SU1634910A1 - Уплотнение вала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к уплот- нительной технике и может быть не- пользовано ъ насосостроении и комп- рессоростроении. Цель изобретени  - .повышение надежности герметизации и снижение протечки. Уплотнение вала I содержит установленную в корпусе 2 втулку 3, котора  охватывает вал с дросселирующим зазором 4, образован ным коническими поверхност ми вала 1 и втулки 3 и имеющим конфузорную форму. Конические участки вала 1 и втулки 3 выполнены с уменьшением диаметра в сторону зоны Б низкого давлении . Сопр женные поверхности корпуса 2 и втулки 3 выполнены ступенчатыми и образуют между собой кольцевую камеру 5, соединенную каналами 6 с зазором 4. Устройство г; абжено средством осевого нагружети- .-- втулки 3 в сторону зоны А, которое может быть выполнено в виде упругого элемента 8 или дополнительной разгрузочной камеры, соединенной каналом с зоной Б или снабженной дренажным каналом . 2 з.п, ф-лы, 2 ил. (С (Л 05 оо Јь СО

Description

Изобретение относитс  к уплотни- тельной технике, в частности к бес контактным уплотнени м валов, и может быть использовано в насосострое- нии и компрессоростроении.

Цель изобретени  - повышение надежности герметизации и снижение протечки.

На фиг.1 изображено предлагаемое уплотнение, продольный разрез; на - то же, пример исполнени  с дополнительной камерой между корпусом и втулкой.

Уплотнение вала 1 содержит уста- ношенную в корпусе 2 с возможностью осевого перемещени  и герметично сопр женную с этим корпусом втулку 3, раздел ющую зону А высокого и зону Б низкого давлений. Втулка 3 охва тывает вал 1 с дросселирующим зазором 4, который образован коническими поверхност ми вала I и втулки 3, выполненными с уменьшением диаметра в CTOpoiry зоны А, при этом зазор рас- шир етс  в сторону зоны А ступенчато за счет выполнени  охватывающей вал 1 поверхности втулки 3 ступенчатой (фиг.1) или конфузорно за счет выполнени  охватывающей вал 1 поверх- ности втулки 3 и охватываемой втулкой 3 поверхности вала 1 разной конусности (фиг.2). Сопр женные наружна  поверхность втулки 3 и внутренн   поверхность корпуса 2 выполнены ступенчатыми с уменьшением диаметра в сторону зоны Б и о бразуют между собой кольцевую камеру 5, сообщенную выполненными во втулке 3 каналами 6 с зазором 4. Сопр жени  втулки 3 с корпусом 2 герметизированы уплот нитетьными элементами 7. Уплотнение снабжено средством создани  уравновешивающей осевой нагрузки на втулке j в виде пружины 8 (фиг.1) или до- полнительной кольцевой камеры 9, об- разованной выполненными ступенчато суживающимис  от средней части втулки 3 в сторону зоны А сопр женными поверхност ми корпуса 2 и втулки 3, причем в корпусе 2 выполнен канал 10 соедин ющий камеру 9 с зоной Б, или дренажный канал (не показан).

Уплотнение вала работает следующим образом.

При подаче рабочей среды устанавливаютс  следующие давлени : в зоне А - давление Р , в камере 5 - давление РЈ, в зоне Б - давление Р , при

чем Vt Рг Рд. Тогда сила, действующа  на втулку 3 со стороны зоны А высокого.давлени  (герметизируемой полости), равна F, P i S, где S, - проекци  поверхности торца втулки 3, воспринимающей давление Р на плоскость , перпендикул рную оси вала I. Сипа, действующа  на втулку 3 со стороны кольцевой камеры 5, равна F2 P2 S, где S2 проекци  поверхности втулки, воспринимающей давление Р, на ту же плоскость. Сила, действующа  со стороны зоны Б низког давлени , равна Fg Р , So, где S - проекци  поверхности втулки 3, воспринимающей давление Р. Сила, действующа  на втулку 3 со стороны дросселирующего зазора 4, равна Тц, j P x х dS, где Pq. - переменное по длине давление в дросселирующем зазоре 4 Обозначим силу упругости пружины 8

Fu. Тогда уравнение статического рав-

«„

новеси  втулки j в направлении оси

вращени  можно записать как F F +

+ РЭ + F4 + F.

