Торцовое уплотнение вала

БР САНИ ПАТЕНТУ ленко ВА; Лягов ающееся конппено на валу. о установлено в рпусе и поджато вном Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(57) Сущность изобретения: вратактное кольцо пары трения закреНевращающееся контактное кольцаксиально в подвижн втулке в коподвижным средством, содержащ л 9) КЦ (и) 2901337 СХ (5 Ц расположенные по окружности пружины Поджнм - ное средство выполнено в виде многорядного блока, состоящего из набора кольцевых сепараторов, с каждой торцевой стороны которых равномерно по окружности выполнены гнезда для размещения пружин Гнезда смещены по шагу относительно друг друга Сепараторы выполнены разной длины, длинный расположен между короткими Между втулкой и поджимным средством установлю лэ удлиненная резиновая втулка с буртом 2 зп ф-пы, 4Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для герметизации валов машин и механизмов, работающих с осевым перемещением ротора, в частности многоступенчатых центробежных насосов,Известны торцовые уплотнения с не- вращающимися аксиально - подвижным узлом, Торцовое уплотнение ТМ 120, в котором вращающийся узел состоит из контактного кольца пары трения, установленного на гильзе, закрепленной на валу, Невращающийся узел включает корпус уплотнения с аксиально-подвижной втулкой, в торец которой вклеено неподвижное контактное кольцо пары трения, Необходимый для нормальной работы уплотнения постоянный прижим колец пары трения создается пружинами, равномерно расположенными по периметру корпуса уплотнения, Пружины находятся в уплотняемой жидкости,Торцовое уплотнение ТМ 120 У, вращающийся узел которого включает контактное кольцо пары трения, установленное в обойме, закрепленной на валу машины. Невращающийся узел вкл,очает второе контактное кольцо пары трения, установленное в аксиально-подвикнои втулке, в корпусе уплотнения и прижатое к вращающемуся контактному кольцу .,ружинами, равномерно расположенными по окружности в корпусе, Пружины вынесены из уплотняемой среды, Герметизация сопрягаемых деталей уплотнения обеспечивается вторичными уплотнениями, выполненными в виде резиновых колец круглого сечения, Для предотвращения попадания мех,частиц в зазор между аксиально-подвижной втулкой и корпусом установлена резиновая манкета.Недостатком рассмотренных уплотнений является малый ход аксиально-подвижной втулки, что делает невозмок ым их использование в машинах, работа 1 ощих с осевыми перемещениями ротора, обусловленными конструктивными особенностями машин, в частности в многоступенчатых центробежных насосах с уравновешивающими устройствамьгв виде идроплты или условиями эксплуатации, связанными с действием больших перепадов температур среды при переходе от пусковых рекимов к рабочим, например в генераторах и насосах атомных и тег 1 ловых электроста щийВ уплотнениях типа ТУ 120 пру;кины находятся в герметизируемой жидкости, т,е, подвержены коррозионному воздсйс Гвию среды Б уплотнении типа ТМ 120 ГЛ пружины хоть и вынесены из уплотняемой жидкости, но не защищены от вОздействия утечекжидкости.За прототип принято торцовое уплотне 5 ние генератора, которое включает пару трения, состоящую из вращающегося кольца иаксиально-подвижной втулки, поджимногосредства. состоящего из пружин большойдлины, установленных на направляющих"0 штоках, равномерно расположенных по окружности.Недостатком уплотнения является использование пружин большой длины, длянормальной работы которых необходимо15 использовать направляющие штоки, Этотребует г 1 овышенной точности изготовления сопрягаемых с ними аксиально-подвижной втулки и упорного фланца, а такжетщательной сборки уплотнения, Незначи 20 тельная неточность изготовления или небрежная сборка приводит к резкомуснижени,о надежности работы уплотнения.Г 1 одкимное средство находится в уплотняемой жидкости, в результате его детали под 25 верконы коррозионному воздействиюсреды.Целью изобретения является повышение надежности работы уплотнения в машинах с осевым перемещением ротора,возникаогцем в процессе эксплуатации ипусковых режимах, путем обеспечения негбходимого хода аксиально-подвижнойвтулки при упрощенной технологическойсборке,3 б указанная цель достигается тем, что впредлагаемом уплотнении поджимноесредство выполнено в виде многорядногоблока, состоящего из набора кольцевых сепараторов, в которых с каждой стороны рав"0 номерно по окружности расположенынезда с установленными в них пружинами,Причем длина пружин составляет ту же ве. личину, что и в аналогах, Поджимное средство вынесено из уплотняемой среды, Для45 уменьшения осевого габарита сепаратора,подкимно о средства и уплотнения в целом,гнезда с каждой стороны сепаратора смещены по шагу относительно друг друга, аподжимное средство укомплектовано сепа 50 раторами разной длины, причем длинныйрасположен между короткими, т,е, собранопо схеме: короткий сепаратор - длинный -короткии и т.