Ущільнення вала для газових машин

Ущільнення вала для газових машин, яке містить корпус, охоплений еластичним елементом і обтискуваний ізольованою рідиною ущільнювальний елемент, яке відрізняється тим, що еластичний елемент виконано у вигляді розташованого вздовж осі вала стакана, дно якого з'єднано з перепущеним крізь нього кінцем ущільнювального елемента, а горловина з'єднана з корпусом з боку ущільнюваного об'єму Винахід відноситься до галузі ущільнювальної техніки, а зокрема до ущільнень штоків та валів газових машин, наприклад компресорів Відоме пневмопдравлічне ущільнення, яке виконане у вигляді заповненої газом або рідиною замкненої кільцевої камери, між стінками якої та поверхнею вала (або) корпуса розміщений пакет дисків або сегментів із антрифрікційного матеріалу [АС СРСР №141357 Mm47f22BH №18, 1961 р] Недоліком даного пневмопдравлічного ущільнення є те, що при використанні його в газових машинах і заповнені кільцевої камери газом воно має низьку надійність із-за перегріву дисків або сегментів внаслідок незадовільного відводу тепла, бо матеріал камери (а по фігурі це еластомер) і гази, які заповнюють камеру, мають низьку теплопровідність Також відоме ущільнення вала із зворотно поступальним та обертальним рухом, яке містить корпус з кришкою, герметизуючий елемент, який обтискається жорсткими самоущільнюющимися шайбами, а весь пакет охоплено еластичною камерою і притискається до валу тиском у порожнині камери [А С СРСР №236926 Мкл 47f 22/40 БИ №7, 1969р] Це звільнення має недоліки попереднього ущільнення Відоме ущільнення штока, яке містить сальникову камеру, ущільнювальний елемент, який виконаний у вигляді усіченої втулки, повернутої більшою основою у бік ущільнюємої порожнини і утворюючої разом з гумовими манжетами та камерою порожнину, куди подається запорна рідина [АС СРСР №946266 Мкл F16J 15/16, БИ №29, 1982р] Недоліком даного ущільнення штока є те, що при герметизації порожнин газових машин для подачі запорної рідини треба встановлювати додатковий насосний агрегат, що збільшує вартість такого вузла і машини в цілому Відоме надувне манжетне ущільнення у вигляді еластичного ущільнювального елемента, який виконано зі змінною жорсткістю, що зменшується від центру до країв, і установлений по відношенню до ущільнюємої поверхні із зазором, який утворює з плаваючими кільцями порожнину, що заповнена псевдорідкою речовиною [А С СРСР №877192 Мкл F16J15/46, БИ №40, 1981р ] Недоліками цього ущільнення є те, що псевдорідка речовина не забезпечує надійної герметичної по газовим середовищам, бо тиск з боку ущільнюємої порожнини приводить до деформації шару псевдорідкої речовини та еластичного елемента під дією тиску і зміщення речовини у бік навколишнього середовища зі зменшенням довжини контакту, що понижує герметичність ущільнення Відоме надувне манжетне ущільнення, яке мстить кільцевий пружно - еластичний елемент у вигляді стакану, закріпленого на корпусі і утворену між ними порожнину, яка з'єднана з джерелом тиску, а поверхня основи стакана, яка повернута до корпуса і його торцеві поверхні, а також поверхні корпуса, що контактують з елементом, виконані конічними, причому конусність на торцевих поверхнях утворена з боку вала, а порожнина зміщена у бік меншого діаметра [АС СРСР №972168, кл F16J15/32M БИ№41,1982р] СО о со о ю 50303 Недоліками цього ущільнення є незадовільний ВІДВІД тепла від еластичного елемента, бо сам матеріал має низьку теплопровідність і газ в порожнині також, а це знижує надійність ущільнення Найбільш близьким по технічній сутності та досягненим результатам до запропонованого винаходу є ущільнення вала, яке містить установлений у розточці корпуса ущільнювальний елемент, який охоплений надувним еластичним елементом, який заповнено рідиною, упорне кільце зі сквозними отворами, яке взаємодіє торцем з надувним еластичним елементом, а отвори з'єднують порожнину тиску з торцем еластичного елементу [А С СРСР №723228, "Уплотненияе вала", М кп F16J15/48, БИ №11, 1980р , Лосев В Г Недобачий Г Г , Жиденко В Ф - прототип ] Недоліками цього ущільнення вала є складність виготовлення замкненого еластичного надувного елемента Стінки надувного елемента створюють додатковий опір передачі тепла від ущільнювального елемента через рідину корпусу, а це приводить до підвищеної температури ущільнювального елемента, що знижує його надійність Крім того, при підвищені температури рідини у об'ємі еластичного надувного елемента у ньому різко підвищується тиск у зв'язку з високим коефіцієнтом температурного розширення рідин, а так як еластичні елементирозташовані між упорним кільцем та стінками камери, які створюють незмінний об'єм, то цей тиск приводить до видалення еластичного