Ущільнення вала

1 Ущільнення вала, що включає ущільнювальний елемент, розміщений поряд з обертовим ущільнювальним кільцем, встановленим на внутрішній муфті для розміщення навколо вала, яке відрізняється тим, що воно оснащене гніздом, яке проходить радіально назовні від внутрішньої частини муфти в ущільнювальне кільце, та фіксуючим елементом, розміщеним у ГНІЗДІ для забезпечення міцного закріплення ущільнювального кільця аксіально та обертально на внутрішній муфті 2 Ущільнення за п 1, яке відрізняється тим, що гніздо проходить по суті через внутрішню муфту 3 Ущільнення за одним з пп 1, 2, яке відрізняється тим, що гніздо проходить через ущільнювальне кільце і внутрішню муфту при з'єднанні їх разом для забезпечення надійного закріплення фіксуючим елементом 4 Ущільнення за одним з пп 1-3, яке відрізняється тим, що поперечний переріз фіксуючого елемента у радіальній площині має форму ПІВМІСЯЦЯ 5 Ущільнення за одним з пп 1-4, яке відрізняється тим, що внутрішня муфта включає фланцеву частину, що проходить радіально назовні відносно кожухової частини, яка проходить аксіально назовні відносно фланцевої частини 6 Ущільнення за одним з попередніх пунктів, яке відрізняється тим, що ущільнення вала містить ущільнювальний елемент, встановлений коаксіально відносно обертового ущільнювального кільця, для утворення первинного ущільнення між його протилежними поверхнями, по суті для запобігання протіканню рідини поперек первинного ущільнення від радіального боку високого тиску до радіального боку низького тиску, при цьому ущільнювальний елемент переміщується аксіально до обертового кільця за допомогою зміщуючого засобу між штовхаючою муфтою, з'єднаною з ущільнювальним елементом, та ущільнювальним кожухом з вторинним ущільненням, утвореним між ними, за допомогою ущільнювального елемента, розміщеного в каналі, розташованого на радіальному боці низького тиску, при цьому факультативно ущільнення вала є безконтактним ущільненням 7 Ущільнення за п 6, яке відрізняється тим, що радіальний бік високого тиску є ЗОВНІШНІМ радіальним боком, канал виконаний у штовхаючій муфті та/або додатково містить додаткове ущільнення Оподібної форми, яке розташовано між штовхаючою муфтою та ущільнювальним елементом, при цьому додаткове О-подібне ущільнення розміщено в каналі у вигляді половинки ластівчина хвоста 8 Ущільнення за одним з попередніх пунктів, яке відрізняється тим, що ущільнення виконано з можливістю накачування в нього газу з боку високого тиску та/або бік низького тиску має вихід в атмосферу 9 Пристрій для розміщення ущільнення вала, що містить ущільнювальне кільце, внутрішню муфту і фіксуючий елемент, який відрізняється тим, що ущільнювальне кільце виконано з можливістю розміщення навколо внутрішньої муфти з гніздом, яке проходить радіально назовні від внутрішньої частини муфти в ущільнювальне кільце, а фіксуючий елемент розміщений у ГНІЗДІ для забезпечення міцного закріплення ущільнювального кільця аксіально та обертально на внутрішній муфті 10 Пристрій за п 9, який відрізняється тим, що гніздо проходить по суті через внутрішню муфту 11 Пристрій за одним з пп 9, 10, який відрізняється тим, що гніздо проходить через ущільнювальне кільце і внутрішню муфту при з'єднанні їх разом для забезпечення надійного закріплення фіксуючим елементом 12 Пристрій за одним з пп 9-11, який відрізняється тим, що поперечний переріз фіксуючого елемента у радіальній площині має форму ПІВМІСЯЦЯ 13 Пристрій за одним з пп 9-12, який відрізняється тим, що внутрішня муфта включає фланцеву О о (О 60294 безконтактним ущільненням частину, що проходить радіально назовні відносно 15 Пристрій за п 14, який відрізняється тим, що кожухової частини, яка проходить аксіально назорадіальний бік високого тиску є ЗОВНІШНІМ радіальвні від фланцевої частини ним боком, канал виконаний у штовхаючій муфті 14 Пристрій за одним з пп 9-13, який відрізняєтьта/або додатково містить додаткове ущільнення Ося тим, що ущільнення вала містить ущільнювальподібної форми, яке розташовано між штовхаюний елемент, встановлений коаксіально відносно чою муфтою та ущільнювальним елементом, при обертового ущільнювального кільця, для утворенцьому додаткове О-подібне ущільнення розміщено ня первинного ущільнення між його протилежними в каналі у вигляді половинки ластівчина хвоста поверхнями, по суті для запобігання протіканню рідини поперек первинного ущільнення від раді16 Пристрій за одним з пп 9-15, який відрізняєтьального боку високого тиску до радіального боку ся тим, що ущільнення виконано