Плаваюче ущільнення

Реферат: Заявлене плаваюче ущільнення включає корпус, через який проходить обертальний вал, на якому із ущільнювальним зазором встановлено внутрішнє плаваюче ущільнювальне кільце і зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце із зафіксованими в ньому опорними демпферними колодками, що самовстановлюються. Зовнішня поверхня внутрішнього ущільнювального плаваючого кільця виконана рельєфною. Демпферні колодки зафіксовані в зовнішньому плаваючому ущільнювальному кільці гвинтами-стопорами, принаймні один з яких забезпечує фіксацію самого кільця від провороту відносно корпусу ущільнення. На зовнішній поверхні зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця і на внутрішній поверхні корпусу ущільнення виконані виступи, зміщені щодо один одного в окружному напрямі. Між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення встановлене додаткове пружне кільце. В зовнішньому ущільнювальному плаваючому кільці виконаний канал, що сполучає зону розташування демпфуючої плівки, яка примикає до зовнішньої поверхні демпферної колодки, із зазором між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення. UA 98534 C2 (12) UA 98534 C2 UA 98534 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід належить до ущільнювальної техніки, зокрема, до плаваючих ущільнень, і може бути використане для герметизації обертальних валів компресорів, газових і парових турбін, насосів і інших роторних відцентрових машин. Відоме плаваюче ущільнення обертального вала, що включає корпус, через який проходить обертальний вал, на якому із ущільнювальним зазором встановлене внутрішнє плаваюче ущільнювальне кільце, зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце із зафіксованими в ньому опорними демпферними колодками, що самовстановлюються [патент РФ на винахід № 2303731, F16J 15/34, 2006], прототип. Демпфуючі властивості такого ущільнення не забезпечують ефективного гасіння вібрацій, а недостатня жорсткість не гарантує відстроювання від резонансних коливань у широкому діапазоні, що створює загрозу протікання масла в порожнину, наприклад, компресора, і не забезпечує достатньої надійності машини. Таким чином, технічна задача, на яку направлено даний винахід, полягає в створенні ущільнення підвищеної жорсткості з забезпеченням відстроювання від резонансних коливань у широкому діапазоні і з поліпшеними демпфуючими властивостями. Використання запропонованого технічного рішення забезпечує зниження протікання масла в порожнину, зокрема, компресора і підвищує його надійність. Дана технічна задача вирішується за рахунок створення плаваючого ущільнення обертального вала, яке, як і прототип, включає корпус, через який проходить обертальний вал, на якому із ущільнювальним зазором встановлене внутрішнє плаваюче ущільнювальне кільце і зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце із зафіксованими в ньому опорними демпферними колодками, що самовстановлюються, але в якому на відміну від прототипу, зовнішня поверхня внутрішнього плаваючого кільця виконана рельєфною, зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце зафіксоване від провороту відносно корпусу, завдяки наявності гвинтів-стопорів, що фіксують демпферні колодки в зовнішньому плаваючому кільці, причому принаймні один з цих гвинтів-стопорів забезпечує фіксацію самого кільця від провороту відносно корпусу ущільнення, за рахунок подовженої головки принаймні у одного такого гвинта-стопора; на зовнішній поверхні зовнішнього плаваючого ущільнювального кільця і на внутрішній поверхні корпусу виконані виступи, які зміщені щодо один одного і мають можливість переміщування відносно один одного в окружному напрямі, між зовнішнім плаваючим ущільнювальним кільцем і корпусом встановлене додаткове пружне кільце, причому в зовнішньому плаваючому ущільнювальному кільці виконаний канал, що сполучає зону розташування демпфуючої плівки, яка примикає до зовнішньої поверхні демпферної колодки, із зазором між зовнішнім плаваючим ущільнювальним кільцем і корпусом ущільнення, крім того, в