КОНТАКТНОЕ КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕПОДВИЖНОГО КОРПУСА Российский патент 1994 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано как контактное кольцевое уплотнение для уплотнения вращающейся трубы относительно неподвижного корпуса.

Известно скользящее кольцевое уплотнение, содержащее пару трения, состоящую из двух уплотнительных колец, вращающегося и неподвижного, одно из которых соединено с корпусом при помощи гибкого компенсатора.

Недостатком известного уплотнения является необходимость дополнительных средств прижатия.

Задачей изобретения является контактное кольцевое уплотнение, в котором бы положение неподвижного кольца пары трения всегда было сцентрировано на вращающемся уплотнительном кольце без постоянного контроля положения несущего устройства, а также чтобы не требовались средства, которые нуждаются в частном контроле.

На фиг. 1 изображено контактное кольцевое уплотнение, в котором вращающаяся труба уплотнена относительно неподвижного корпуса; на фиг. 2 - то же, вариант; на фиг. 3 - контактное кольцевое уплотнение, в котором вращающаяся труба уплотнена относительно двух неподвижных корпусов; на фиг. 4 - то же, вариант; на фиг. 5 - ролик, имеющийся две реборды, в разрезе; на фиг. 6 - неподвижное кольцо с пазами; на фиг. 7 - шарнир в качестве части контактного кольцевого уплотнения, с помощью которого направляющая расположена на корпусе.

Для уплотнения вращающейся вокруг своей продольной оси трубы 1 относительно неподвижного корпуса 2 с трубой 1 соединено вращающееся уплотнительное кольцо 3. С неподвижным корпусом через гибкий компенсатор 4 трубчатой формы соединено неподвижное уплотнительное кольцо 5. Гибкий компенсатор 4 выполнен из газонепроницаемой гибкой ткани. Для удержания уплотнительного кольца 5 относительно уплотнительного кольца 3 на наружной поверхности кольца 5 установлен с возможностью вращения ролик 6, ось вращения которого направлена перпендикулярно оси кольца 5. Ролику 6 придана, по меньшей мере, одна направляющая 7, на которую он опирается. Направляющая 7 расположена наклонно по отношению к оси трубы и неподвижно соединена с корпусом 2. Ролик и направляющая 7 расположены так, что кольцо 5 центрированным образом позиционировано на уплотнительном кольце 3. Для предотвращения движения ролика 6 в плоскости чертежа вверх он снабжен второй направляющей 8, которая проходит параллельно направляющей 7 и также неподвижно соединена с корпусом 2. Для того, чтобы кольцо 5 не только удерживалось центрированным образом по отношению к уплотнительному кольцу 3, но также прижималось к нему, направляющая 7 и при определенных обстоятельствах направляющая 8 расположены под наклоном к оси трубы. При этом направляющие 7 и 8 опускаются от корпуса 2 в направлении кольца 5. Угол относительно горизонтали или оси трубы составляет 15-30^о. В частности, выбирается угол 25^о. Направляющая 7 образует для ролика 6 наклонную плоскость. Составляющая силы тяжести ролика 6, кольца 5 и частично компенсатора 4 прижимает кольцо 5 к кольцу 3. При этом сила прижатия имеет такую величину, что можно отказаться от дополнительных соединительных средств. На противолежащей стороне компенсатора 4 расположена такого же рода конструкция, состоящая из таких же направляющей 7, ролика 6 и при определенных обстоятельствах дополнительной направляющей 8. В контактном кольцевом уплотнении можно обходиться лишь одной направляющей 7 по обеим сторонам.

Направляющая 7 может быть расположена осепараллельно, т.е. здесь горизонтально - направляющая 9. Параллельно направляющей 9 может располагаться вторая горизонтальная дополнительная направляющая 10. При использовании горизонтальной направляющей 9 и дополнительной направляющей 10 необходимо вводить дополнительное средство для прижатия кольца 5 к уплотнительному кольцу 3. Может быть использована оснащенная механическими пружинами скобка или пружинная скобка 11.