з можливістю низького тиску, при цьому ущільнювальний еленакачування в нього газу з боку високого тиску мент переміщується аксіально до обертового кільущільнення та/або бік низького тиску має вихід в ця за допомогою зміщуючого засобу між штовхаюатмосферу чою муфтою, з'єднаною з ущільнювальним елеме17 Турбомашина або інша машина під тиском, яка нтом, та ущільнювальним кожухом з вторинним включає ущільнення вала або пристрій для розміущільненням, утвореним між ними, за допомогою щення ущільнення вала, яка відрізняється тим, ущільнювального елемента, розміщеного в каналі, що ущільнення вала виконано за одним з пунктів розташованого на радіальному боці низького тис1-8, а пристрій для розміщення ущільнення вала ку, при цьому факультативно ущільнення вала є виконано за одним з пунктів 9-16 Цей винахід стосується ущільнення валу для обертових валів в турбомашинах, зокрема (але не виключно) безконтактних ущільнень валів Цей тип ущільнення валу часто використовується в газонасосному обладнанні (для перекачування азоту, аргону, водню, природного газу, повітря та ш), де необхідно відвернути проникнення газу у напрямі вздовж валу Зважаючи на те, що обладнання, яке звичайно використовується, є високошвидкісним, обладнанням високого тиску, ущільнення валів можуть бути ущільненнями безконтактного типу, що зменшує теплоутворення в ущільненнях та знос прокладок Безконтактне функціонування дозволяє уникнути такого небажаного стикового контакту, коли вал обертається зі швидкістю, що перевищує певну мінімальну швидкість, яку часто називають швидкістю відриву Безконтактні ущільнення валів мають ряд переваг порівняно з ущільненнями, де ущільнювальні поверхні торкаються одна одної, зважаючи на зменшення зносу та зниження тепловиділення У статтях "Fundamentals of Spiral Groove Noncontacting Face Seals" Gabriel, Ralph P (Journal of American Society of Lubrication Engineers Volume 35, 7, pages 367-375), та "Improved Performance of Film-Riding Gas Seals Through Enhancement of Hydrodynamic Effects" Sedy, Joseph (Transactions of the American Society of Lubrication Engineers, Volume 23, 1 pages 35-44) описується технологія виготовлення та критерії проектування безконтактного ущільнення, і зазначені статті включено сюди посиланням Подібно до звичайних механічних ущільнень, безконтактне торцеве ущільнення складається з двох ущільнювальних кілець, кожне з яких має високопрецизійно відшліфовану ущільнювальну поверхню Ці поверхні мають конусоподібну форму, перпендикулярні до осі обертання та концентричні з нею Обидва кільця розташовані суміжно одне до одного, а ущільнювальні поверхні контактують за умов нульової різниці тиску та нульової швидкості обертання Одне з кілець, як правило, є прикріпленим до обертового валу за допомогою муфти валу, інше розташоване всередині конструкції корпуса ущільнення та може переміщатися в осьовому напрямі Щоб зробити можливим осьове переміщення ущільнювального кільця, але й запобігти витіканню газу, що його ущільнюють, між кільцем та корпусом розташовують ущільнювальний елемент Цей ущільнювальний елемент має забезпечувати деяке ковзання, перебуваючи під тиском, тому для цього як правило використовують Оподібне ущільнювальне кільце вищої якості Це Оподібне ущільнювальне кільце часто називають вторинним ущільненням Як вказувалося вище, для досягнення безконтактного функціонування ущільнення, одна з двох ущільнювальних поверхонь, що торкаються одна одної, має неглибокі заглиблення, які створюють поля тиску, що розсовують дві ущільнювальні поверхні Коли величина сил, що виникають з цих полів тиску, стає достатньо великою, щоб подолати дію сил, які прагнуться утримати ущільнювальні поверхні у зіткненні, ущільнювальні поверхні розходяться, та виникає зазор, що веде до безконтактного функціонування Як докладно пояснюється у статтях, на які посилалися вище, природа сил, які розділяють, така, що їх величина зменшується із збільшенням віддалення поверхонь Протидіючі сили або сили, що змикають, з іншого боку, залежать від рівня тиску, що його ущільнюють, та, як такі, не залежать від віддалення поверхонь Вони виникають з тиску, що його ущільнюють, та сили стискання пружини, яка діє на тильну поверхню ущільнювального кільця, що може переміщуватись в осьовому напрямі Оскільки сила, що розділяє або розмикає, залежить від відстані, на яку розходяться ущільнювальні поверхні, при роботі ущільнення або при прикладенні достатньої різності тисків рівноважне розділення встановиться саме собою Це відбувається, коли