Уплотнение вала

(51) 4 Р 16,1 15/4 Я ., г 11 Ф САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ по к амисов,уды в-ме ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(21) 4141845/31-08 (22) 13.06.86 (46) 07,02.88, Бюл, У 5 (71) Сумский филиал Харь овского ли технического института им, В.И.Ленина (72) В.А.Марцинковский, А.Н.Гулый и В.А,Мельник (53) 62-762 (0888) (56) Марцинковский В.А. Гидродин ка и прочность центробежных насо - М.: Машиностроение, 1970, с. 175, рис. 98.Проблемы трения и смазки. Тр Американского общества инженеро хаников, 1972, У 4, с. 46, фиг (54) УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (57) Изобретение относится к уплотни тельной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроенииЦель изобретения - повышение надежности и снижение протечек за счет создания конфузорной формы дросселирующего зазора. Уплотнение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охва8 тывает вал с дросселирующим зазором 4, Со стороны полости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом 6, а участок 7 гибкой втулки выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости низкого давления. Конический конец гибкой втулки помещен между валом и кольцевым буртом корпуса. Со стороны полости 9 высокого давления и со стороны полости низкого давления гибкая втулка герметизирована относительно корпуса с образованием подвижных парМежду корпусом и гибкой втулкой образована камера 11, соединенная каналами 12 с дросселирующим а зазором. Гибкая втулка со стороны полости низкого давления подпружинена упругим элементом 13. Роль упругого элемента может выполнять разгрузоч- С ная камера. В процессе работы дросселирующий зазор приобретает конфузорную форму, что обеспечивает снижение Вава протечек и повышение надежности. СА:1 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 3Л 7 р ЮИзобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в насосостроении и компрессоростроении. 5Цель изобретения - повышение надежности за счет уменьшения протечек.На фиг,1 изображено уплотнение с подпружиненной упругим элементом гибкой втулкой, продольный разрез; на 10 фиг.2 - эпюра распределения давлений в уплотнении по фиг.1; на фиг.3 - уплотнение с разгрузочной камерой, продольный разрез; на фиг.4 - эпюра распределения давлений в уплотнении по 1 фиг. 3.Уплотнение вала 1 содержит установленную в корпусе 2 гибкую втулку 3, которая охватывает вал 1 с дросселирующим зазором 4. Со стороны по лости 5 низкого давления внутренняя поверхность корпуса 2 снабжена кольцевым буртом 6, внутренняя кромка которого выполнена скругленной, а участок 7 наружной поверхности гибкой втул ки 3 выполнен коническим с уменьшением диаметра в сторону полости 5 низкого давления, причем конический конец гибкой втулки 3 помещен между валом 1 и буртом 6 и герметизирован 30 относительно последнего уплотнительным кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары, Со стоРоны полости 9 высокого давления участок 10 наружной поверхности гибкой втулки 3 выполнен цилиндрическим и герметизирован относительно корпуса уплотнительным кольцом 8 с образованием подвижной контактной пары. Образован ая корпусом 2 и гибкой втулкой 3 к мера 40 11 соединена с дросселирующим зазором 4 радиальными каналами 12, выполненными в гибкой втулке 3. Со стороны полости 5 низкого давления гибкая втулка 3 подпружинена упругим элемен том 13 (фиг,1),Уплотнение может быть выполнено таким образом, когда со стороны полости 9 высокого давления наружная поверхность гибкой втулки 3 и внут- Б 0 ренняя поверхность корпуса 2 выполнены ступенчато уменьшающимися в сторону полости 9 высокого давления с образованием разгрузочной камеры 14.Цилиндрические участки 15 гибкойвтулки 3 герметизированы относительно корпуса 2 уплотнителыыми кольцами 8. Разгрузочная камера 14, образованная ступенчатыми поверхностями корпуса 2 и гибкой втулки 3, соединена каналом (или каналами) 16 с полостью 5 низкого давления или с дренажным трубопроводом (не показан). Разгрузочная камера 14 предназначена для выполнения той же функции, что и упругий элемент 13 (фиг.1).Уплотнение вала работает следующим образом.