В начальный момент под воздействием силы F 1 F2 + V з + F). + Fy со стороны герметизируемой полосой А втулка 3 перемещаетс  в сторону зоны Б низкого давлени . При этом происходит уменьшение проходного сечени  и увеличение конфузорности дросселирующего зазора 4, в результате чего благодар  наличию каналов 6 возрастает давление Р2, а следовательно, и сила F2 P2 S2. Кроме того, возрас тают силы I- ц. и Fu . Процесс перемещени  втулки 3 продолжаетс  до тех пор, пока не установитс  статическое равновесие при необходимых радиальной величине и форме дросселирующего зазора 4. При продолжительной работе возможен износ (например, при попадании абразивных частиц) поверхностей втулки 3 и вала 1, образующих дросселирующий зазор 4. Особенно интенсивно износу подвергаетс  участок втулки 3, расположенный со стороны зоны Б низкого давлени , где проходное сечение дросселируюшего зазора 4 минимально. При увеличении проходного сечени  на этом участке вслед ствие износа происходит падение давлени  в зазоре 4, а следовательно, и падение давлени  Р и нарушаетс  условие статического раннг не си  втулки 3, что вызывает ее автоматическое перемещение в сторону чоны Б низкого

давлени  до восстановлени  статического равновеси . В результате происходит восстановление заданных формы и размера дросселирующего зазора 4. Это повышает надежность и дол овеч- ность уплотнени  и снижает протечки.

В случае, когда функцию элемента 8 выполн ет дополнительна  разгру оч на  камера 9, уплотнение работает

аналогично. Уравнение статического равновеси  втулки 3 имеет вид F , + Fs F2 + F3 + F , хде Sr; S 5-- проекци  поверхности втулки J, воспринимающей давление РЗ в дополни тельной разгрузочной камере 9, нэ перпендикул рную оси рала плоскость.

Выполнение условий статического равновеси  втулки 3 при Р( Рг обуславливаетс  тем, что S г S,.

Таким образом, предлагаема  конструкци  уплотнени  обеспечивает снижение протечек в процессе продолжительной работы за счет саморегулировани  величины зазора, повышение надежности за счет улучшени  упруго- демпферных свойств уплотн емого узла в процессе эксплуатации, а гаюке повышение долговечности за счет саморегулировани  конф юг ном с)ормы и величины дросселируют.1 о .i г pi продолжительной работе. Формула и ч о Ь р и г н и ч

Claims (3)

1. Уплотнение н.э.1, uoiupt чч раздел ющую зоны высокого и . давлений герметично оопр  ч с

KOpnyCOM С ВОЗМОЖНОС1 СЧ Ю Ft

0

5

0

0

5

5

ремещени  втулку, охватывающую ваг. с дросселирующим зазором, расшир ющимс  в сторону зоны высокого давлени , причем образующие этот зазор поверхности вала и втулки выполнены коническими с уменьшением диаметра в сторону зоны высокого давлени , а также средство создани  уравновешивающей осевой нагрузки на втулку, напраглен- ной в сторону зоны высокого давлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности герметизации и снижени  протечки, сопр женные поверхности корпуса и втулки выполнены ступенчатыми, суживающимис  в сторону зоны низкого давлени , при ттом между уступами корпуса и втулки образована кольцева  камера, соединенна  выполненными во втулке каналами с дросселирующим зазором.

2.Уплотнение по п.1, о тл и- чающее с  тем, что средство создани  уравновешивающей осевой нагрузки на втулку выполнено в виде дополнительной кольцевой камеры между корпусом и втулкой, образованной выполненными ступенчатыми, суживающимис  от средней части втулки в сторону зоны высокого давлени  сопр женными поверхност ми корпуса и втулки, при эггм в корпусе выполнен канал, со-

t динчющий згу камеру с зоной низкою дтаени , или дренажный канал.

3.Уплотнеш по ип. 1 и 2, отличающеес  тем, что нтулка подпружинена в с-ерон} герметизируемом полос ги.