сили, що змикають та розмикають, перебувають у рівновазі та дорівнюють одна одній Рівноважне розділення постійно змінюється всередині діапазону зазорів Мета по 60294 лягає в тому, щоб нижня межа в цьому діапазоні з обертовим ущільнювальним кільцем, встановлебула близько нуля Інша мета полягає в тому, щоб ним на внутрішній муфті для розміщення навкруги зробити цей діапазон якомога вузьким, бо на вервалу/Патент 2,672,357 США, від 16 03,1954, НПК хній границі розділення поверхонь призведе до 286-9/ підвищеної негерметичності ущільнення Оскільки Недолік описаної конструкції полягає у недобезконтактні ущільнення функціонують, за визнастатньому ступені ущільнення, оскільки через обченням, із зазором між ущільнювальними поверхмежені розміри, тут не можуть бути розміщені занями, їх негерметичність буде більшою порівняно соби для підвищення тиску у зоні ущільнення валу з контактними ущільненнями аналогічної форми Найбільш близьким до пропонованого винахоОднак, відсутність контакту означає нульовий знос ду - пристрою для розміщення ущільнення валу - є ущільнювальних поверхонь і, отже, відносно малу пристрій для розміщення ущільнення валу, що КІЛЬКІСТЬ тепловиділення між ними Саме це низьке мстить ущільнювальне кільце, внутрішню муфту і тепловиділення та відсутність зносу дозволяє зафіксуючий елемент /Патент 2,672,357 США, від стосовувати безконтактні ущільнення у високо16 03 1954, НПК 286-9/ швидкісному турбообладнанні, де у ролі середоНедолік описаної конструкції полягає у недовища, що його ущільнюють, виступає газ Турбостатньому ступені ущільнення, оскільки через обкомпресори використовуються для його стиснення, межені розміри, тут не можуть бути розміщені заі оскільки газ має відносно малу масу, це обладсоби для підвищення тиску у зоні ущільнення валу нання як правило працює на дуже високих швидУ основу винаходу поставлено задачу ствокостях та з рядом послідовних стадій стиснення рення такої конструкції ущільнення валу та пристрою для його розміщення, яка б забезпечила Як пояснено в названих вище статтях, ефекбільший ступінь ущільнення шляхом створення тивність ущільнення значною мірою залежить від умов для розміщення засобів для підвищення тистак званого балансного діаметру ущільнення Це ку у зоні ущільнення валу також є застосовним і до контактних ущільнень Коли тиск прикладено з зовнішнього діаметру Згадана задача вирішується у пропонованому ущільнення, зменшення балансного діаметру веде ущільненні валу, яке, як і відоме ущільнення валу, до виникнення більшої сили, що притискає дві містить ущільнювальний елемент, розміщений ущільнювальні поверхні одна до одної та, таким поряд з обертовим ущільнювальним кільцем, чином, меншого зазору між поверхнями Отже, встановленим на внутрішній муфті для розміщенменше газу просочується з системи ня навкруги валу, а, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, це кільце забезпечено гніздом, яке проходить радіУ практично існуючих установках мета полягає ально назовні від внутрішньої частини муфти в в досягненні якомога більшого ступеню ущільненущільнювальне кільце, та фіксуючим елементом, ня в наявному просторі У досягненні цієї мети розміщеним у ГНІЗДІ для забезпечення міцного завирішальним фактором є радіальний розмір перкріплення ущільнювального кільця аксіально та винного ущільнення обертально на внутрішній муфті Однак, кутова швидкість на зовнішньому діаметрі первинного ущільнення також обмежує ефеОсобливістю ущільнення валу є і те, що гніздо ктивність ущільнення, і ця швидкість не повинна проходить по суті через внутрішню муфту бути занадто високою Особливістю ущільнення валу є і те, що гніздо Часто, впродовж строку служби конкретної проходить через ущільнювальне кільце і внутріустановки, бажаним є підвищення тиску, однак це шню муфту при з'єднанні їх разом для забезпеобмежується розміром ущільнення, що його може чення надійного закріплення фіксуючим елеменбути приміщено до корпусу ущільнення том Як правило, переміщенню обертового ущільОсобливістю ущільнення валу є і те, що попенювального кільця вздовж осі перешкоджаєте, що речний переріз фіксуючого елементу у радіальній ущільнювальне кільце приміщують між радіальним площині має форму половинки місяця виступом внутрішньої муфти, до якої воно прикріОсобливістю ущільнення валу є і те, що внутплене для того, щоб обертатися разом з валом, та рішня муфта включає фланцеву частину, що проосьовою фіксуючою муфтою, що примикає до ущіходить радіально назовні без кожухової частини, льнювальної поверхні ущільнювального