С помощью контактного кольцевого уплотнения может быть уплотнена вращающаяся труба 1 относительно двух неподвижных корпусов 2 и 12. С трубой 1 соединено надетое на нее уплотнительное кольцо 3, вращающееся вместе с трубой 1. С корпусом 2 через гибкий компенсатор 4 соединено уплотнительное кольцо 5, торцовая поверхность которого прижата к торцовой поверхности уплотнительного кольца 3. Соответственно с вторым корпусом 12 через второй гибкий компенсатор 13 соединено уплотнительное кольцо 14. Торцовая поверхность кольца 14 прилегает к торцовой поверхности кольца 3. Для удержания колец 5 и 14 и гибких компенсаторов 4 и 13 перпендикулярно на наружной поверхности кольца 3 расположены с возможностью вращения ролик 6 и соответственно на наружной поверхности второго кольца 14 второй ролик 15. Первый ролик 6 опирается внизу на первую горизонтальную направляющую 7, расположенную параллельно оси трубы вне компенсатора 4 и соединенную с первым корпусом 2. Соответственно второй ролик 15 опирается внизу на вторую горизонтальную направляющую 16, соединенную с вторым корпусом 12. Направляющим 7 и 16 приданы параллельные дополнительные направляющие 10 и 17 соответственно.

Направляющие 9 и 16 могут соответственно проходить от первого корпуса 2 и второго корпуса 12, и они могут соединяться с обоими корпусами 2 и 12, если не приходится ожидать движения обоих корпусов 2 и 12 относительно друг друга, что может вызываться за счет их различных тепловых расширений. Расстояние между обеими направляющими 9 и 16 может тогда выбираться таким, чтобы первая направляющая 9 образовала с дополнительной направляющей 17 второго ролика 15 одну направляющую. В качестве верхней дополнительной направляющей 10 первого ролика 6 может располагаться на надлежащем расстоянии над первой направляющей 9 третья направляющая. При использовании горизонтально проходящих направляющих 9, 16 и дополнительных направляющих 10, 17 ролики 6 и 15 служат лишь для центрированного удержания обоих колец 5 и 14. Для их прижатия к уплотнительному кольцу 3 предусматриваются, например, U-образные скобки 18. На противолежащей роликам 6 и 15 стороне сопряженных колец 5 и 14 и компенсаторов 4 и 13 расположены такого же вида ролики 6 и 15 и такого же вида направляющие 9, 16 и при определенных обстоятельствах дополнительные направляющие 10 и 17.

Для того, чтобы при контактном кольцевом уплотнении для прижатия обоих сопряженных колец 5 и 14 к уплотнительному кольцу 3 не требовались скобки 18, первый ролик 6 опирается на наклонную первую направляющую 7, которая опускается в направлении уплотнительного кольца 3. Соответственно второй ролик 15 опирается на вторую наклонную поверхность 19, которая также опускается в направлении уплотнительного кольца 3. Составляющие сил тяжести роликов 6 и 15 являются достаточными для того, чтобы прижимать оба кольца 5 и 14 в противоположных направлениях к уплотнительному кольцу 3. Для направления роликов 6 и 15 каждому ролику может придаваться соединенная с соответствующим корпусом 2, 12, дополнительная направляющая 8, 20.

Направляющие 7 и 19, а также дополнительные направляющие 8 и 20 проходят соответственно с наклоном относительно друг друга. На противолежащей стороне колец 5 и 14 и компенсаторов 4 и 13 расположены ролики 6 и 15, а также направляющие 7 и 19 и при определенных обстоятельствах дополнительные направляющие 8 и 20. Кольца 5 и 14 соединены с корпусами 2 и 12 через гибкие компенсаторы 4 и 13.

