессорах, газодувках и т.п.

Известно уплотнение вращающегося вала торцового типа, содержащее подвижное кольцо, которое упруго связано с вращающимся валом. Торцовая поверхность его прижимается к неподвижному кольцу, соединенному с корпусом машин, образуя плоскую пару трения 1.

Однако этот тип уплотнения имеет i следующие недостатки: ограничен срок службы, обусловленный износом трущихся поверхностей; высока стоимость и сложность сборки.

Известно уплотнение вра14ающегося вала бесконтактного типа, содержащее несколько лабиритно-вихревых уплотнений, размещенных концентрично друг другу в корпусе на общей втулке, герметично соединенной с валом 2.

Недостатком известного уплотнения вращающегося вала является потеря работоспособности при остановке ва,0 ла.

Известно уплотнение вращающегося вала комбинированного типа, содержащее лабиринтно-вихревое и стояночное торцовое уплотнение. Торцовое уплот5 нение имеет плавающий поршень, который уплотняется в корпусе с помощью сильфона таким образом, что поршень и сильфон образуют рабочую камеру торцового уплотнения, которая соединена трубопроводом с зоной нагнетания встроенного лабиринтного насоса.. При включении привода лабиринтный насос создает давление уплотняющей «ид396кости в рабочей камере торцового упл ненил, которое отжимает плаваюций поршень вниз до упора, в результате чего между контактирующими поверхнос тями торцового уплотнения образуется гарантированный зазор 3 Недостатком этого уплотнения является ненадежная герметизация в режигю стоянки, когда в рабочей nor лости машины находится газ под избыточным давлением, например, газовая подушка в насосах для перекачива ния нидкого натрия. Ненадежная герме тизация в этом случае обусловлена утечкой газа через торцовый микрозазор стояночного уплотнения, работающий всухую, так как контакт уплотнительных колец осуществляется полностью в газовой среде. Цель изобретения - исключение про точек уплотняющей жидкости через лабиринтно-вихревое уплотнение и увели чение степени герметизации при работе узла уплотнения по газу в эксплуатацибнных и аварийных режимах, упро щение конструкции и монтажа узла уплотнения . Поставленная цель достигается тем что в уплотнении вращающегося вала комбинированного типа, содержащем ла биринтно-вихревое и стояночное торцо . вое уплотнение, снабкенное плавающим поршнем и рабочей камерой, соединенной с напором вспомогательного лабиритного насоса, стояночное торцовое уплотнение расположено в рабочей камере, сообщенной с напором лабиритно вихревого уплотнения, а кольцевая камера под плавающим поршнем сообщается с рабочей полостью машины. Кроме того, лабиринтнр- ихревое уплотнение и вспомогательный лабирин ный насос выполнены на общей втулке, герметично соединенной с валом. На чертеже изображено уплотнение вращающегося вала насоса, общий вид. Уплотнение вращающегося вала содержит лабиринтно- вихревое уплотнение 1 и вспомогательный насос 2, размещенные в.корпусе 3 на общей втул-ке , герметично соединенной с валом насоса. С торца втулки 4 выполнена камера 6 с размещенным в ней стояночным торцовым уплотнением, снабженным плавающим поршнем 7. Вращающееся угле графитовое кольцо 8 торцового уплотнения, имеющее на нижнем торце со стороны внешней образующей кольцевую 4 проточку 9, закреплено на втулке 4 , а на плаващем поршне 7, уплотненном в кольцевой камере 10 упругими элементами, например сильфонами, размещено неподвижное углеграфитовое кольцо 11 торцового уплотнения. Неподвижное кольцо 11 прих(ато к вращающемуся кольцу 8 с помощью пружин 12, расположенных в гнездах круглого сечения, выполненных по периметру кольцевой камеры 10. В гне,здах имеются отверстия 13.для сообщения кольцевой камеры 10 с рабочей полостью насоса И, в которой находится газ под избыточным давлением. Зазоры лабиринтно-вихревого уплотнения 1 и вспомогательного насоса 2 заполнены уплотняющей жидкостью до определенного уровня. При остановленном насосе уплотнение вала 5 достигается за счет поджатия неподвижного кольца 11 к кольцу 8 усилием пружин 12 и давлением в кольцевом пазе 10, равным давлению в рабочей полости насоса 1 А.Таким об- : разом, неподвижное кольцо 11 и уступ If) кольца 8 образуют плоскую пару трения, при этом не наблюдается . утечка газа через торцовой микрозазор стояночного уплотнения, так как стояночное уплотнение смочено уплотняющей жидкостью, находящейся в зазоре лабиринтно-вихревого уплотнения. При аварийном повышении давления газа в рабочей полости насоса 14 обеспечивается надежная герметизация путем более плотного поджатия неподвижного кольца 11 к кольцу 8, так как соответственно увеличивается давление в кольцевой камере 10 под плаваюи им поршнем 7. .В момент пуска насоса в зазоре вспомогательного лабиринтного насоса 2 возникает перепад давления, направленный к рабочей камере 6. С увелйчением числа оборотов вращения вала 5 давление в рабочей камере 6 растет, и в некоторый момент времени оно превышает давление в рабочей полости насоса k и усилие создаваемое пружинами 12. Это давление, действуя на часть неподвижного уплотнительного кольца 11 под кольцевой проточкой 9, отжимает плавающий поршень 7 вниз, открывая торцовое уплотнение. Давление уплотнительной жидкости, создаваемое в рабочей камере 6 встроенным лабиринтным насосом 2, превышает давление в рабочей полости насоса , препятствуя утечке газа. С другой стороны, попадание уплотняющей жидкости в рабочую полость насоса I исключено работой лабиринтно-вихревого уплотнения 1, на котором полноетью срабатывается давление, создаваемое встроенным лабиринтным насосом 2. В аварийном режиме при повышении давления в рабочей полрсти насоса И уплотняющая жидкость выдавливается в зазор встроенного лабиринтного насо,са 2, увеличивая длину работающей части его нарезки, т.е. увеличивая величину противодавления в рабочей камере 6. При дальнейшем увеличении давления в рабочей полости насоса 14, когда уплотняющая жидкость полностью вытеснена из рабочей камеры 6, происходит закрытие; стояночного торцового уплотнения усилием пружин 12 с последующим дожатием плаваю1цего поршня 7 давлением в кольцевой камере 10. При остановке насоса по мере снижения числа оборотов вала 5. давление в рабочей камере 6 падает до величины давления в рабочей полости насоса Н и усилия от действия пружин 12. С этого момента при дальнейшем снижении числа оборотов неподвижное, кольцо 11 поджимается к вращающемуся кольцу 8, и в момент их касания происходит дожатие плавающего .поршня 7 избыточным давлением в рабочей полости насоса Т так как площадь действия сил на плавающий поршень 7 сверху меньше, чем снизу.

