Уплотнительное устройство вращающихся валов гидромашин

(19 (51 ОП К ПАТЕН Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знака НИЕ ИЗОБР(76) Захаров Борис Семенович(54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАОЩИХСЯ ВАЛОВ ГИДРОМАШИН(57) Сущность изобретения: в расточке корпусаразмещено уплотнение магнитного типа, включающее обойму с установленным в ней с обжатием самоуплотняющимся эластичным уплотнительнымэлементом, систему каналов в корпусе для подачи вкольцевые полости зоны уплотнения смазочно-охлаждающей жидкости. В элементе со стороны повышенного и пониженного давления выполненьгидродинамические канавки, открытые с торца и цилиндрических поверхностей. Между торцевой поверхностью расточки и обоймой со стороны пониженного давления установлена опорная втулка, прилегающая к обойме и элементу и имеющая торцевые выступы, совпадающие по форме с гидродинэмическими канавками и входящие в них Обойма установлена в расточке с возможностью радиального перемещения и зафиксирована от поворота. Торцевая поверхность обоймы со стороны пониженного давления уплотнена относительно поверхности расточки эластичным кольцом круглого сечения, На валу закреплена гильза, охваченная по наружной поверхности эластичным элементом. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к уплотнительной технике и может найти применение преимущественно в центробежнь 1 х насосах для перекачивания жидкостей при повышенных давлениях.Целью изобретения является повышение эффективности уплотнения при работе на повышенных перепадах давления,На фиг.1 представлено продольное сечение уплотнительного устройства; на фиг.2 - уплотнительный элемент с опорной втулкой условно в разомкнутом состоянии; на фиг.3 - узел 1 на фиг.1; на фиг.4 - схема, поясНяющая работу гидродинамических канавок.Уплотнительное устройство вращающихся валов гидромашин содержит корпус 1, вал 2 с закрепленной на нем гильзой 3, размещенное в расточке 4 корпуса 1 уплотнение 5 манжетного типа, включающее обойму 6 с установленным в ней с натягом самоуплотняющимся эластичным уплотнительным элементом 7, причем устройство снабжено системой каналов 8 и.9 и кольцевых полостей 10 и 11 для подачи в зону уплотнения смазочно-охлаждающей жидкости, В самоуплотняющемся эластичном уплотнительном элементе 7 со стороны повышенного давления 12 и пониженного давления 13 выполнены продольные глухие гидродинамические канавки 14 и 15, устройство снабжено прилегающей к обойме 6 и эластичному уплотнительному элементу 7 опорной втулкой 16 с торцевыми выступами 17, совпадающими по форме и размеру с гидродинамическими канавками 14 уплотнительного элемента 7 и размещенными в них, обойма 6 выполнена плаваощей и установлена в корпусе 1 с возможнос: ью радиальных перемещений, а ее торцовая поверхность со стороны пониженного давления 13 загерметизирована относительно расточки 4 корпуса 1 с помощьо эластичногг кольца 18 круглого сечения.Обойма 6 для уменьшения контактных нагрузок в паре трения при повышениях температуры на уплотнении может быть выполнена из материала с повышенным коэффициентом линейного расширения, например, из фторопласта или полиэтилена,Для интенсификации охлаждения поверхности уплотнительного элемента 7, опорная втулка 1 6 может быть выполнена из материала с высокой теплопроводностью, например бронзы, меди, серебра и т,д,С целью снижения утечек смазочно-охлаждаощей жидкости из каналов 8 и полости 10 в корпусе 1 со стороны пониженного давления 13 выполнена по меньшей мере одна кольц ал канавка 19, в которой уста 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 новлено дополнительное уплотнение в виде плавающих колец 20, герметизирующее полости 10, причем диаметральный зазор 21 корпусом 1 и гильзой 3 выполняется больше зазора 22 между наружным диаметром 23 плавающего кольца 20 и дном 24 кольцевой канавки 19,Обойма 6 удерживается от проворота с помощью штифтов 25, укрепленных в корпусном элементе, например крышке 26, Смазочно-охлаждающая жидкость, например перекачиваемая жидкость, может быть подведена с помощью штуцера 27 и канала 9, а с помощью штуцера 28 и канала 8 охлаждающая вода, Гильза 3 закреплена на валу 2 с помощью клеммного кольца 29, При заполнении гидромашины жидкостью герметичность всех соединений обеспечивается за счет соответствующих натягов эластичных элементов 7, колец 8, 30 и 31.Устройство работает следующим образом.При включении гидромашины жидкость из зоны повышенного давления 12 действует на эластичный уплотнительный элемент 7 и последний, разжимаясь в пространстве между обоймой 6 и гильзой 3, еще больше герметизирует гидромашину. В силу того, что со стороны повышенного давления 12 в элементе 7 выполнены гидродинамические канавки 15, переключаемая жидкость при вращении гильзы 3 затягивает в контакт между гильзой 3 и уплотнительным элементом 7, обеспечивая тем самым реким гидро- динамического трения на участке уплотнительного элемента 7 со стороны повышенного давления 12,Со стороны пониженного давления 13 в канавках 14 размещены торцевые выступы 17 опорной втулки 16, В силу этого при сжимании даже под высоким давлением элемента 7 канавки "14 сохраня 1 от свою форму и размеры, смазочно-охлаждающая жидкость со стороны пониженного давления 13 попадает в зону трения и под всем эластичным уплотнительным элементом 7 и гильзой 3 при повышенных давлениях сохраняется жидкостное трение, вследствие чего в значительной степени увеличивается стойкость уплотнения.