елемента у отвори, що приводить до їх пошкодження і швидкому виходу із ладу Причому тиск від температурного розширення рідини у об'ємі еластичного елемента може значно перевищувати потрібний для забезпечення герметичності, що приводить до перегріву ущільнювального елемента і швидкому його зношенню Це в цілому знижує надійність ущільнення У основу винаходу поставлена мета підвищення надійності ущільнення шляхом більш ефективного відводу тепла від зовнішньої поверхні ущільнювального елемента і передачі його корпусу Поставлена мета досягається тим що у відомому ущільнені вала, яке містить корпус, охоплений еластичним елементом і обтискаємий ізольованою рідиною ущільнювальний елемент, ВІДПОВІДНО до винаходу еластичний елемент виконано у вигляді розташованого вздовж осі вала стакана, дно якого з'єднане з пропущеним крізь нього кінцем ущільнювального елемента, а горловина з'єднана з корпусом з боку ущільнюємого об'єму На фіг подано ущілення вала для газових машин Ущільнення вала для газових машин складається із розташованої у корпусі 1 машини камери 2 з ущільнювальними кільцями 3, 4, 5, і 6 та кільцевими проточками 7 і 8, кільця 9 з ущільнювальними кільцями 10 і 11, контактуючого з валом 12, ущільнювального елемента 13 з конічним кінцем 14, який пропущено крізь дно 15 еластичного елемента 16 і з'єднаний з ним і маючий з'єднану з корпусом 1 і камерою 2 горловину 17 з утворенням заповненої рідиною порожнини А Ущільнення має натискне кільце 18 та пружини 19, а корпус 11 камера 2 - отвір 20 з пробкою 211 все ущільнення закрите кришкою 22 Ущільнення вала дня газових машин працює, таким чином При складанні ущільнення конічний кінець 14 ущільнювального елементу 13 заводиться крізь дно 15 еластичного елемента 16 у вигляді стакана у його внутрішню порожнину і з'єднується з дном 15 Потім ущільнювальний елемент 13 разом з еластичним елементом 16 заводяться у камеру 2 до з'єднання горловини 17 з камерою 2 Після цього з протилежного боку у камеру 2 з надітими ущільнювальними кільцями 3, 4, 5, і 6 заводиться кільце 9 з ущільнювальними кільцями 10 та 11, а весь набір установлюється у корпус 1 машини, у отвори якого попередньо заведеш пружини 19 і натискне кільце 18 Увесь пакет закривається кришкою 22, при цьому горловина 17 затискається між камерою 2 та корпусом 1 із забезпеченням герметичності Таким чином еластичний елемент замикає простір між камерою 2, кільцем 9, ущільнювальним елементом 13 та зовнішньою поверхнею еластичного елемента 16 у порожнину А Після цього через отвір 20 у порожнину А заливається рідина і він герметизується пробкою 21 Натискне кільце 18 разом з пружинами 19 забезпечують притискання кінця 14 ущільнювального елемента 13 до герметизуємого ваш 12 і забезпечує попередній контактний тиск, який попереджає проникнення ущільнюємого газу у зону контакту ущільнювального елемента 13 та вала 12 При роботі машини тиск газу діє на внутрішню поверхню еластичного елемента 16, який намагається збільшитись у бік порожнини А Але у зв'язку з тим, що рідини є практично нестискаємими і порожнина А герметична, то тиск у рідині буде практично дорівнювати тиску газу і цей тиск діє на зовнішню поверхню ущільнювального елемента 13 і притискає його до вала 12 із забезпеченням герметичності ущільнюємого об'єму машини Таким чином ущільнення працює за принципом самоущільнення, тобто сам тиск газу створює потрібний для герметичності контактний тиск на вал 12 Безпосередній контакт рідини з ущільнювальним елементом 13 забезпечує ефективне відведення тепла від неї у камеру 2, яка має кільцеві проточки 7 та 8, через які проходить охолоджувальна рідина Ущільнювальні кільця 3, 4, 5, 6, 10, та 11 забезпечують герметичність ВІДПОВІДНИХ порожнин При такій конструкції зі збільшенням об'єму рідини у порожнині А унаслідок її температурного розширення еластичний елемент має змогу вільно розширятись у бік осі вала 12, що не приводить до підвищення тиску у порожнині А У якості рідини у порожнині А використовуються рідини з високими теплофізичними параметрами (теплопровідність, теплоємність, термічна СТІЙКІСТЬ, температура кипіння та спалаху), наприклад кремнійорганічні рідини /Соболевський М В Музовская О А, Попелева Г С Свойства и области применения кремнийорганичных продуктов М Химия, 1975 -296с/ Ущільнювальний елемент виготовляється із полімерних матеріалів фторо-пласт-4, КОМПОЗИЦІЙНІ матеріали на його основі і т п 50303 Ущільнення вала для газових машин такої конструкції працює у більш сприятливому температурному режимі, що сприяє підвищенню його надійності 6 У промисловості даний винахід передбачається використати на олійноекстракційному заводі м Дніпропетровська ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71