В ре ультате в эксплуатационных режимах работы насоса вал 5 уплотняется созданием противодавления уплотняющей жидкости в рабочей камере 6, которое срабатывается на лабиринтновихревом уплотнении 1, а при пуске остановке и стоянке работает стояночное торцовое уплотнение: неподвижное

уплотнительное кольцо 11 - вращающееся уплотнительное кольцо 8.

Таким образом, предлагаемая конструкция уплотнения вращающегося вала позволяет расширить сферу применения уплотнения и устранить .необходимость разработки ряда уплотнений для машин различного назначения, что дает поло хительный экономический эффект. Формула изобретения

Уплотнение вращающегося вала, содержащее лабиринтно-вихревое и стояночное торцовое уплотнение, плавающий поршень и заполненную уплотняющей ; идкостью камеру, соединенную с напором вспомогательного лабиринтного насоса,отличающееся тем, что, с целью исключения протечек уплоняющей жидкости через лабиринтновихревое уплотнение и увеличения степени герметизации в различных режимах работы, уплотнение снабжено герметично связанной с валом втулкой, на которой соосно расположены лабиринтновихревое уплотнение и вспомогательный лабиринтный насос, поршень подпружинен и является кольцом торцового уплонения, указанные элементы образуют камеру под плотнягаи ую жидкость, в которой установлено торцовое стояночное уплотнение, причем обратная сторона поршня соединена с рабочей полостью машины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Голубев А.И. Торцовые уплотнения вращающихся валов. М., Машиностроение, 197, с. 8. рис. 1.

2.Васильцов Э,Л. Бесконтактное уплотнение. Л., Машиностроение, 197t, с. 13, рис. tA .

3. Авторское свидетельство СССР 2hmi, кл. В 01 7/00, 1967 Тпрототип).