К.т.н. Тарабрін О.І., к.т.н. Щербак Ю.Г.

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ЗДВОЄНЕ ТОРЦЕВЕ УЩІЛЬНЕННЯ МАСТИЛЬНИХ ПОРОЖНИН РОТОРНИХ МЕХАНІЗМІВ

Торцеві ущільнення мастильних порожнин за принципом роботи розділяють на дві групи: контактні і безконтактні. Контактні ущільнення характеризуються безпосереднім стиканням обертових і нерухомих деталей в районі ущільнювального стику. Вони забезпечують необхідну герметичність мастильних порожнин опор валів роторних механізмів, мають незначні втрати на тертя та необхідну надійність. Конструктивні схеми торцевих контактних ущільнень досить різноманітні, що обумовлено різними умовами їх експлуатації та постійним удосконаленням конструкцій [1, 2].

За конструктивним виконанням торцеві ущільнення бувають одинарними, подвійними та здвоєними. При перепадах тиску до 4 МПа, швидкості ковзання до 100 м/с та значних температурах є виправданим використання здвоєного торцевого ущільнення, призначеного для забезпечення необхідної герметичності мастильних порожнин опор валів роторних механізмів.

На рис.1 наведено авторські пропозиції щодо конструктивного виконання здвоєного торцевого ущільнення з підвищеною працездатністю за рахунок удосконалення притискних пристроїв ущільнення [3].

Обертовий вал 1 роторного механізму поєднаний з внутрішнім кільцем 2 контактного сепаратора за допомогою втулки-фіксатора 3. Зовнішнє кільце 4 контактного сепаратора, насаджене на внутрішнє кільце 2, має більший, ніж кільце 2, осьовий розмір та може пересуватися в осьовому напрямку. Кожна торцева поверхня зовнішнього кільця 4 контактує з відповідними поверхнями ущільнювальних кілець 5, а ті, в свою чергу, з робочими поверхнями проміжних кілець 6. Зовнішнє кільце 4 контактного сепаратора та ущільнювальні кільця 5

розміщені в центральному сепараторі ущільнення, що складається із лівого 7 (відповідно до зображення на рис. 1) та правого 8 елементів. Елементи 7 і 8, зовнішнє 4 і внутрішнє 2 кільця контактного сепаратора та ущільнювальні кільця 5 утримуються в зібраному вигляді за допомогою гвинта-фіксатора 9. На похилих поверхнях проміжних кілець 6, що виконані під кутом 45° відносно осі обертання вала 1 механізму, розміщені притискні елементи у вигляді основ 10, на які нанесено пружний дротовий ворс 11. Притискні елементи кінцями пружного дротового ворсу 11 спираються на похилі поверхні закладних шайб 12, одна з яких стикується з торцевою кришкою 13 механізму, а друга з торцевою кришкою 14 ущільнення. На похилих поверхнях закладних шайб 12 нанесено штучну шорсткість у вигляді хаотично спрямованих рисок з найбільшою висотою нерівності, що складає 0,03...0,1 мм (на кресленнях не показано). Для запобігання перетікання робочого середовища крізь ділянки розташування нерухомих елементів в конструкції передбачені відповідні гумові ущільнення (на кресленнях не позначено). За допомогою проставочних втулок 15 та стяжних болтів 16 здійснюється складання окремих елементів здвоєного торцевого ущільнення в єдиний конструктивний вузол.

При обертанні вала 1 механізму рух передається на внутрішнє кільце 2 контактного сепаратора, а надалі зовнішньому кільцю 4 контактного сепаратора та ущільнювальним кільцям 5. Центральний сепаратор, що складається з лівого 4 (відносно зображення на рис. 1) та правого 5 елементів, з’єднує за допомогою гвинта-фіксатора 9 внутрішнє 2 та зовнішнє 4 кільця контактного сепаратора та ущільнювальні кільця 5 в єдиний конструктивний вузол, що обертається разом з валом 1 механізму. Відповідні поверхні ущільнювальних кілець 5 ковзають по робочим поверхням проміжних кілець 6. Натяг в робочих стиках ущільнення забезпечується за допомогою притискних елементів, що складаються із закріплених на похилих поверхнях проміжних кілець 12 основ 10, на які нанесено пружний дротовий ворс 11. Кінці пружного дротового ворсу 11 спираються на похилі поверхні закладних шайб 12, на яких виконано штучну шорсткість (на кресленнях не показано). Наявність штучної шорсткості у вигляді хаотично спрямованих рисок з найбільшою висотою нерівності, що складає 0,03...0,1 мм, дозволяє запобігти прокручуванню проміжних кілець 6. Таким чином забезпечується щільність в робочих стиках роторного механізму.

Запропонована конструкція притискних елементів та схема їх розміщення дозволяє компенсувати можливі експлуатаційні осьові та радіальні переміщення елементів здвоєного торцевого ущільнення за рахунок здатності до самоустановлення в межах передбачених конструктивних зазорів.

Література:

1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Л.А. Кондаков, А.И. Голубев, В.Б. Овандер и др. Под общ. ред. А.И. Голубева, Л.А. Кондакова. – М.: Машиностроение, 1986. – 464 с.

2. Эскин И.Д. Конструкция демпферов и контактных уплотнений роторов авиационных ГТД: Учебное пособие / Под ред. А.И. Белоусова. − Куйбышев: Куйбыш. авиац. ин-т, 1984. – 47 с.

3. Патент на корисну модель № 24431 (UA). Здвоєне торцеве ущільнення / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200703162; Заявл. 26.03.2007; надрук. 25.06.2007. Бюл. № 9.