торцевое уплотнение

Формула изобретения

ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ жидкостного комбинированного уплотнения вращающегося вала, содержащее кольцо из углеграфитового материала, запрессованное в неподвижный металлический элемент, и стальное кольцо с регулируемым усилием поджатия, отличающееся тем, что на валу установлена шайба с закрепленной на ней по наружному диаметру через уплотнительный элемент круглой пластиной из упругого материала с центральным отверстием, при этом стальное кольцо соединено герметично по кромке центрального отверстия круглой пластины с образованием силовой связи, а центр массы стального кольца смещен относительно плоскости закрепления круглой пластины в сторону, обратную плоскости контакта колец.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнительной технике для уплотнения вращающегося вала в жидкостных системах смазки подшипников двигателей, турбин, компрессоров и насосов.

Известно жидкостное кобинированное уплотнение вращающегося вала, содержащее гидродинамическое и торцевое контактное уплотнения с постоянным усилием контакта, в которых при вращении вала работают гидродинамическое, импеллер и торцевое контактное уплотнения, а при отсутствии вращения вала работает только торцевое уплотнение [1].

Недостатками указанных уплотнений являются большая величина потерь трения при вращении и износ контактных колец.

Известно торцевое уплотнение с регулируемым усилием контакта, в котором предусмотрено регулирование контактного давления за счет изменения давления газа в кольцевых камерах, выполненных в месте сопряжения уплотнительного кольца и его обоймы [2].

Недостатками указанного уплотнения являются износ контактных колец, вследствие чего они имеют ограниченный ресурс из-за относительно высоких контактных давлений и низкую надежность.

Целью изобретения является снижение потерь трения, повышение ресурса и надежности.

Указанная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении жидкостного комбинированного уплотнения вращающегося вала, содержащем кольцо из углеграфитового материала, запрессованное в неподвижный металлический элемент, и стальное кольцо с регулируемым усилием поджатия на валу, установлена шайба с закрепленной на ней по наружному диаметру через уплотнительный элемент круглой пластиной из упругого материала с центральным отверстием, при этом стальное кольцо соединено герметично по кромке центрального отверстия круглой пластины с образованием силовой связи, а центр массы стального кольца смещен относительно плоскости закрепления круглой пластины в сторону плоскости контакта колец.

На чертеже приведена конструкция торцевого уплотнения.

Торцевое уплотнение жидкостного комбинированного уплотнения содержит вращающийся вал 1 с установленной на нем шайбой 2, в которой выполнен импеллер 3, неподвижную шайбу 4 гидродинамического уплотнения с кольцевым пазом у корня, в который запрессовано углеграфитовое кольцо 5 торцевого уплотнения, стальное кольцо 6 герметично с образованием силовой связи соединенное с центральным отверстием круглой пластины 7 из упругого материала через уплотнительный элемент 8, закрепленной на шайбе 2.

Жидкостное комбинированное уплотнение работает следующим образом.

При невращающемся вале гидродинамическое уплотнение не работает и герметизация осуществляется за счет плотного контакта углеграфитового кольца 5 и стального кольца 6. Необходимое усилие контакта обеспечивается за счет усилия поджатия круглой пластины 7, с центральным отверстием которой герметично с образованием силовой связи соединено указанное кольцо 6, к шайбе 2 вала 1, герметичность стыка между которыми достигается установкой уплотнительного элемента 8. В процессе раскрутки вала 1 начинает работать гидродинамическое уплотнение, сочетающее в себе вращающийся импеллер 3 и неподвижную шайбу 4, образуя гидрозатвор за счет перепада давлений, создаваемого импеллером 3. Вращающееся в плоскости, смещенной относительно плоскости закрепления круглой пластины 7, в сторону обратную плоскости стыка колец, стальное кольцо 6 упруго деформируется в радиальном направлении под действием центробежных сил и из-за силовой связи с круглой пластиной 7 из упругого материала по мере увеличения частоты вращения вала 1, шайба 2 перемещается в осевом направлении, снижает усилие контакта колец и при частоте вращения несколько ниже номинальной, преодолев усилие поджатия круглой пластины 7 уходит от контакта с кольцом 5, обеспечивая гарантированный зазор между ними. При номинальной частоте вращения вала 1 кольца 5 и 6 разомкнуты, а уплотнение обеспечивается за счет перепада давлений, создаваемого импеллером 3. При останове вала 1, наоборот, по мере снижения частоты вращения уменьшается радиальная деформация кольца 6 и деформация круглой пластины 7, в результате кольцо 6 круглой пластины 7 прижимается к кольцу 5, торцевое уплотнение начинает работать, а перепад давлений, создаваемый импеллером 3, снижается до нуля.