кільця яка проходить аксіально назовні від фланцевої частини Було запропоновано аксіально та обертально зафіксувати обертове ущільнювальне кільце на Особливістю ущільнення валу є і те, що воно його зовнішньому діаметрі так, щоб спрямувати містить ущільнювальний елемент, встановлений тягові та центрові силу всередину, щоб покращити коаксиально відносно до обертового ущільнюванапругу, що розтягує, яка виникає в ущільненні за льного кільця, для утворення первинного ущільUS 5,388,843 Це досягається шляхом прикріпленнення між його протилежними поверхнями, щоб по ня по зовнішньому діаметру ущільнювального кісуті запобігти потоку рідини поперек первинного льця до корпусної (оточуючої) частини, причому ущільнення від радіального боку високого тиску до зазначена корпусна (оточуюча) частина простягарадіального боку низького тиску, причому ущільється вздовж осі від радіального виступу внутрінювальний елемент переміщується аксиально до шньої муфти Для прикріплення ущільнювального обертового кільця за допомогою зміщуючого засокільця до корпусної (оточуючої) частини викорисбу між штовхаючою муфтою, з'єднаною з ущільтовується шпонкове з'єднання нювальним елементом, та ущільнювальним кожухом з вторинним ущільненням, утвореним між ниНайбільш близьким до пропонованого винахоми, за допомогою ущільнювального елементу, ду - ущільнення валу - є ущільнення валу, що місрозміщеного в каналі в частині на радіальному тить ущільнювальний елемент, розміщений поряд 60294 боці низького тиску, при цьому факультативно ущільнення валу є безконтактним ущільненням Особливістю ущільнення валу є і те, що радіальний бік високого тиску є ЗОВНІШНІМ радіальним боком, канал виконаний у штовхаючій муфті та/або додатково містить додаткове ущільнення Оподібної форми, яке розташовано між штовхаючою муфтою та ущільнювальним елементом, при цьому додаткове О-подібне ущільнення розміщено в каналі у вигляді половинки голубиного хвоста Особливістю ущільнення валу є і те, що газ накачується в ущільнення на боці високого тиску ущільнення та/або бік низького тиску має вихід в атмосферу Згадана задача вирішується і у пристрої для розміщення ущільнення валу, який, як і відомий пристрій для розміщення ущільнення валу, містить ущільнювальне кільце, внутрішню муфту і фіксуючий елемент, а, ВІДПОВІДНО до винаходу, ущільнювальне кільце виконано з можливістю розміщення навкруги внутрішньої муфти з гніздом, яке проходить радіально назовні від внутрішньої частини муфти в ущільнювальне кільце, а фіксуючий елемент розміщений у ГНІЗДІ для забезпечення міцного закріплення ущільнювального кільця аксіально та обертально на внутрішній муфті Особливістю пристрою є і те, що гніздо проходить по суті через внутрішню муфту Особливістю пристрою є і те, що гніздо проходить через ущільнювальне кільце і внутрішню муфту при з'єднанні їх разом для забезпечення надійного закріплення фіксуючим елементом Особливістю пристрою є і те, що поперечний переріз фіксуючого елементу у радіальній площині має форму половинки місяця Особливою пристрою є і те, що внутрішня муфта включає фланцеву частину, що проходить, радіально назовні без кожухової частини, яка проходить аксіально назовні від фланцевої частини Особливістю пристрою є і те, що ущільнення валу мстить ущільнювальний елемент, встановлений коаксиально відносно до обертового ущільнювального кільця, для утворення первинного ущільнення між його протилежними поверхнями, щоб по суті запобігти потоку рідини поперек первинного ущільнення від радіального боку високого тиску до радіального боку низького тиску, причому ущільнювальний елемент переміщується аксиально до обертового кільця за допомогою зміщуючого засобу між штовхаючою муфтою, з'єднаною з ущільнювальним елементом, та ущільнювальним кожухом з вторинним ущільненням, утвореним між ними, за допомогою ущільнювального елементу, розміщеного в каналі в частині на радіальному боці низького тиску, при цьому факультативно ущільнення валу є безконтактним ущільненням Особливістю пристрою є і те, що радіальний бік високого тиску є ЗОВНІШНІМ радіальним боком, канал виконаний у штовхаючій муфті та/або додатково містить додаткове ущільнення О-подібної форми, яке розташовано між штовхаючою муфтою та ущільнювальним елементом, при цьому додаткове О-подібне ущільнення розміщено в каналі у вигляді половинки голубиного хвоста Особливістю пристрою є і те, що газ накачується в ущільнення на боці високого тиску ущіль 8 нення та/або бік низького тиску мас вихід в атмосферу ВІДПОВІДНО ДО першого аспекту цього