д, Для предогвращения попадания утечек уплотняемои жидкости в рабо 55 чую зону подкимного средства. отложенияв нем солей и механи вских примесей, установлен чехол, имеющий вид удлиненнойвтулки с буртом, выполняюс,им роль несущего элемента ие рмеи л г г и:1 поджимноюп средства по корг 1 успг,гичВ известных уплотнениях паджимное средство выполняется в виде одного ряда пружин, установленных в гнездах аксиально-подвижной втулки или корпуса. равномерно расположенных по окружности, Длина пружин сжатия - Н, (или выступающей из гнезда части длины пружин Л Н), из условия ее продольной устойчивости, не должна превышать величинуНо( АН) ( Д - с 1,где 0 и б - соответственно наружный диаметр и сечение проволоки пружины,Исходя иэ этого условия, ход аксиальноподвижной втулки ограничен величиной Л Н. Так в уплотнениях ТМ 120 и ТМ 120 М применяются пружины диаметром Д =-8 и б мм и сечением 0 = 1 мм. Т,е. суммарный ход аксиально-подвижнай втулки не может превышать 4-5 мм и 3-4 мм для пружин диаме гром 8 и б мм соответственно, что делает невозможным их использование в машинах с перемещением ротора свыше 4 мм. Кроме того пружины не защищены от воздействия уплотняемой среды, чта снижает их надежность,В предлагаемом изобретении применено поджимное средство, выполненное в виде многорядного блока, состоящего иэ набора кольцевых сепараторов с установленными в них пружинами небольшой длины (такой же как в аналогах). Необходимое, по условиям эксплуатации машины, осевое перемещение аксиально-подвижной втулки обеспечивается установкой определенного количества кольцевых сепараторов и рядов однотипных пружин,Кольцевые сепараторы имеют свободу перемещения в осевом направлении, что способствует равномерному распределению нагрузки на все ряды пружин, а также снижению вибрации, возникающий о уплотнении в процессе работы и особенно о пусковых режимах,Выполнение сопряжений корпус сепаратор, гнездо сепаратара-паужины с гарантированными зазорами значительно упрощает технологию сборки и обесг 1 ечивает надежность работы уплотнения,Установка чехла, предагвраща ощега попадание утечек уплатняемай жидкости в поджимное средство, отложение в нем солей и мех.примесей, повышает надежность работы поджимнага средства и уплотнения в целом.С целью уменьшения осевого габарита кольцевого сепаратора, паджимного средства, а следовательно и торцового уплотнения, гнезда пружин с каждой стороны сепаратора смещены по шагу относительно друг друга, Сепаратор. при таком исполнении. будет иметь наименьшую толщину, определяемую как5 свп -1 эгн+ дст,5 где Ясеп - минимальная толщина сепаратора;пгч - глубина гнезда пад пружину;д ст - толщина стенки сепаратора подгнездом ( д с =- 1-2 мм)10 Комплектование многорядного блокасепараторами разной длины и сборкой егопа схеме: короткий сепаратор - длинный -короткий и т,д, позволяет получить наименьш; й осевой габарит поджимного средства,15 Подобное выполнение паджимнагосгдсгвв в тарцовьх уплотнениях не всгре 1 э г о ., ь,Н э фи г. 1 изображено торцевое уплотн:,и продольный разрез; на фиг, 2 - пспе 20 речнл й разрез; иа фиг, 3 и 4 - продольныер .эре:.ы вариантов исполнения уплотнения.Т рцсво э, платнение (см,фиг, 1) включает пэру трения состоящую из вращающеГася 1 НЕПОДВИЖНОГО КОНтаКТНЫХ КОЛЕЦ 125 Вра:гак цееся кантэктное кольцо крепитсяча валу машины путем установки его на резинасг м плотнительном кояьце 2 в обойме:. закрепленной а валу. Как вариантспплнени- ораша ащееся контактное колг.цо 1 а30,сл 1 фиг, 3) мажет крепиться непасредстоснно на галу машины.Невращающееся контактное кольцо пары; р-;низ устанавливается на уплотнительнол г езиновам кольце 4 в35 аксиально-падвижной втулке 5, Как вариантисполнения невращающийся элемент парытрсния гдамсет быть выполнен в виде ак:иал-,но-падвижнои втулки 5 а (см,фиг, 3).Аксиально-подвижная втулка 5 (см,фиг,40 1) устанавливается в корпусе б уплотненияи гер 1 етизируется воратниковой манжетой7, закрепленной о растачке фланоэ 8. Олане 8 с манжетаи 7 крепится к корпусу 6в 1 гал 1 и 9, Как вариант исполнения, для г; р 45 ме; з ци и э сиальна-пад вимкной о гу хи по. корпусу может быть использовано уп;отг 1тельно= кольца круглого сечения 7 а (сч.фиг4,ь Необ,:адимый для нормальной рзбагыуп ",т "ения постоянный прижим невращэо 50 щсг рс контактного кольца пары грс,;иврвщв 1 щел;уся осуществляется подлинь: р: ц".