зовнішню поверхню зовнішнього плаваючого ущільнювального кільця вбудоване еластичне кільце, виконане, наприклад з гуми, а до зовнішньої поверхні корпусу ущільнення примикає кільце з жорсткого матеріалу, наприклад з фторопласту, виконане з подовжнім розрізом. Істотними ознаками, по яких винахід відрізняється від прототипу, є наступне: - зовнішня поверхня внутрішнього плаваючого кільця виконана рельєфною, що покращує відведення тепла від кільця, сприяє зниженню в'язкості в зазорі, за рахунок чого зводиться до мінімуму витрата протікань в масло-газову порожнину; - принаймні один гвинт-стопор додатково забезпечує фіксацію зовнішнього плаваючого кільця від провороту щодо корпусу, забезпечуючи монолітність всієї конструкції ущільнення, що значно спрощує його демонтаж; - між зовнішнім плаваючим кільцем і корпусом встановлене додаткове пружне кільце, яке є механічним демпфером, що підвищує жорсткість ущільнення. Суть використання даного додаткового кільця полягає у тому, що в процесі роботи дане кільце по черзі контактує своїми зовнішньою і внутрішньою поверхнями з виступами на зовнішній поверхні зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця і на внутрішній поверхні корпусу, відповідно. Переріз додаткового кільця розрахований таким чином, що при дії на зовнішнє ущільнювальне плаваюче кільце навантаження, яке перевищує силу його притиснення до кришки компресора, додаткове кільце прогинається в межах зазору між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення. При цьому з боку додаткового кільця виникає сила реакції, що діє на зовнішнє ущільнювальне плаваюче кільце і направлена у бік, протилежний його зсуву; - у зовнішньому ущільнювальному плаваючому кільці виконаний канал, що сполучає зону розташування демпфуючої плівки, яка примикає до зовнішньої поверхні демпферної колодки, із зазором між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення. Від демпферних колодок із зони розташування демпфуючої плівки відбувається відбір масла в зазор між зовнішнім плаваючим ущільнювальним кільцем і корпусом ущільнення. Масло, що знаходиться в цьому зазорі, є гідравлічним демпфером при дії навантаження на зовнішнє 1 UA 98534 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 ущільнювальне плаваюче кільце, що також покращує демпфуючі властивості ущільнення і його жорсткість; - у зовнішню поверхню зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця вбудоване еластичне кільце, а до зовнішньої поверхні корпусу ущільнення примикає кільце з жорсткого матеріалу. Наявність еластичного кільця, зокрема гумового, і жорсткого кільця з фторопласту сприяє надійному утриманню масла в демпфуючій порожнині, що утворилася, причому кільце з жорсткого матеріалу має подовжній розріз, який забезпечує приплив масла для охолоджування кілець, сприятливо впливаючи на надійність ущільнення. Весь комплекс названих вище істотних ознак, порівняно з прототипом, є необхідним і достатнім для вирішення поставленої технічної задачі, а саме, для створення зручного в роботі надійного ущільнення підвищеної жорсткості з поліпшеними демпфуючими властивостями. Винахід пояснюється кресленнями прикладу його конкретного здійснення. На фіг. 1 зображений подовжній розріз ущільнення обертального вала компресора. На фіг. 2 даний розріз по А-А на фіг. 1. На фіг. 3 дано схематичне зображення розташування виступів на зовнішній поверхні зовнішнього плаваючого ущільнювального кільця і виступів на внутрішній поверхні корпусу ущільнення. Ущільнення обертального вала компресора складається з корпусу 1, фіг. 1, внутрішнього плаваючого ущільнювального кільця типу «масло-газ» 2 з рельєфною зовнішньою поверхнею, яке забезпечує мінімальне проникнення масла в порожнину компресора; зовнішнього плаваючого ущільнювального кільця 3 з шістьма опорними демпферними колодками 4, які забезпечують центрування кільця відносно осі обертання ротора, а також забезпечують його динамічну стійкість. Колодки 4 в кільці 3 фіксуються від провороту гвинтами-стопорами 5, 6, фіг. 2, причому діаметрально протилежно