винаходу запропоновано ущільнення валу, щовключає ущільнювальний елемент, який примикає до обертового ущільнювального кільця, встановленого на внутрішній муфті, гніздо для розташування навколо валу, що проходить зсередини муфти назовні в ущільнювальне кільце, та фіксуючий елемент, призначений для встановлення у ГНІЗДІ, щоб міцно закріпити ущільнювальне кільце аксіально та обертально на муфті ВІДПОВІДНО ДО другого аспекту цього винаходу запропоновано пристрій для розміщення ущільнення валу, що складається з ущільнювального кільця, муфти валу та фіксуючого елементу, де ущільнювальне кільце призначено для встановлення навколо муфти валу для того, щоб визначити гніздо, що проходить назовні зсередини муфти валу в ущільнювальне кільце, і фіксуючий елемент, призначено для встановлення в гніздо, щоб міцно закріпити ущільнювальне кільце аксіально та обертально на внутрішній муфті Перевага полягає в тому, що діаметр поверхонь первинного ущільнення може бути збільшений, адже простір по радіусу більш не займає аксіально-фіксуюча муфта, яка раніше використовувалася для осьової фіксації обертового кільця, та/або корпусна (оточуюча) частина внутрішньої муфти, що простягається вздовж осі поза ЗОВНІШНІМ діаметром первинного ущільнення, звідки штирі пускають в рух та/або аксіально фіксують обертове кільце Більш ТОГО, ОСКІЛЬКИ фіксуючий елемент проходить через поверхню обертового кільця, що простягається вздовж осі, цей винахід може застосовуватися до двосторонніх обертових ущільнювальних кілець Цей винахід може встановлюватися з метою модифікації у вже існуюче ущільнення валу Звичайно є декілька, наприклад, три, фіксуючих елементи, встановлених у ВІДПОВІДНИХ гніздах в ущільненні валу Крім того, гнізда можуть наскрізь проходити через внутрішню муфту У цьому випадку допускне кільце, розташоване навколо валу, утримує фіксуючий елемент у ГНІЗДІ БІЛЬШ прийнятно, гніздо робиться в кільці/муфті коли зазначені деталі зафіксовані разом для того, щоб забезпечити надалі надійне скріплення фіксуючим елементом, Корисно, коли фіксуючий елемент має форму половинки місяця Це забезпечує більш плавне прикладення сил, що зменшує незрівноважені сили, які діють в ущільненні валу Більш прийнятно, муфта має фланцеву частину, яка йде радіально назовні, але не має кожухової частини, що проходить вздовж осі з зовнішньої частини зазначеної фланцевої частини Таким чином, більше порівняно з попередньою технікою ущільнення може бути приміщено до того самого корпусу, не використовуючи аксіальної фіксуючої муфти Під час звичайного робочого періоду відбувається пуск турбокомпресора, та силова установка забезпечує початок обертання валу На початковій стадії роботи - стадії прогріву - швидкості обертання валів можуть бути вельми низькими Як прави 60294 ло, для підтримки валу в його двох радіальних та одному упорному підшипнику використовується масло Масло нагрівається в масляних насосах, а також поглинає теплоту, що виділяється в підшипниках компресора Масло разом з турбулентністю та стисненням робочого газу, в свою чергу, нагріває компресор По досягненні повної робочої швидкості компресор досягає з плином часу певної підвищеної рівноважної температури При вимиканні обертання валу припиняється, та компресор починає холонути В цій ситуації різні компоненти компресора охолоджуються з різною швидкістю і, що важливо, вал стискається температурою, що знижується, зі швидкістю, іншою ніж корпус компресора Попередні здійснення вторинного ущільнення можна знайти, наприклад, в Патентах США №№ 4,768,790, 5,058,905 або 5,071,141 Для позначення згаданого явища в цій галузі техніки часто використовується термін "зависання ущільнювальної поверхні" При повторному пуску компресора часто спостерігається дуже великий витік робочого газу, та в цій ситуації ущільнення опирається всім спробам знов досягнути його герметизації В цьому випадку ущільнення повинно бути усунене та замінене при значних витратах часу та втратах через припинення виробництва В US 5,370,403 та ЕР-А-0,519,586 описуються методи послаблення зависання ущільнювальної поверхні, що полягають у спробах запобігти переміщенню вторинного ущільнення Мета цього винаходу полягає і в представленні ущільнення валу з покращеними характеристиками ущільнення при його роботі в режимі динамічних перехідних процесів, а також під час підвищення/зменшення тиску та у стані спокою Більш прийнятно, цей винахід застосовується в ущільненні валу, де ущільнювальний елемент встановлено коаксиально відносно до ущільнювального кільця, формуючи