УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА ИЛИ ШТОКА ДЛЯ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к уплотнительной технике, а именно, к системам герметизации валов и штоков машин и аппаратов, работающих при высоком давлении.
Известно уплотнение [1], представляющее собой два последовательно расположенных сальника. Набивка в нем сжимается двумя нажимными втулками, причем нажимная втулка, сжимающая пакет набивки, находящийся со стороны уплотняемой полости, является корпусом для пакета набивки со стороны низкого давления. Недостатком данного устройства являются повышенные потери мощности на трение, так как обе части уплотнения работают в режиме затянутой втулки, при котором создаваемое нажимной втулкой давление на набивку больше давления рабочей среды приблизительно в три раза. При этом распределение напряжений в набивке по длине уплотнения весьма неравномерно: максимальные напряжения возникают вблизи нажимной втулки. Кроме того, данная конструкция сложна в эксплуатации - необходима раздельная затяжка пакетов набивки.
Известно также уплотнение [2] (прототип), содержащее корпус, нажимную втулку, пакет набивки, разделенный кольцом на две части. Недостатком данного устройства являются повышенные потери мощности
на трение, поскольку обе части пакета набивки работают в режиме затянутой втулки, отрицательные стороны которого описаны выше.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить боковое давление набивки на вал или шток, следовательно, увеличить долговечность.
Задача решается тем, что уплотнение вала или штока, содержащее корпус, нажимную втулку, два пакета набивки, разделенные между собой кольцом, дополнительно снабжено фиксирующим элементом, предотвращающим перемещение кольца в сторону высокого давления. Для улучшения работы уплотнения (усиления эффекта самоуплотнения) стенка корпуса между дном уплотнения и кольцом выполнена в виде конуса, обращенного большим диаметром к уплотняемой полости, а для инициирования эффекта самоуплотнения дно уплотнения перфорировано и снабжено прокладкой.
Введение фиксирующего элемента приводит к тому, что часть набивки между кольцом и дном работает в режиме самоуплотнения, характеризующимся пониженными потерями на трение, и обеспечивает основной перепад давления уплотняемой среды. Причем, поскольку второй пакет набивки герметизирует уплотняемую среду, прошедшую через первый пакет набивки и имеющую давление, более низкое, чем в уплотняемой полости, то усилие его затяжки соответственно ниже, чем в прототипе. В результате достигается увеличение долговечности путем уменьшения бокового давления набивки на вал или шток за счет использования эффекта самоуплотнения и уменьшения необходимого усилия затяжки уплотнения.
Выполнение стенки корпуса между кольцом и дном уплотнения в виде конуса усиливает эффект самоуплотнения [3], а перфорирование дна и снабжение его прокладкой создает условия для инициирования этого эффекта, поскольку уплотняемая среда проникает через отверстия в дне и давит на прокладку, которая играет роль поршня, сжимающего набивку.
На фиг.1 представлена схема уплотнения.
Конструкция содержит корпус 1, нажимную втулку 2, вал (шток) 3, два пакета набивки 4 и 5, кольцо 6, фиксирующий элемент 7. Дно уплотнения снабжено прокладкой Вив нем выполнены отверстия перфорации 9.
Устройство работает следующим образом.
Уплотняемая среда через отверстия 9 давит на прокладку 8 и сжимает набивку 5, создавая в ней напряжения и, следовательно, условия для герметизации. При этом кольцо 6 прижато к фиксирующему элементу 7 пакетом набивки 4, сжимаемым втулкой 2. Этот пакет герметизирует уплотняемую среду, прошедшую через пакет 5.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Chemie-Ingenieur-Technik, 45 Jg, 1973, №11. Abdichtung von rotierenden Wellen. - E.Emst, s.781, Abbildung Ic.
2. Домашнев А.Д., Хмельнике? В.Л. Сальниковые уплотнения арматуры АЭС. - М.: Атомиздат, 1980. - с.6, рис.1а.
3. Тимошук А.С., Мильченко А.И. О работе сальника с набивкой трапецеидального сечения в условиях незатянутой нажимной втулки. - Л., 1979, деп. в ВИНИТИ, №1050.