Торцевое уплотнение вала

(22) 01, 04, 82 42ИЛУяков евскин 1. С.Ча овассл ных зов цовые уплат аши 57.ьст34,СССР79 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО(71) Всесоюзный научно тельский институт прир (53) 62-762(088.8) (56) 1. Голубев А.И. Т нения вращающихся вало ностроение", 1974, с. 42. Авторское свидет 11 875151, кл. Г 16 3 (прототип),(54) (57) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЯ ВАПЛ,содержащее вращающийся и невращающийся элементы пары трения, поджатыеодин к другому, и средство для создация гидравлического клина междуэцемецтамц, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности путем умецьиеция трения иулучшения теплоотвода в паре трения,средство для создания гидравлического клина выполнено в виде прорезей,выполненных параллельно поверхноститрения ца вращающемся и невращающемся элементах, причем прорези выполнены чередующимися по наружной ивнутренней поверхностям упомянутыхэлементов.Изобретение относится к уплотнительной технике, например, для комп- рессорных машин и насосов, в частности для, компрессорных машин высоких параметров (давление уплотняемой 5 среды до 100 атм и более, скорость скольжения в уплотнении до 100 м/с),Известна конструкция торцового уплотнения вала, состоящая из корпуса, подвижной подпружиненной втул О ки и вращающейся с валом обоймы с 11,Недостатком такого уплотнения является неуправляемость термогидродинамического расклинивания пары трения (контактных поверхностей 5 втулки и обойми), что приводит к возможности возникновения частично сухого трения в паре и, как следствие, к повышению коэффициента трения, износу пары трения и значительному 20 моменту трогания. Кроме того, из-за нестабильности. жидкостного клина в паре теплоотвод с контактных поверхностей затруднен, что вызывает местный перегрев их, а при примене нии твердых сплавов для контактных поверхностей приводит к растрескиванию последних. Известна торцовое уплотнение ваЗО ла, которое состоит из корпуса, подвижной подпружиненнойи уплотнительной относительно корпуса втулки, обоймы и средства для создания гидравлического клина между втулкой и . обоймой 1,2).Однако в известном устройстве в момент пуска из-за инерционности разогрева уплотнения гидродинамический клин отсутствует, что приводит к значительному моменту сопротивления40 при пуске, ухудшает теплоотвод, чем снижает надежность и работоспособность.Цель изобретения - повышение надежности путем уменьшения трения45 и улучшения теплоотвода в паре трения.Поставленная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении вала, содержащем вращающийся и невращающийся элементы пары трения, поджатые один к другому, и средство для соз-. дания гидравлического клина между элементами, упомянутое средство выполнено в виде прорезей, вь 9 полненных параллельно поверхности трения на вращающемся и невращающемся элементах причем прорези выполнены9 чередующимися по наружной и внутренней поверхностям упомянутых элементов.сНа фиг, 1 изображено торцовое уплотнение вала, раэрезф, на фиг. 2 разрез А-А на фиг, 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4- вариант выполнения торцового уплотнения; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг.4,Торцовое уплотнение вала состоит из обоймы 1, втулки 2, подпружиненной пружинами 3 и уплотненной относительно корпуса 4 резиновым кольцом 5, Обойма 1 зафиксирована шпон" кой б относительно вала 7 и уплотнена резиновым кольцом 8. Обойма 1 ивтулка 2 имеют контактные поверхности 9, отделяющие полость рабочей сре- . ды 10 и полость 11, В обойме 1 и втулке 2 выполнены. прорези 12, параплельные контактной поверхности 9. В корпусе 4 расположено отверстие 13 для подвсда охлаждающей запирающейжидкости. Контактные поверхности 9,выполненные из антифрикционных твердых сплавов, разделены перегородками 14, Глубину, ширину прорезей 12 ч их количество определяют из условий работы и размеров торцового уплотнения, а толщину металла между прорезью и контактной поверхностью выбирают из условия необходимого прогиба. Расчет максимального прогиба контактной поверхности 9 может быть ;произведен известным способом. Контактные поверхности 9, выполненные из твердого сплава, разделены пе-, регородками на эоны 15, наличие перегородок на контактных поверхностях, разделяющих их на зоны, позволяет лучше отводить тепло иэ области контакта, так как перегородки увеличивают поверхность охлаждения, а также снизить термические и изгибные напряжения в твердом сплаве обусловленньте различными коэффициентами линейного расширения твердого сплава и основного материала.Работа торцового уплотнения вала происходит следующим образом.Охлаждающая запирающая жидкость подводится в зону контакта обоймы 1 и,втулки 2 через отверстие 13, либо по каналу 16, В зону контактных поверхностей 9 поступает под давлением, например, .Урбинное масло с добавлением, превышающим давление в полости рабочей среды 10 на 1-5 кгс/см 2.1241В конструкции при работе создается волнистая поверхность сопряженныхдеталей, что приводит к образованиюстабильного гидродинамического клинав паре трения. Причем эта волнистаяповерхность возникает сразу же приподаче запирающей жидкости, обеспечивая малый момент трения во времяпуска, а также работы уплотнения вала. Одновременно с остановом машины 1 Ои сбросом давления охлаждающей запирающей жидкости исчезает волнистая контактная поверхность, чтоулучшает плотность (герметичность)конструкции, Наличие стабильногогидродинамического клина уменьшаеттрение в паре, уменьшает тепловыделение и улучшает теплоотвод. Прорези12 выполняют фрезерованием, как свнешней так и с внутренней стороныдеталей на универсальном металлорежущем оборудовании без каких-либотрудностей,Обойма 1 вращается с валом 7,втулка 2 не вращается, а контактными поверхностями 9 прджимается пружинами 3 и давлением охлаждающей запирающей жидкости к соответствующимповерхностям 9 обоймы 1 и имеет возможность осевого перемещения. При 47 4этом перепад давления действует наконтактные поверхности 9, осуществляя прогиб их на 1-3 мк в том месте,где в обойме 1 и втулке 2 выполненыпрорези 12. Охлаждающая, запирающаяжидкость заполняет прогибы и образуетгидравлический клин в зоне контактаобоймы 1 и втулки 2 на контактнойповерхности 9,В процессе работы торцового уплотнения вала на контактной поверхности 9 возникают изгибные деформациивследствие прогиба их в районе прорезей 12 и за счет различного коэффициента теплового расширения зон15 из твердого сплава и основногометалла втулки 2 и обоймы 1. Дляснятия нзгибных напряжений выполненЫперегородки 14,Предложенная конструкция позволяет уменьшить момент сопротивленияот сил трения при пуске, улучшаетплотность после останова, уменьшаеттепловыделение и улучшает теплоотводиз зоны контакта. Простое изготовление прорезей и расчет волнистой по-,верхности позволяют получить высоконадежное торцовое уплотнение валакомпрессорных машин, насосов, мешалок.Закаэ 82 4/5 ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,/30 тираж 9 ВНИИПИ Государствепо делам изобре 035, Москва, Ж,ого комитета ний и открыт ущская наб