первинне ущільнення між протилежними поверхнями названих деталей, яке значною мірою перешкоджає протіканню газу через первинне ущільнення з радіального боку високого тиску до радіального боку низького тиску, причому ущільнювальний елемент прямує вздовж осі у напрямі до обертового кільця під дією зміщуючих пристроїв, що діють між штовхаючою муфтою, з'єднаною з ущільнювальним елементом, та ущільнювальним кожухом, а вторинне ущільнення формується між ними ущільнювальним елементом, розташованим в каналі в частиш на радіальному боці низького тиску Наявність елементу вторинного ущільнення в частині, радіально віддаленій від джерела високого тиску, забезпечує те, що первинне ущільнення швидко створює ефективний бар'єр Далі, коли ущільнення розпочинає роботу, проблема зависання ущільнювальної поверхні значною мірою зменшується або навіть повністю усувається Винахідник вважає, що вдосконалення має місце, коли елемент вторинного ущільнення ковзає в осьовому напрямі під час пуску установки, елемент ущільнення фрикційно взаємодіє з штовхаючою муфтою та поверхнями корпуса, змінюється балансний діаметр ущільнення валу, залежно від того, де відбувається фрикційна взаємодія Отже, завдяки тому, що ущільнювальний елемент роз 10 міщено на боці низького тиску, балансний діаметр змінюється таким чином, що змикаюча сила в первинному ущільненні зростає Як правило, тертя між корпусом та муфтою штовхача відрегульовано за рівноважним балансним діаметром ущільнення валу Даний винахід є особливо застосовним до безконтактних ущільнень Більш прийнятно, штовхаюча муфта являє собою L-подібну деталь, окрему від ущільнювального елементу Пружина (зміщуючий пристрій) діє між корпусом та одним боком L-подібноі муфти, паралельним тильній поверхні ущільнювального елементу Вторинне ущільнення сформовано між поверхнею корпуса та іншим боком L-подібноі муфти Більш прийнятним є те, щоб інший бік муфти знаходився радіально всередині корпуса Що корисно, додаткове ущільнення забезпечується О-подібним ущільненням між штовхаючою муфтою та ущільнювальним елементом, де таке О-подібне додаткове ущільнення розміщено в каналі у вигляді половинки голубиного хвоста Як правило, додаткове О-подібне ущільнення знаходиться між штовхаючою муфтою та ущільнювальним елементом у вирізі квадратної форми або каналі "голубиний хвіст" у муфті Канал "голубиний хвіст" часто використовується так, що О-подібне ущільнення надійно встановлюється в ущільнення Однак, під час зупинника (припинення роботи) ущільнення, часто ущільнення виштовхується з каналу через зростання тиску в каналі "голубиний хвіст", ЯКИЙ ІНШИМ ЧИНОМ не може бути продуто Більш прийнятна форма "половинка голубиного хвоста" дозволяє О-подібному ущільненню здійснювати обмежене переміщення, в результаті чого тиск знаходить вихід з каналу Зважаючи на дуже високу величину вартості, пов'язану з демонтажем ущільнення, це конструктивне рішення є особливо ВИГІДНИМ Тепер будуть описані більш прийнятні втілення цього винаходу з посиланням на такі креслення фіг 1 поперечний переріз верхньої половини безконтактного ущільнення ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО винаходу, фіг 2 переріз вздовж лінії А-А на фіг 1, фіг 3 схематичне подання первинного ущільнення за цим винаходом із накладеним профілем тиску, фіг 4 зображує перший з альтернативних варіантів конструкції вторинного ущільнення, фіг 5 зображує другий з альтернативних варіантів конструкції вторинного ущільнення Винаходом передбачене ущільнення валу 1 навколо валу 2 Часто два ущільнення валу (не показано) розташовують послідовно разом з другим (нижче) ущільненням, що формує резервування першого ущільнення валу компресора, турбіни або іншого обладнання, що перебуває під тиском Ущільнення 1 включає обертове ущільнювальне кільце 10, встановлене навколо валу 2 радіально назовні від внутрішньої муфти 11, що розташовується навколо валу 2 Внутрішня муфта 11 з'єднана для обертання та осьової фіксації з валом 2, а ущільнювальне кільце 10 з'єднане для обертання з внутрішньою муфтою 1 і за допомогою декількох фіксуючих 12 11 60294 елементів 12, кожен з яких проходить через відпогаз як правило є чистим (нешкідливим) і тому привідне гніздо, утворене суміщеними пазами в ущідатним для викидання в атмосферу, у той час як льнювальному КІЛЬЦІ 10 та внутрішній муфті 11 робочий газ в обладнанні таким не є, і його витік Внутрішня муфта 11 має фланцеву частину трубою спрямовується для спалювання (у факелі) Фіксуючі елементи 12 також перешкоджають Високий