Ролик 6 может быть выполнен с одной ребордой 21 и 22 по обеим сторонам. Ролик 6 проходит по нижней направляющей 7 круглого поперечного сечения. За счет дополнительной направляющей 8 круглого поперечного сечения над роликом 6 предусматривается подъем pолика 6 с направляющей 7. Реборды 21, 22 предохраняют ролик от соскальзывания с направляющей 7 или с направляющих 7 и 8. Если необходимо предотвратить соскальзывание лишь в одном направлении, то достаточна односторонняя реборда 22 на ролике 6. Для того, чтобы для ролика 6 оставался малый люфт для движения, диаметр обкатывания ролика 6 должен быть немного меньше, чем расстояние между направляющей 7 и дополнительной направляющей 8. Точно так же расстояние а между двумя ребордами 21 и 22 ролика 6 должно быть немного больше, чем диаметр направляющей 7 и дополнительной направляющей 8. За счет этого обеспечивается боковой люфт для движения ролика 6.

Для приема средства для скольжения или смазочного средства, что обеспечивает возможность особенно хорошего газонепроницаемого уплотнения, на кольце 5 на обращенной к уплотнительному кольцу 3 стороне расположены пазы 23. Пазы 23 проходят, например, под наклоном к диаметру кольца 5. Они не соприкасаются с краем кольца 5.

Направляющие 7, 15 могут соединяться с корпусами 2, 12 с помощью шарнира 24, за счет чего может варьироваться наклон вниз направляющих 7, 15. Шарнир 24 состоит из выполненного на направляющей 7 плоского корпуса 25, соединенного с помощью оси 26 в качестве оси вращения с выполненной на корпусе 2 деталью 27 в форме штанги. В корпусе 25 выполнена щель 28, имеющая форму дуги окружности, охватывающей ось 26. В щель 28 входит неподвижно соединенный с деталью 27 фиксирующий винт 29. Наклон направляющей 7 может регулироваться бесступенчатым образом, при этом направляющая 7 фиксируется винтом 30. Дополнительная направляющая 8 при определенных обстоятельствах может неподвижно соединяться с направляющей 7 на требуемом расстоянии.

При тепловом расширении трубы 1, следствием чего является перемещение уплотнительного кольца 3 в осевом направлении, совместно увлекается прижатое к уплотнительному кольцу 3 кольцо 5. При этом ролики 6 перемещаются по направляющим 7. За счет системы ролик - направляющая ролики 6 в любом положении находят одинаково хорошую поддержку. Требующий затрат дополнительный подвод подъемного устройства после обусловленного теплом осевого перемещения уплотнительного кольца и сопряженного с ним кольца не является необходимым. Тем самым отпадают также требующиеся в иных случаях для такого дополнительного подвода устройства с моторным приводом. Сопряженное кольцо и компенсатор удерживаются с экономией места. Кроме того, без дополнительного подвода подъемного устройства постоянно имеется оптимальная точка поддерживания.

Контактное кольцевое уплотнение для уплотнения вращающейся трубы 1 относительно двух неподвижных корпусов 2, 12 соответствует зеркально-симметричному удвоению контактного кольцевого уплотнения для одной трубы и одного корпуса. К единственному уплотнительному кольцу 3 единственной трубы 1 примыкают по обеим сторонам сопряженные кольца 5, 14, соединенные через компенсаторы 4, 13 с корпусами. Такое контактное кольцевое уплотнение предпочтительно может использоваться в том случае, когда требуется отделить друг от друга два газовых потока. При этом при сжигании, в частности, речь может идти о подводимом газе и об отводимом газе.

При расположении направляющих с наклоном относительно направления оси вращающегося уплотнительного кольца 3 со спуском от корпуса 2 к уплотнительному кольцу 3 для роликов 6 образуется наклонная плоскость. За счет этого на ролики 6 постоянно воздействует направленная в сторону уплотнительного кольца 3 составляющая силы тяжести. За счет этой силы кольцо 5 прижимается к уплотнительному кольцу 3. Наклон может быть от 15 до 40^о, в частности 25^о, относительно горизонтали, тогда составляющая силы тяжести является достаточной для того, чтобы газонепроницаемым образом прижимать кольцо 5 к уплотнительному кольцу 3.

