Бесконтактное торцовое уплотнение

(51)5 Р 16 Л 15 34 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения(54) БЕСКОНТАКТНОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ(57) Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно, к торцовым уплотнениям вращающихся валов,и может быть использовано в насосахили компрессорах. Цель изобретенияповышение надежности и долговечноститорцового уплотнения эа счет поддержания оптимального зазора между уплотнительными кольцами. Бесконтактноеторцовое уплотнение вращающегося вала1 состоит из аксиально-неподвижногоуплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 или на валу 1, аксиально-подвижного уплотнительного кольИзобретение относится к уплотни-. тельной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов, и может быть использовано в насосах или компрессорах.,80, 1548565 А 1 2ца 4. Уплотннтельные кольца 4 содержат, расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, разгрузочные поверхности 7, образукщие разгрузочную полость 8, Внутренние поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Ра наружные 6 поверхности - от области низкого давления Р . Аксиально-подИвижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, торцевую смежную поверхность 11, цилиндрическую поверхность 12, образующая с корпусом 3 или налом 1 кольцевую дросселирующую щель 13. Сумма площадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверх" ности 7 уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярно к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Сн.ф лы давления, действующие на поверхность 10, прижимают кольцо 4 к коль, цу 2, а силы давления - 11 и разгрузочную поверхность 7, отжимают его. от кольца 2. уплотнения за счет поддержания оптимального зазора между уплотнительными кольцами.Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено бесконтактное торцовое уплотнение в разрезе; на фиг.2 - бесконтактноеторцовое уплотнение в разрезе,вариант с аксиально подвижным невращающимся уплотнительным кольцом.Бесконтактное торцовое уплотнениевращающегося вала 1 состоит из аксиально неподвижного уплотнительногокольца 2, установленного в корпусе 3(фиг. 1) или на валу 1 (фиг,2) и аксиально-подвижного уплотнительногокольца 4, установленного на валу 1(фиг.1) или в корпусе 3 (фиг.2). Уплотнительные кольца содержат расположенные попарно друг против другавнутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, расположенные на торцовых кольцевых концентричных поясках,соосных с валом, разгрузочные поверхности 7, расположенные междупоясками и образующие разгрузочнуюполость 8. Внутренние 5 поверхноститрения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Р, а наружные 6 поверхности трения отделяют разгрузочную полость 8 25от области низкого давления Р. Разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления каналами,выполненными в виде микроканавок 9на внутренней поверхности трения одного из уплотнительных колец, в данном случае аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2. Аксиальноподвижное уплотнительное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, рас 35положенную в области высокого давления и обращенную в сторону от аксиально неподвижного уплотнительногокольца 2, торцовую смежную поверхность 11, расположенную в областивысокого давления и обращенную в сторону аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, и цилиндрическуюповерхность 12, расположенную в области высокого давления и образующую 45с корпусом 3 (фиг.1) или валом 1(фиг.2) кольцевую дросселирующующель 13. Сумма плошадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверхностиаксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость,перпендикулярную к оси вращения вала1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца нату же плоскость. Силы давления, действующие на внутреннюю поверхность5510, прижимают аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 к аксиально неподвижному уплотнительному кольцу 2 а силы давления, действующие на смежную поверхность 11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, отжимают его от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2.Работа бесконтактного торцового уплотнения заключается в следующем. На внутреннюю поверхность 10 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 действует высокое уплотняемое давле" ние. Если уплотнение закрыто, т.е, поверхности 5 и 6 трения попарно сомкнуты,высокое давление будет действовать также и на смежную поверхность 11 и разгрузочную поверхность 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4, так как разгрузочная полость 8 в этом случае будет отсечена от области низкого давления сомкнутыми наружными поверхностями трения 6, но сообщена при сомкнутых внутренних поверхностях трения 5 посредством микроканавок 9 с кольцевой полостью между смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2 и далее через кольцевую дросселирующую щель 13 с областью высокого давления. Так как суммаплощадей проекций смежной и разгрузочной поверхностей 11,7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную к оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость, при одинаковом высоком давлении, действующем на указанные ,поверхности, силы, отжимающие аксиально подвижное уплотнительное кольцо 4 от аксиально неподвижного уплотнительного кольца 2, будут больше при" жимающих, и уппотнение раскроется, т.е. поверхности трения 5 и 6 попарно разомкнутся, и между ними образуются торцовые щели, Уплотняемая среда потечет из области высокого давления через дросселирующующель 13,кольцевую полость между смежной поверхностью 11 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально неподвижным уплотнительным кольцом 2 торцовую щель между внутренними по- . верхностями трения 5, разгрузочную полость 8 и торцовую щель между наружными поверхностями трения 6 в область низкого давления. Все три ще1548565 4 18 13 ФУ ли оказывают течению уплотняемой среды большое гидравлическое сопротивление, давление среды в каждой иэних резко падает. Давление, . действующее на смежную и разгрузочнуюповерхности 11, 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 .становится меньше высокого уплотняемого давления в то время как давление, действующее на внутреннюю поверхность 10,остается по-прежнему. Вследствие этого отжимающая сила уменьшается по мерераскрытия уплотнения и сравнивается сприжимающей силой, после чего наступа ет равновесное состояние, при котороммежду поверхностями трения 5 и 6 уплотнительных колец установится зазор.Величина этого зазора будет малой,вследствие резкого падения давления 20на смежной и разгрузочной поверхностях 11 и 7 аксиально подвижного уплотнительного кольца 4 при раскрытииуплотнения, т.е. уплотнение будетвыполнять свои прямые функции, но 25трение между поверхностями трения 5и 6 уплотнительных колец 2 и 4 станетчисто жидкостным, что приведет куменьшению износа колец, повышению надежности и долповечности уплотнения. Формула изобретения 1. Бесконтактное торцовое уплотнение, содержащее корпус, аксиально неподвижное уплотнительное кольцо и35 аксиально подвижное уплотнительное кольцо с поверхностями трения, расположенными на торцовых кольцевых поясках, концентричных валу, раэгру зочной поверхностью, расположенной между поясками, и с расположенными в области высокого давления смежной поверхностью, обращенной в сторону аксиально неподвижного уплотнительного кольца, и внутренней поверхностью, обращенной в сторону от аксиально неподвижного уплотнительного кольца,а также разгрузочную полость, ограниченную разгрузочной поверхностью и поясками и сообщенную с областью высокого давления дросселирующими каналами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности сумма площадей проекций разгрузочной и смежной поверхностей аксиально-подвижного кольца на плоскость, перпендикулярную оси вращения, выполнена больше площади проекции внутренней поверхности на ту жеплоскость2. Бесконтактное торцовое уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что дросселирующие каналы . выполнены в виде микроканавок на поверхности трения, отделяющей разгрузочную полость от области высокого давления. 3. Бесконтактное торцовое уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что между аксиально подвижным уплотнительным кольцом и корпусом или валом в области высокогодавления образована кольцевая дросселирующая щель.Тираж 441комитета поМосква, ЖПодписноеобретениям и открьгиям при ГКНТ ССРаушская наб., д. 4/5