тиск розповсюджується через ущільосьовому переміщенню ущільнювального кільця нювальну поверхню ущільнювального елементу 10 Гніздо виконується в муфті/кільці одночасно, 14 та навколо його тильної поверхні Вторинне щоб забезпечити надійне суміщення пазів на ВІДущільнення призначене для відвертання проникПОВІДНИХ деталях нення високого тиску навколо ущільнювального елементу 14 Допускне кільце 18 розташоване навколо валу 2 між фіксуючими елементами 18 та валом 2 Перше вторинне ущільнення сформовано ОЯк показано на фіг 2, фіксуючі елементи 18, подібним ущільненням 20 між штовхаючою муфбільш прийнятно, мають форму половинки місяця тою 17 та направленим радіально всередину виЦе зменшує сили, що обертають, які розбалансоступом корпуса 19 На фіг 4 та 5 зображено альтевують ущільнення валу рнативні варіанти конструкції першого вторинного ущільнення На фіг 4 показано перший варіант, де Таке розташування ущільнювального кільця перше вторинне ущільнення сформовано О10 на внутрішній муфті забезпечує менший ЗОВНІподібним ущільненням 20а та опорним кільцем ШНІЙ діаметр первинного ущільнення порівняно з 20Ь Опорне кільце 20Ь може вироблятись, наприпопередніми відомими ущільненнями, які забезпеклад, з тефлону, воно знаходиться на боці низькочують таку саму ущільнювальну дію Таким чином, го тиску каналу 21 На фіг 5 показано другий альнапруги, що виникають в ущільненні 1, є меншими, тернативний варіант, коли перше вторинне ущільвага ущільнення менша і, отже, витік з ущільнення нення сформовано пружним полімерним ущіль1 зменшено ненням 20 Обертально-нерухомий ущільнювальний елемент 14 встановлено безпосередньо на ущільнюО-подібне ущільнення 20 знаходиться в каналі вальне кільце 10 Первинне ущільнення форму21, зробленому у краї L-подібноі штовхаючої муфється між ущільнювальними поверхнями, що проти 17, що простягається вздовж осі О-подібне стягаються радіально, ущільнювального кільця 10 ущільнення здійснює ущільнення проти поверхні та ущільнювального елементу 14, які знаходяться радіального виступу корпуса 19, що простягається одна проти одної Ущільнювальна поверхня ущівздовж осі Суміжні поверхні штовхаючої муфти 17 льнювального елементу 14, яка має неглибокі зата радіального виступу корпуса 19 істотно простяглиблення, взаємодіє з іншою поверхнею, в регаються вздовж лінії у рівноважного балансного зультаті чого досягається необхідне розділення діаметру ущільнення, працюючого в режимі рівноущільнювальних поверхонь Звичайно ж, заглибваги Оскільки бік штовхаючої муфти розміщено лення можуть бути зроблені (в альтернативному радіально всередину від радіального виступу корваріанті) на ущільнювальному обертовому КІЛЬЦІ пуса 19, фрикційне зчеплення О-подібного ущіль10 (як зображено на фіг 3) нення веде лише до зменшення балансного діаметру, оскільки зазначене фрикційне зчеплення Більш прийнятні варіанти заглиблень більш має місце або на рівні, або всередині рівноважного докладно наведені в нашій заявці, що також розбалансного діаметру Зменшення діючого балансглядається патентним відомством РСІ7ІВ94/00379, ного діаметру збільшує змикаючу силу в первинподаній 16 листопада 1994, та більш прийнятні ному ущільненні варіанти виконання заглиблення включено сюди посиланням Ущільнювальний елемент 14 часто Приклад Ущільнення валу, що забезпечує роблять з графіту або іншого підхожого матеріалу ущільнення 115мм валу під тиском ЮОбар Рівноважний балансний діаметр встановлено дорівнюУщільнювальний елемент 14 зміщений вздовж ючим 150,8мм, при цьому змикаюча сила, що виосі до ущільнювального кільця 10 за допомогою никає в первинному ущільненні, сягає від 400 до пружинного пристрою 15 (який зображено частко500Н О-подібне ущільнення першого вторинного во пунктирними ЛІНІЯМИ) Ущільнювальний елеущільнення 20 має радіальний розмір близько мент 14 може обмежено переміщатися вздовж осі 3,5мм (нове) Якщо фрикційне зчеплення з ОПружинний пристрій 15 як правило складається з подібним ущільненням 20 веде до збільшення дідекількох (наприклад, шести) пружин, розташоваючого балансного діаметру під час ковзання з Оних навколо валу 2 Пружини 15 діють з силою, подібним ущільненням 20, тобто ситуація, що відвідносно невеликою (як правило близько 50Н) поповідає попередній технологи, балансний діаметр рівняно з розділяючими силами, які діють в праміг би бути збільшеним максимум до 157,8мм При цюючому ущільненні, однак вона є достатньою цьому балансному діаметрі результуюча розмикадля того, щоб за умов відсутності тиску привести юча сила в первинному ущільненні сягає