розміщені гвинти-стопори 6 фіксують кільце 3 від провороту відносно корпусу 1, завдяки наявності у гвинта-стопора 6 подовженої головки. Між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем 3 і корпусом 1 встановлено додаткове пружне кільце 7, яке є механічним демпфером, що підвищує жорсткість ущільнення. На зовнішній поверхні зовнішнього плаваючого ущільнювального кільця 3 і на внутрішній поверхні корпусу 1 передбачені виступи 8, 9, відповідно, які зміщені щодо один одного в окружному напрямі (фіг. 3). У зовнішньому ущільнювальному плаваючому кільці 3 виконаний канал 10, що сполучає зону розташування демпфуючої плівки, яка примикає до зовнішньої поверхні демпферної колодки 4, із зазором 11 між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем 3 і корпусом ущільнення 1, а також кришкою корпусу компресора 12. Масло в даному зазорі є гідравлічним демпфером при навантаженні на зовнішнє ущільнювальне плаваюче кільце 3. Масло утримується в зазорі 11 за рахунок поверхні торця зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця 3, гумового кільця 13 і фторопластового кільця 14. Фторопластове кільце 14 має подовжній розріз 15, що забезпечує приплив масла для охолоджування кілець. Ущільнення працює таким чином. Масло з корпусу компресора через отвори в корпусі 1 ущільнення подається під тиском в порожнину між внутрішнім 2 і зовнішнім 3 ущільнювальними плаваючими кільцями. Далі частина масла дроселюється через внутрішнє кільце 2 в масло-газову порожнину, інша ж частина масла дроселюється через отвори в зовнішньому плаваючому ущільнювальному кільці 3 на злив в маслобак. При цьому масло надходить із зони розташування демпфуючої плівки, що примикає до зовнішньої поверхні демпферних колодок 4, встановлених в зовнішньому ущільнювальному плаваючому кільці 3, в зазор між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем 3 і корпусом 1 ущільнення, а також кришкою корпусу компресора 12. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Плаваюче ущільнення, що включає корпус, через який проходить обертальний вал, на якому із ущільнювальним зазором встановлено внутрішнє плаваюче ущільнювальне кільце і зовнішнє плаваюче ущільнювальне кільце із зафіксованими в ньому опорними демпферними колодками, що самовстановлюються, яке відрізняється тим, що зовнішня поверхня внутрішнього ущільнювального плаваючого кільця виконана рельєфною, демпферні колодки зафіксовані в зовнішньому плаваючому ущільнювальному кільці гвинтами-стопорами, принаймні один з яких забезпечує фіксацію самого кільця від провороту відносно корпусу ущільнення, на зовнішній поверхні зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця і на внутрішній поверхні корпусу ущільнення виконані виступи, зміщені щодо один одного в окружному напрямі, між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення встановлене додаткове пружне кільце, при цьому в зовнішньому ущільнювальному плаваючому кільці виконаний канал, що 2 UA 98534 C2 5 10 сполучає зону розташування демпфуючої плівки, яка примикає до зовнішньої поверхні демпферної колодки, із зазором між зовнішнім ущільнювальним плаваючим кільцем і корпусом ущільнення. 2. Плаваюче ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що принаймні один гвинт-стопор забезпечений подовженою головкою. 3. Плаваюче ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що в зовнішню поверхню зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця вбудоване еластичне кільце, виконане, наприклад, з гуми. 4. Плаваюче ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що до зовнішньої поверхні корпусу ущільнення примикає кільце з жорсткого матеріалу, наприклад фторопласту, виконане з подовжнім розрізом. 5. Плаваюче ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що виступи на зовнішній поверхні зовнішнього ущільнювального плаваючого кільця і на внутрішній поверхні корпусу ущільнення мають можливість переміщування відносно один одного у окружному напрямку. 3 UA 98534 C2 4 UA 98534 C2 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5