Вузол торцевого імпульсного ущільнення

Реферат: Вузол торцевого імпульсного ущільнення містить аксіально-рухливе металеве кільце, що встановлене в корпусі і забезпечене вторинним ущільненням, і ущільнювальну втулку. При цьому на ущільнювальній втулці між нею і вторинним ущільненням встановлено полімерну проміжну втулку, а вторинне ущільнення виконане у вигляді тонкостінної оболонки. UA 114075 U (12) UA 114075 U UA 114075 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі машинобудування, зокрема до ущільнювальної техніки, а саме до вузлів торцевих імпульсних ущільнень, і може бути застосована для ущільнення валів насосів, турбін і компресорів, що працюють в агресивних і кріогенних середовищах. Як правило, вузли торцевого імпульсного ущільнення містять аксіально-рухливе металеве кільце, яке встановлене в корпусі і забезпечене вторинним ущільненням, що герметизує порожнини з різними значеннями тиску. Як вторинні ущільнення у таких конструкціях застосовуються, наприклад, гумові кільця або металеві сильфони. Сильфонні ущільнювачі [див., наприклад, патент Великобританії 1232082, F2B] мають ряд недоліків, які роблять неможливими їх застосування в ущільненнях, що розділяють порожнини з великим перепадом тиску. Гумові ущільнювачі не можуть бути застосовані в кріогенних середовищах [див., наприклад, авт. свід. СРСР № 101660, F16J 15/34, 1983]. Прототипом технічного рішення, що заявляється, є вузол імпульсного торцевого ущільнення для роторних машин, що перекачують кріогенні середовища, який здатний надійно працювати в кріогенних середовищах високого тиску при великих швидкостях обертання і на нестаціонарних режимах, з малими протічками від 0,1 до 0,7 л/с, залежно від геометричних розмірів торцевої пари [RU № 2187727 С2, F16J 15/34, 2002]. Відомий вузол торцевого імпульсного ущільнення містить встановлене в корпусі аксіальнорухливе пружне металеве кільце, забезпечене вторинним ущільненням. При цьому вторинне ущільнення виконано як одне ціле з аксіально-рухливим кільцем, розташовано з його тильної сторони і являє собою профільований конічний вус з торцевою контактною поверхнею, що має покриття з м'якого матеріалу. Пружний профільований конічний вус виконано у вигляді тонкостінної оболонки з потовщенням у місці з'єднання з аксіально-рухливим металевим кільцем. При складанні ущільнювального вузла торцева поверхня вуса з натягом (від 0,02 до 0,07 мм) встановлюється на втулку. З огляду на те, що вторинне ущільнення аксіально-рухливого кільця виготовлено як одне ціле з кільцем, то в зоні контакту поверхня вторинного ущільнення і поверхня ущільнювальної втулки, взаємно переміщаючись, піддаються фретинг-корозії. Якщо виходити з того, що внаслідок пружності матеріалу не можна виключити взаємного переміщення поверхонь, то для боротьби з фретинг-корозією слід: а) зменшити мікропереміщення; б) знизити сили тертя; в) зосередити ковзання в проміжному середовищі. У нашому випадку мікропереміщення при нормальній роботі ущільнення стабільні і досягають 0,004 мм. Однак, якщо при збільшенні контактного тиску амплітуда зміщення залишається постійною, то ушкодження посилюються [Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность). - Μ.: Издательство МСХА, 2001. - 616 с.]. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечити надійність та герметичність з'єднання торцевої ущільнювальної поверхні вторинного ущільнення в зоні контакту з ущільнювальною поверхнею втулки. Поставлену задачу вирішують тим, що у вузлі торцевого імпульсного ущільнення, який містить аксіально-рухливе металеве кільце, що встановлене в корпусі і забезпечене вторинним ущільненням, і ущільнювальну втулку, згідно з корисною моделлю, на ущільнювальній втулці між нею і вторинним ущільненням встановлено полімерну проміжну втулку, а вторинне ущільнення виконане у вигляді тонкостінної оболонки. Проміжну втулку виконано з фторопласту Ф-4. Вторинне ущільнення може бути виконане з жароміцного на нікелевій основі сплаву ХН58МБЮД або безолов'яної бронзи, обробленої тиском, зокрема берилієвої бронзи БрБ2. Вибір фторопласта Ф-4 як матеріалу для втулки, встановленої між вторинним ущільненням і ущільнювальною втулкою, зумовлено низкою вимог до ущільнювального вузла, а саме: забезпеченням високої хімічної стійкості до агресивних середовищ (наприклад, чистих концентрованих кислот, лугів, сильних окислювачів, відновників і розчинників), високої термостійкості, біологічної інертності і низьких адгезійних показників. Матеріал Ф-4 не вибухонебезпечний і не горючий, працездатний в широкому інтервалі температур (від -269 до +260 °C), має гарні гідрофобні і діелектричні характеристики. Крім цього, фторопласт Ф-4 має відмінні антифрикційні властивості і виключно низький коефіцієнт тертя (менше 0,1). [Джуринский К. Отечественные КМПП с предельной частотой 18 ГГц. материалы, конструкции, технологии - электроника № 2. - 2014. - С. 162-170]. При цьому, виходячи з того, що професор Гаркунов Д.Н. не рекомендує використовувати однойменні матеріали в парах тертя [Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность). - Μ.: Издательство МСХА, 2001. - 616 с.], слід мати на увазі, що коефіцієнт тертя бронзи по бронзі і нікелевого сплаву по нікелевому сплаву становить понад 0,2, що також свідчить про перевагу зробленого вибору. 1 UA 114075 U 5 10 15 20 25 Контакт в процесі роботи ущільнювальної контактної поверхні вторинного ущільнення з ущільнювальною поверхнею втулки значно покращує трибологічні властивості пари тертя. На кресленні представлена конструкція запропонованого вузла торцевого імпульсного ущільнення для турбонасосного агрегату рідинного ракетного двигуна (ТНА РРД). Вузол торцевого імпульсного ущільнення містить аксіально-рухливе металеве кільце 1, що встановлене в корпусі і забезпечене вторинним ущільненням 2 з ущільнювальною контактною поверхнею 3, і ущільнювальну втулку 4. На ущільнювальній втулці 4 між нею і вторинним ущільненням 2 встановлено полімерну проміжну втулку 5, виконану із фторопласту Ф-4. Вторинне ущільнення 2 виконане у вигляді тонкостінної оболонки з жароміцного на нікелевій основі сплаву ХН58МБЮД або безолов'яної бронзи, обробленої тиском, зокрема берилієвої бронзи БрБ2. В процесі роботи ущільнювальна контактна поверхня 3 вторинного ущільнення 2 контактує з ущільнювальною поверхнею втулки 5. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Вузол торцевого імпульсного ущільнення, який містить аксіально-рухливе металеве кільце, що встановлене в корпусі і забезпечене вторинним ущільненням, і ущільнювальну втулку, який відрізняється тим, що на ущільнювальній втулці між нею і вторинним ущільненням встановлено полімерну проміжну втулку, а вторинне ущільнення виконане у вигляді тонкостінної оболонки. 2. Вузол за п. 1, який відрізняється тим, що проміжну втулку виконано з фторопласту Ф-4. 3. Вузол за п. 1, який відрізняється тим, що вторинне ущільнення виконане з жароміцного на нікелевій основі сплаву ХН58МБЮД. 4. Вузол за п. 1, який відрізняється тим, що вторинне ущільнення виконане з безолов'яної бронзи, обробленої тиском, зокрема берилієвої бронзи БрБ2. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2