приблизущільнювальні поверхні у контакт Пружина 15 діє но 12000Н У цьому прикладі припускається той через L-подібну штовхаючу муфту 17 так, що випадок, коли О-подібне ущільнення 20 не перетильна поверхня ущільнювального елементу 14 міщується в каналі 21 Як правило, О-подібне ущіпрямує вздовж осі у напрямі до ущільнювального льнення 20 перемістилося б при більш низькому кільця 10 тиску, однак знову результуюча розмикаюча сила Пружина 15 діє на направлений радіально була б більшою від сили, що змикає, з якої діють всередину виступ корпуса 19 ущільнення 1 пружини (вона як правило дорівнює величині блиГаз під високим тиском подається від корпуса зько 50Н) 19 до радіально зовнішнього краю ущільнювального кільця Ю т а ущільнювального елементу 14 Цей Це проілюстровано фіг 3, де схематичний 14 13 60294 профіль тиску зображено поверх первинного ущізнову породить тенденцію до збільшення змикаюльнення валу 1 Відстань між ущільнювальним чої сили, що виникає в первинному ущільненні кільцем 10 та ущільнювальним елементом 14 збіУ варіанті втілення винаходу, що його проілюльшена задля ілюстративних цілей Стрілка ЗО стровано, показано О-подібне ущільнення 20 в вказує джерело високого тиску на зовнішньому каналі 21 Його може бути доповнено опорним діаметрі ущільнення кільцем, наприклад, виробленим з тефлону, на боці низького тиску каналу 21 ЛІНІЯ а вказує профіль тиску, що його створює ущільнення 1, яке працює в усталеному режимі Додаткове вторинне ущільнення також форНайвищий тиск створюється на радіально внутрімується між тильною поверхнею ущільнювального шньому краю заглиблень (зображених для цього елементу 14 та боком штовхаючої муфти 15, що випадку на ущільнювальному КІЛЬЦІ 10), його ілюспростягається радіально О-подібне ущільнення 24 трує ЛІНІЯ d Як можна бачити, цей тиск перевищує розташовується в каналі 25, зробленому в штоввисокий тиск, вказаний у точці f, в усталеному рехаючій муфті 15 (або же, альтернативно, цей кажимі - ЛІНІЯ а Для усталеного режиму балансний нал може бути зроблено на тильній поверхні ущідіаметр вказано ЛІНІЄЮ Є - рівноважний балансний льнювального елементу 14) Канал 25 є каналом діаметр "половинка голубиного хвоста" Така форма каналу 25 запобігає зростанню тиску в каналі 25, яке, в ЛІНІЯ b ілюструє цей винахід, вказуючи пропротивному випадку, призвело б до виштовхуванфіль тиску під час пуску установки Оскільки баланя О-подібного ущільнення 24 з каналу 25 при нсний діаметр зменшено, змикаюча сила, зобрашвидкому падінні тиску в установці або у перебігу жена ЛІНІЄЮ Ь, більша за тиск в усталеному режимі інших перехідних процесів Така форма каналу 25 (ЛІНІЯ а), тому що відстань між ущільнювальним може вигідно використовуватися в усіх корпусах кільцем 10 та ущільнювальним елементом 14 меущільнень валів, які використовують аналогічно нша Таким чином, ущільнення переходить до розташоване вторинне ущільнення усталеного режиму роботи, незалежно від фрикційного зчеплення О-подібного ущільнення 20 Звичайно же додаткове вторинне ущільнення може мати стандартну конструкцію каналу (не поЛІНІЯ С ілюструє попередню технологію, коли казано), але це не є більш прийнятним О-подібне ущільнення залипає та збільшує балансний діаметр, що створюється при пуску Оскільки Альтернативний ущільнювальний пристрій, змикаюча сила ніколи не перевищує розмикаючу зображений на фіг 4 та 5, також може використосилу (Н Р), ущільнення розкривається, та як видвуватися в інших частинах, де застосовуються Оно, для формування первинного ущільнення не подібні ущільнення, як у проілюстрованих варіанстворюється достатньої сили тах втілення винаходу Пружне тефлонове Uподібне ущільнення, зображене на фіг 5, часто У варіантах втілення винаходу (не показано), використовується завдяки його гарним характериколи високий тиск спостерігається радіально всестикам в режимі зменшення тиску редині рівноважного балансного діаметру, еквівалентне О-подібне ущільнення першого вторинного Як зазначалось вище, вздовж валу 2 можуть ущільнення може розташовуватися в каналі в часвикористовуватися ПОСЛІДОВНІ ущільнення 1, притині, що знаходиться радіально зовні рівноважного чому друге ущільнення 1 є опорним для першого балансного діаметру В цьому випадку фрикційне При необхідності може використовуватися одне чи зчеплення О-подібного ущільнення буде намагадекілька додаткових ущільнень вздовж валу тись збільшити діючий балансний діаметр, що Фіь І 15 60294 16 Фіг. З Фіг. 4 Комп'ютерна верстка О Гапоненко Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119