ЩЕЛЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Заявляемая полезная модель относится к машиностроению, а именно к области уплотнительной техники, и может быть использована в конструкциях различных лопастных машин, например центробежных насосов, компрессоров и пр.
Известно щелевое уплотнение вала, в котором в проточке корпуса концентрично валу установлено плавающее кольцо с образованием между ними щели.
При этом плавающее кольцо опирается о торец корпуса, образуя с ним торцовый стык, а со стороны, противоположной торцовому стыку, между плавающим кольцом и корпусом установлена пружина, выполненная в виде кольцевого упругого элемента, в котором выполнены дросселирующие отверстия [Патент РФ на изобретение №2138716, МПК F16J 15/44, опубл. 27.09.1999].
Недостатком известного уплотнения является низкая надежность вследствие отсутствия элементов, фиксирующих кольцо от проворачивания.
В качестве прототипа выбрано щелевое уплотнение центробежного насоса с плавающим кольцом, содержащее вращающуюся деталь, невращающуюся деталь с кольцевой проточкой, в которой выполнен упорный торец, а также размещенное в проточке с возможностью радиального перемещения плавающее кольцо и элемент фиксации плавающего кольца от проворачивания в виде расположенного в пазу невращающейся детали выступа с выпуклыми стенками, выполненного за одно целое с плавающим кольцом на наружной поверхности тела вращения кольца [Патент РФ на полезную модель №206997, МПК F16J 15/44, опубл. 06.10.2021].
Недостатком известного технического решения является низкая технологичность конструкции образующих щелевое уплотнение деталей: плавающего кольца (выполнение фиксирующего выступа на поверхности тела вращения приводит к усложнению и удорожанию изготовления, увеличивает расход в стружку дорогостоящего материала типа бронзы БрАЖ9-4), невращающейся детали (ступенчатое выполнение внутренней проточки приводит к усложнению и удорожанию изготовления), крышки (ступенчатое выполнение наружной поверхности приводит к усложнению и удорожанию изготовления).
Задачей, на которую направлена заявляемая полезная модель, является повышение технологичности конструкции составляющих щелевое уплотнение деталей.
Поставленная задача решена тем, что щелевое уплотнение характеризуется тем, что согласно полезной модели оно содержит вращающуюся деталь и невращающуюся деталь с кольцевой проточкой, в которой выполнен упорный торец, а также размещенное в проточке с возможностью радиального перемещения плавающее кольцо, снабженное элементом фиксации от проворачивания в виде выполненного на торце кольца выступа с выпуклыми боковыми стенками, расположенного в ответном пазу крышки с плоскими торцевыми поверхностями, закрепленной к невращающейся детали и закрывающей с торца плавающее кольцо.
Полезная модель иллюстрирована чертежами:
фиг. 1 - фрагмент продольного разреза щелевого уплотнения;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.
Перечень позиций и обозначений на чертежах
1 - вращающаяся деталь (колесо);
2 - невращающаяся деталь (корпус);
3 - кольцевая проточка;
4 - упорный торец;
5 - плавающее кольцо;
6 - крышка;
7 - паз;
8 - выступ;
9 - выпуклые боковые поверхности выступа;
1
2
Z, Z - зазоры;
1
2
П, П - полости.
1
2
1
2
Щелевое уплотнение между вращающейся деталью 1 (далее именуется колесо 1) и невращающейся деталью 2 (далее именуется корпус 2) содержит выполненную в корпусе 2 кольцевую проточку 3 с упорными торцами 4, в которой размещено плавающее кольцо 5, установленное коаксиально колесу 1 в проточке 3 корпуса 2 с радиальным зазором Z, позволяющим кольцу перемещаться в радиальном направлении. Кольцо 5 образует с колесом 1 кольцевой уплотняющий зазор Z, разделяющий полости низкого и высокого давления П, П, соответственно. В дискообразной крышке 6, закрывающей кольцо 5 выполнен паз 7, в котором расположен торцевой выступ 8 плавающего кольца 5. Размеры паза 7 выбраны с возможностью обеспечения радиального перемещения кольца 5 (возможности «плавать»).
Работа бесконтактного щелевого уплотнения происходит следующим образом.
2
1
2
При работе насоса и вращении колеса 1 выступ 8 упирается в поверхность (стенку) паза 7, препятствуя провороту кольца 5, но позволяя ему перемещаться в радиальном направлении под действием подъемной силы, возникающей при перетекании в кольцевом зазоре Z рабочей среды (за счет перепада давления в полостях П, П), обеспечивая компенсацию несоосности и биений колеса 1 относительно корпуса 2 (за счет самоустановки плавающего кольца 5 относительно колеса 1 в радиальном направлении) и создавая условия бесконтактного режима работы щелевого уплотнения.
Во избежание возможности появления вмятин, наклепов и забоин на стенках паза 7 и выступе 8 при соударениях во время начала и окончания работы насоса (а, следовательно, щелевого уплотнения), боковые поверхности 9 выступа 8, обращенные к стенкам паза 7, выполнены выпуклыми.
Проведенные испытания насосов с такими щелевыми уплотнениями подтвердили эффективность выполнения выступа 8 плавающего кольца 5 с выпуклыми боковыми поверхностями 9 и отсутствие вмятин, наклепов и забоин на упорных торцах 4 паза 7 и выступе 8.
Достигаемый технический результат от использования заявляемой полезной модели заключается в повышении технологичности конструкции составляющих щелевое уплотнение деталей.