Уплотнение вращающегося вала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 А 1 1810 3 15/44 АТЕНТНО ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ В ение и мо я вра ров и шени егося жатия ения, а, вы стоть относитжет быть щающихтурбин. е надежвала за плаваюпри ухудзванного колебадлагаемое у рпус 1, камеру установленное отняемого вала(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского научно-производственного объединения им. М,Ф,Фрунзе(56) Авторское свидетельство СССР М 1527443, кл, Г 16 1 15/44, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1576753, кл, Р 163 15/44, 1988.(57) Сущность изобретения: относительно вала с дросселирующим зазором установлено плавающее кольцо, торцовая поверхность к-рого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных стуПредполагаемое иэобре ся к уплотнительной технике использовано для уплотнени ся валов насосов, компрессаЦель изобретения - повы ности уплотнения вращающ счет увеличения осевого под щего кольца к корпусу уплотн шении режима работы кольц увеличением амплитуды и ча ний вала.На фиг,1, 2 показано пре лотнение,Уплотнение содержит ко 2 подвода затворной среды, с зазором относительно упл пенчато, Близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, на торцовой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы. Дополнительное кольцо установлено в кольцевой проточке плавающего кольца, выполнено из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца. Торцовой поверхностью дополнительного кольца и корпуса образован дросселирующий зазор. На торцовой поверхности дополнительного кольца концентрично кольцевой проточке выполнен кольцевой полуоткрытый канал, сообщенный выполненным в удаленной от вала стенке отверстием с кольцевой проточкой, через выполненное в другой стенке отверстие - с полостью низкого давления. Отверстие перекрыто внутренней стенкой кольцевой проточки плавающего кольца. 1 з,п, ф-лы, 2 ил. 3 плавающее кольцо 4, торцовая поверхность которого разделена кольцевой проточкой 5 на два участка, выполненныхвам ступенчато, при этом близлежащий к валу 3 С участок образует с корпусом 1 дросселиру- О ющий зазор б, а на торцовой упорной поверхности 7 выполнены радиальные Я полуоткрытые каналы 8, При этом близлежащий к валу участок торцовой поверхности .1 снабжен дополнительным кольцом 9, вы-- д полненным иэ материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линейного расширения материала плавающего, и установленным в проточке 5 плавающего кольца с упором в торцовую поверхность этой проточки, На торцовой по1810692 ван слив утечек через уплотнение. Под действием высокого давления затворной среды плавающее кольцо 4 прижимается торцовой упорной поверхностью 7 к ответной поверхности на корпусе 1. При этом часть затвор ной среды проходит по радиальным полуоткрытым каналам 8, охлаждая поверхность 7, в кольцевую проточку 5, из которой дросселируются через зазор 6, в полость 15 . низкого давления. Гидродинамические си лы, которые возникают в дросселирующем зазоре между плавающим кольцом 4 и валом 3 центрируют кольцо 4 относительно вала 3 и, при колебаниях последнего, воздействуют на,плавающее кольцо 4, совер шающего радиальные перемещения. Во время работы вал 3 колеблется с частотой вращения, а это приводит к соответствующим угловым колебаниям кольца 4, создающие условия для периодического раскрытия 40 и эахлопывания торцового стыка, способные вызвать усталостное разрушение контактных поверхностей кольца 4, Ухудшение режима работы плавающего кольца 4, вызванное увеличением амплитуды колебаний 45 вала 3, приводит к увеличению амплитуды радиальных перемещений кольца 4 и повышению его температуры, а также к периодическим раскрытием стыка. Затворная среда нагреваясь в каналах 8 и дросселируясь че рез зазор 6 передает тепло дополнительно 55 верхности 11 дополнительного кольца 9 выполнен кольцевой полуоткрытый канал 12, концентрично проточке 5, полости которых сообщены между собой отверстием 13, а отверстие 14 сообщает полость полуоткрытого канала 12 с полостью 15 низкого давления. При этом отверстие 14 перекрыто стенкой 10 плавающего кольца 4, на которой установлено дополнительное кольцо 9. Плавающее кольцо зафиксировано от поворота стопором 16 и предварительно прижато к торцовой поверхности корпуса пружиной 17 в сторону полости 15 низкого давления.Уплотнение работает следующим образом.При вращении вала 3 и подвода в камеру 2 затворной среды под давлением последняя, входя в зазор между валом 3 и плавающим кольцом 4, дросселируется в полость 15 низкого давления, где организо.му кольцу 9, который расширяется под действием тепла, изменяя свои геометриче-. ские размеры, Кольцо 9, выполненное из материала, коэффициент линейного расширения которого больше, чем коэффициент линейного расширения для материала кольца 4, удлиняется по осевому размеру на некоторую величину больше кольца 4, уменьшал тем самым дросселирующий за 5 10 15 20 зор 6, что изменяет линейную эпюру давления в зазоре 6, уменьшающей суммарную силу и отжимающей кольцо 4 от корпуса 1 уплотнения, вследствии чего, сила осевого поджатия кольца 4 увеличивается, а возможность раскрытого стыка, приводящее к разрушению контактных поверхностей кольца 4 и выходу из строя уплотнения уменьшается, что повышает надежность уплотнения. Максимальное усилие осевого поджатия плавающего кольца 4 обеспечивается тогда, когда дросселирующий зазор 6 станет равным нулю, а торцовая упорная поверхность 7 отжимается от корпуса 1 уплотнения, В этом случае часть затворной среды проходит верхний канал 13, кольцевой полуоткрытый канал 12 и дросселируется через нижний канал 14, открытый вследствие осевого удлинения дополнительного кольца 9 на некоторую величину больше, чем уступ 10 кольца 4, в полость 15 низкого давления, осуществляя тем самым тепловую разгрузку трущейся торцовой поверхности 11 дополнительного кольца 10, что исключает возможность и ригорания трущейся поверхности при работе кольца 4 в тяжелых условиях, повышая тем самым надежность уплотнения. Формула изобретения 1, Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус, камеру подвода затворной среды, установленное с дросселирующим зазором относительно вала плавающее кольцо, торцевая поверхность которого разделена кольцевой проточкой на два участка, выполненных ступенчато, при этом близлежащий к валу участок образует с корпусом дросселирующий зазор, а на торцевой упорной поверхности выполнены радиальные полуоткрытые каналы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительным кольцом, установленным в кольцевой проточке плавающего кольца, выполненным иэ материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем у материала плавающего кольца, при этом торцевыми поверхностями дополнительного кольца и корпуса образован дросселирующий зазор,2, Уплотненйе по п.1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что на торцевой поверхности дополнительного кольца концентрично кольцевой проточке выполнен кольцевой полуотКрытый канал, сообщенный выполненным в удаленной от вала стенке отверстием с кольцевой проточкой, а через выполненное в другой стенке дополнительного кольцаотверстие - с полостью низкого давления, при этом последнее перекрыто внутренней стенкой кольцевой проточки плаваюгцегокольца.1810692 Корректор Л.Ливр Реда кто Производственно-издательский комбинат "Патент", г, УжгорОд, ул.Гагарина, 1 аз 1436 ВНИИП Составитель В.РидченТех ред М.Моргентал Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5