ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Торцовое уплотнение вращающегося вала 1 состоит из аксиально-неподвиж-ного уплотнительного кольца 2, установленного в корпусе 3 (рис.1) или на валу 1 (рис.2), и аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4, установленного на валу 1 (рис.1) или в корпусе 3 (рис.2). Уплотнительные кольца содержат расположенные попарно друг против друга внутренние 5 и наружные 6 поверхности трения, располо-женные на торцовых кольцевых концентричных поясках, соосных с валом, разгрузоч-ные поверхности 7, расположенные между поясками и образующие разгрузочную полость 8. Внутренние поверхности 5 трения отделяют разгрузочную полость 8 от области высокого давления Рb, а наружные поверхности 6 трения отделяют разгрузоч-ную полость 8 от области низкого давления Рh. Разгрузочная полость 8 сообщена с областью высокого давления каналами, выполненными в виде микроканавок 9 во внутренней поверхности 5 трения одного из уплотнительных колец, в данном случае аксиально-неподвижного кольца 2. Аксиально-подвижное кольцо 4 содержит внутреннюю поверхность 10, расположенную в области высокого давления и обращенную в сторону от кольца 2, смежную поверхность 11, расположенную идентично поверхности 10, и цилиндрическую поверхность 12, также расположенную в области высокого давления и образующую с корпусом 3 (рис. 1) или валом 1 (рис.2) кольцевую дросселирующую щель 13.

Рис. 1 Бесконтактное торцовое уплотнение, разрез.

Рис. 2 Бесконтактное торцовое уплотнение с аксиально-подвижным невращающимся уплотнительным кольцом, разрез.

Сумма площадей проекций смежной поверхности 11 и разгрузочной поверхнос-ти 7 аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость. Силы давления, действующего на внутреннюю поверхность 10, прижимают аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 4 к аксиально-неподвижному уплотнительному кольцу 2, а силы давления, действующего на смежную 11 и разгрузочную 7 поверхности аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4, отжимают его от аксиально-неподвижного уплотнительного кольца 2.

На внутреннюю поверхность 10 аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4 действует высокое уплотняемое давление. Если уплотнение закрыто, т.е. поверх-ности 5 и 6 трения попарно сомкнуты, высокое давление действует также и на смежную 11 и разгрузочную 7 поверхности аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4, так как разгрузочная полость 8 в этом случае отсекается от области низкого давления сомкнутыми наружными поверхностями 6 трения, но сообщена при сомкнутых внутренних поверхностях 6 трения посредством микроканавок 9 с кольцевой полостью между смежной поверхностью 11 аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4 и аксиально-неподвижным уплотнительным кольцом 2 и далее через кольцевую дросселирующую щель 13 с областью высокого давления. Так как сумма площадей проекций смежной 11 и разгрузочной 7 поверхностей аксиально-подвижного уплотнительного кольца 4 на плоскость, перпендикулярную оси вращения вала 1, больше площади проекции внутренней поверхности 10 этого кольца на ту же плоскость при одинаковом высоком давлении, действующем на указанные поверхности, силы, отжимающие кольцо 4 от кольца 2, больше прижимающих, и уплотнение раскрывается, т.е. поверхности 5 и 6 трения попарно размыкаются и между ними образуются торцовые щели. Уплотняемая среда течет из области высокого давления через дросселирующую щель 13, кольцевую полость между смежной поверхностью 11 кольца 4 и кольцом 2, торцовую щель между внутренними поверхностями 5 трения, разгрузочную полость 8 и торцовую щель между наружными поверхностями 6 трения в области низкого давления. Все 3 щели оказывают течению уплотняемой среды большое гидравлическое сопротивление, давление среды в каждой из них резко падает. Давление, действующее на поверхности 7 и 10 кольца 4, становится ниже высокого уплотняемого давления, в то время, как давление, действующее на внутреннюю поверхность 10, остается по-прежнему высоким. Вследствие этого отжимающая сила уменьшается по мере раскрытия уплотнения и сравнивается с прижимающей силой, после чего наступает равновесное состояние, при котором между поверхностями 5 и 6 трения уплотнительных колец установится зазор. Величина этого зазора мала вследствие резкого падения давления на смежной 11 и разгрузочной 7 поверхностях аксиально-подвижного кольца 4 при раскрытии уплотнения, т.е. уплотнение выполняет свои прямые функции, но трение между поверхностями 5 и 6 трения уплотнительных колец 2 и 4 становится чисто жидкостным, что приводит к уменьшению износа уплотнительных колец, повышению надежности и долговечности уплотнения.