Твом, рас 1 аложенным в когпусеб мсжду аксиальна-подвижной втулкой 5 иупорным кольцом 10(см.фиг, 1). Пс джоми.г55 средство выполнено в виде многорядчеггблока, сасгааящего из чехла 11 - удлио йвтулки: буртом, н.эбора коротких 12 и;.личных 13 кольцевых сепараторов, в когегчкаждой стороны расположены равнол 1 с Г впо окружности гнезда 14 с установленнымив них пружинами 15. Количество сепараторов и рядов пружин устанавливают с учетоммаксимально возможного осевого перемещения ротора машины в процессе работы.Гнезда 14 с каждой стороны сепараторов 12, 13 смещены по шагу(см,фиг, 2) относительно друг друга, чтО позволяетполучить сепараторы наименьшей толщины,Установка коротких 12 и длинных 13 сепараторов по схеме: короткий - длинный -короткий и т.д, обеспечивает наименьшийгабарит поджимного средства, Сепараторыимеют возмокность осевого перемещения,а от проворота удерживаются шпонкдми 16(см,фиг. 2 и 3).Посадочные места сепаратор-корпус,сепаратор-шпонка, гнезда сепараторов -пружины выполнены с гарантированным зазором, что значительно упрощает сборку иобеспечивает надежность работы уплотнения.Чехол 11 выполнен в виде удлиненнойвтулки, превышающей максимальнь;й осевой габарит многорядного блока, с буртом,зажатым между аксиально-подвижной втулкой 5 и первым сепаратором и герметизирующим подвижное средство по корпусу 6уплотнения,Штифты 17 (см,фиг, 1) установлены вотверстиях, выполненных в обойме 3 и дксиально-подвижной втулке 5 для соедине иих с контактными кольцами 1 пары трения,д штифты 18 (см.фиг. 2, 3) - для соединенияаксиально-подвижной втулки с первым сепаратором (см.фиг. 2, 3).Торцовое уплотнение работает следу ощим образом,В рабочем состоянии(как при нердботаю цей, так и работающей машине) неврдщдющееся контактное кольцо прижато квращающемуся прижимным средством сусилием, обес печи вающем герметичгостьпары трения,При работе машины вращение от валачерез обойму 3 и штифты 17 передаетсявращающемуся контактному кольцу, Крутящий момент, возникающий нд неврдщдющемся кольце от вращдющегосл кольцапары, воспринимается корпусом 6 уплотнения через штифты 17 аксиально-подвижнойвтулки 5, штифты 18, первый сепаратор 12 ишпон ки 16.При пуске и работе машины возможноперемещение ротора в сторону дксидльноподвижной втулки 5 уплотнения или от нее,В первом случае происходит сжатиеподжимного средства 12-13-15, Благодаря 10 20 25 30 3, 40 45 50 55 тому, что кольцевые сепараторы 12-13 имеют свободу осевого перемещения, возникающее сжимающее усилие распределяется равномерно по всем рядам пружин 15.Во втором луча поджимное средство 12- 13-15 разжимается, обеспечивая прижим невращающегося контактного кольца пары Трения к вращающемуся и происходит аналогично распределению усилия по всем рядам пружин. При этом сжимающее усилие сохраняется достаточным для обеспечения герметичности контакта пары трения.Наличие гарантированных зазоров в посадочных местах корпус-сепаратор, шпонка-сепаратор, сепаратор-пружины предотврдщаает эаклинивание сс, раторов при значительных осевых перемещениях,Вследствие того, что возможный ход аксидльно-подвижной втулки 5 превышает величину максимального перемещения ротора мдшипы, чрезмерной нагрузки на контакте пары трения или раскрытия контакта не происходит. Это повышает надежность рдбогы уплотнения.При пусковых режимах возможны колебания ротора, вызывающие вибрацию деталей уплотнения, Поджимное средство, выполненное в виде многорядного блока с распределительной по сепараторам массой, спосооствует гашению вибраций.В процессе работы возможны утечки гсрглетизируемой жидкости через уплотнение. Утечки через пару трения (контактные кольца 1) или уплотнительные кольца 2 и 4 отводятся по зазору А между втулкой вала и дксиально-подвижной втулкой с чехлом, минуя поджимное средство. Утечки чер 1 зз герметизатор 7 (7 д) попадают в полость Б и по отверстию В отводятся наружу. Отсутствие зазора между корпусом 6 и буртом чехла 11 предотвращает попадание утечек в поджимное средство, и устраняет возможность отложения солей и мех.примесей в нем.Предлагаемая конструкция торцового уплотнения позволяет повысить надежность работы уплотнения в машинах с осевыми перемещениями ротора, возникающими в процессе эксплуатации и пусковых режимах.(56) Хдрлдменко В.И. и др. Эксплуатация насосов магистральных нефтепродуктов. МНедра, 1970, с, 126, рис. 81.1 о ке с.126, рис, 82,Марцинковский В.А, и р Насосы атомных электростанции, М, Эгнеродтомиздат, 1937, с.96.Майер Э. Торцовые уплогнения. М.: Машиностроение 1973, с 237.