При подаче рабочей среды в полости 9 высокого давления устанавливается давление Р в камере 11 - давление Р 1, в полости 5 низкого давления - давление Рз, причем Р ) Р ) РТогдаУ 3сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны полости 9 высокого давления, равна Р, = Р Б где Б, - проекция поверхности торца гибкой втулки 3, воспринимающей давление Р на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая на гибкую втулку 3 со стороны камеры 11, равна РР Б, где Б - проекция поверхности гибкой втулки, воспринимающей давление Р 1, на плоскость, перпендикулярную оси вала. Сила, действующая со стороны полости 5 низкого давления, равна РзРз Бз, где Бз - проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление Рз,. на плоскость, перпендикулярную оси вала (фиг.2)Обозначим силу упругости упругого элемента 13 Р. Тогда уравнение статического равновесия гибкой втулки 3 в направлении оси вращения можно записать в виде Г, Р +Р +ГВ начальный момент под воэдействк ем силы Г( 7 Р 2 + Рз + Р со стороны полости 9 высокого давления гибкая втулка 3 перемещается в сторону полости 5 низкого давления. При этом конический участок 7 гибкой втулки 3 продвигается вдоль бурта 6 и поджимается последним в радиальном направлении, а дросселирующий зазор 4 приобретает конфузорную форму, .т.е, в направлении полости 5 низкого давления происходит уменьшение проходного сечения дросселирующего зазора 4, что ведет к повышению гидростатического давления в последнем, в результате благодаря наличию каналов 12 возрастает давление Р, следовательно, и сила РР Б 1. Кроме того, возрастает сила упругости упругогоВ другом случае, когда функции упругого элемента 13 выполняет разгрузочная камера 14 (фиг,3) устройство работает аналогичным образом. Уравнение статического равновесия гибкой втулки 3 имеет вид 40 Р, + Р = Р, + Р4 где ГР . Я ; Я- проекция поверхности гибкой втулки 3, воспринимающей давление Рз в разгрузочной каме-.ре 14, на перпендикулярную оси валаплоскость (фиг.4). Выполнение условий статического равновесия гибкойвтулки 3 при Р,Р обуславливаетсятем, что ЯЯ,. 45 элемента Р . Процесс перемещения гибкой втулки 3 продолжается до тех порпока не установится статическое равновесие при необходимой величине иформе дросселирующего зазора 4, Припродолжительной работе возможен износ поверхности гибкой втулки 3 образующей дросселирующий зазор 4, например, при попадении в него абразив Оных частиц. Особенно интенсивному износу подвергается участок 7 гибкойвтулки 3, расположенный со стороныполости 5 низкого давления, где проходное сечение дросселирующего зазора 4 имеет минимальный размер. Приувеличении проходного сечения наэтом участке вследствие абразивногоизноса участка 7,гибкой втулки 3происходит падение давления в зазоре, 2 Оа следовательно, и падение давленияР и нарушается условие статическогоравновесия гибкой втулки 3, что вы-зывает ее автоматическое осевое перемещение в сторону полости 5 низкого давления до восстановления статического равновесия. В результате происходит восстановление заданных формыи размера дросселирующего зазора 4.Это повышает долговечность уплотнения 30и снижает протечки. Формула изобретения Уплотнение вала, содержащес уевтановленную в корпусе гибну. втулкуохватывающую вал с дросселир г,:ц.мзором, разделяющим полости г ыс ,огои низкого давлений, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности эа счет уменьшенияпротечек гибкая втулка установленав корпусе с возможностью саморегулируемого осевого перемещения, со стороны .лолости высокого давления участок наружной поверхности гибкой втулки герметиэирован относительно корпуса с образованием подвижной контактной пары, со стороны полости низкогодавления внутренняя поверхность корпуса снабжена кольцевым буртом, анаружная поверхность гибкой втулкивыполнена конической с уменьшениемдиаметра в сторону полости низкогодавления, причем конический конецгибкой втулки помещен между валом ибуртом, герметиэирован относительнопоследнего с образованием подвижнойконтактной пары, в гибкой втулке выгполнены радиальные каналы, соединяющие дросселирующий зазор с камерой,образованной корпусом и гибкой втулкой,2. Уплотнение по п,1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что со стороныполости высокого давления участок наружной поверхности гибкой втулки выполнен цилиндрическим, а со стороныполости низкого давления гибкая втулка подпружинена упругим элементом.3. Уплотнение по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что со стороны полости высокого давления наружная поверхность гибкой втулки и внугренняя поверхность корпуса выполненыступенчато уменьшающимися в сторонуполости высокого давления с образованием разгрузочной камеры, сообщенной с полостью низкого давления илидренажным трубопроводом.132138Составитель Г.Шуренко Редактор Н.Лазаренко Техред М.Ходанич Корректор И.Муска Заказ 469/32 Тираж 784 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/51 роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4