Во время всей работы элемент 7 находится практически во всестороннем сжатии без изменения первоначальной формы, что также повышает его стойкость,Различные радиальные колебания вала компенсируются не изменением формы и размеров уплотнительного элемента 7, а за счет того, что обойма 6 установлена с воэможностью радиальных перемещений, Таким образом, даже при значительных2004867 лена в расточке корпуса с возможностью радиального пеоемещения и зафиксирована от проворота, а ее торцевая .поьерхность со стороны пониженного давления 5 уплотнена относительно поверхности расточки корпуса эластичным кольцом круглого сечения, причем на валу закреплена гильза, охваченная по наружной поверхности эластичным уплотнительным элемен том.2, Устройство по п,1, отличающеесятем, что обойма выполнена из фторопласта , или полиэтилена.3, Устройство по пп.1 и 2, отличающее ся тем, что опорная втулка выполнена изматериала с высокой теплопроводностью,4. Устройство по пп,1 - 3, отличающееся тем, что в корпусе со стороны понижен ного давления выполнена по меньшеймере одна кольцевая канавка, в которой установлено дополнительное уплотнительное кольцо с возможностью радиального перемещения и герметизации кольцевых полостей со смазочно-охлаждающей жидкостью., причем радиальный зазор между корпусом и гильзой нала выполнен больше зазооа между наружной поверхностью плавающего кольца и дном кольцевой ка, навки. колебаниях вала уплотнительный элемент 7не снижает своих свойств, а герметизацияобоймы б относительно расточки 4 с помощью кольца 18 также не снижает работоспособности уплотнения в целом, 5.Во время работы гидромашины за счеттрения в уплотнительной паре выделяетсятепло трения и соответственно повышаетсятемпература манжеты 5, Для сохранения работоспособности уплотнения необходимо, 10чтобы обойма выполнена из материала скоэффициентом линейного расширения,равны или большим коэффициента линейного расширения материала, из котороговыполнен уплотнительный элемент 7, но 15при этом обладающий достаточной жесткостью и прочностью для защиты элемента7, который выполняется, как правило, изрезины, Такими материалами могут быть,например фторопласт, полиэтилен, полипропилен, и т.п, Если же обойма 6 выполнена из стали с низким коэффициентомлинейного расширения, то при нагреваниизоны трения резина расширяется и сгораетиз-за возникновения чрезмерно высоких 25контактных нагрузок,При долговременном действии повышенных температур резина стареет и преж.3Формула изобретения1, УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ ГИДРОМАИИИ, содержащее размещенное в расточке корпуса уплотнение манжетного типа, включа ющее обойму с установленным в ней с обжатием самоуплотняющимся эластичным уплотнительным элементом, систему каналов в корпусе для подачи н кольцевые полости зоны уплотнения смазочно-охлаж дающей жидкости, дополнительное уплотнение смазочно-охлаждающей жидкости, дополнительное уплотнительное кольцо, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности уплотнения при работе 4 на повышенных перепадах давления, в эластичном уплотнительном элементе со стороны повышенного и пониженного давления выполнены гидродинамические канавки, открытые с торца и цилиндрических поверхностей, а между торцевой поверхностью расточки и обоймой со стороны пониженного давления установлена опорная втулка, прилегающая к обойме и эластичному уплотнительному элементу и имеющая торцевые выступы, совпадающие по форме с гидродинамическими канавками эластичного уплотнительного элемента и входящие в них, при этом обойма устанондевременно теряет эластичные свойства и уплотнение перестает выполнять свои функции, С целью снижения температуры элемента 7 опорная втулка 16 с выступами снимает тепло с элемента 7 и передает его смазочно-охлаждающей жидкости, циркулирующей по каналам 8 и полости 10, и в стальной корпус 1,Для того, чтобы циркулирующая по каналам 8 и полости 10 смазочно-охлаждающая жидкость не разбрызгивалась в окружающее пространство, в уплотнительном устройстве предусмотрено дополнительное уплотнение в виде плавающего кольца 20, выполненного из неискрящего материала и размещенного в канавке 19, Для того, чтобы при повышенных радиальных биениях вала не происходил прямой контакт между корпусом 1 и гильзой 3 зазор между ними выполнен больше зазора между кольцом 20 и дно:л канавки, При аварийных повышенных радиальных перемещениях вала кольцо 20 заклинивается между корпусом 1 и гильзой 3 предотвращая прямой контакт и возможное искрообразование.(56) Авторское свидетельство СССРМ 1242671, кл, Р 16,3 15/32, 1985.2004867 Составитель И. ПащенкоТехред М.Моргентал орректор Н. Ревская Федоро Редакто Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 аказ 3393 Производ но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101