С помощью этого средства для прижатия кольца 5 к уплотнительному кольцу 3 достигается от преимущество, что постоянно имеется достаточно большая сила прижатия без использования специальных средств прижатия, таких, как механические пружины, пневматические или гидравлические цилиндры, функцию которых нужно было бы непрерывно контролировать. Не требуются также никакие дополнительные устройства, такие, например, как компрессоры, которые были бы необходимыми для работы гидравлических цилиндров.

При параллельных направляющих 9, 10, по которым перемещается один ролик 6, и расположении в качестве дополнительной направляющей 17 так, что ролик 6 направляется между обеими направляющими, ролик 6 в соединении с обеими направляющими образует предохранение от проворота для кольца 5. Кольцо 5 не может, следовательно, вращаться за счет воздействующих снаружи сил вокруг своей оси. Тем самым исключается также то, что компенсатор будет поврежден или даже разрушен за счет такого движения, а именно вращение кольца 3 могло бы приводить к тому, что компенсатор 4 разрывался.

Ролик 6, снабженный ребордой, при возникающих радиальных перемещениях кольца 5 не может быть отжат в сторону с направляющей. При использовании лишь одной реборды 21 ролик 6 удерживается в одном направлении радиально по отношению к кольцу 5. При использовании двух реборд 21, 22 он помимо этого удерживается в противоположном направлении. Тем самым достигается то преимущество, что ролик 6 не может подниматься или удаляться с направляющей не только при вращательных движениях кольца 5, но также при его радиальных боковых перемещениях.

Таким образом, повышается надежность уплотнения и исключаются дорогостоящие средства прижатия уплотнительных колец и его контроля.

Сущность изобретения: пара трения выполнена в виде вращающегося уплотнительного кольца и неподвижного уплотнительного кольца, соединенного с корпусом гибким компенсатором для компенсации изменений длины вращающейся уплотняемой трубы. Направляющая закреплена на неподвижном корпусе. Ролик расположен на наружной поверхности неподвижного кольца. Ось вращения ролика расположена перпендикулярно оси неподвижного кольца и с возможностью перемещения по направляющей. Вращающееся кольцо соединено с вращающейся трубой и расположено на ней. 8 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. КОНТАКТНОЕ КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ТРУБЫ ОТНОСИТЕЛЬНО НЕПОДВИЖНОГО КОРПУСА, содержащее пару трения в виде вращающегося уплотнительного кольца и неподвижного уплотнительного кольца, соединенного с корпусом при помощи гибкого компенсатора для компенсации изменений длины вращающейся уплотняемой трубы, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одной направляющей, закрепленной на неподвижном корпусе, и по меньшей мере одним роликом, расположенным на наружной поверхности неподвижного уплотнительного кольца, с осью вращения, расположенной перпендикулярно к оси последнего и с возможностью перемещения по направляющей, а вращающееся уплотнительное кольцо соединено с вращающейся трубой и расположено соосно с ней. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным неподвижным уплотнительным кольцом, соединенным с вторым корпусом при помощи гибкого компенсатора и прилегающим к противоположной торцевой поверхности вращающегося уплотнительного кольца для уплотнения трубы относительно двух корпусов. 3. Уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что направляющая расположена с наклоном к оси вращающегося уплотнительного кольца с образованием для роликов наклонной плоскости. 4. Уплотнение по пп.1 - 3, отличающееся тем, что ролик с одной или двух сторон выполнен с ребордой для направления ролика по направляющей. 5. Уплотнение по п.4, отличающееся тем, что при выполнении уплотнения с двумя направляющими, расположенными по обе стороны ролика, расстояние между направляющими больше диаметра обкатывания ролика. 6. Уплотнение по п.4 или 5, отличающееся тем, что при выполнении ролика с двумя ребордами расстояние между ребордами больше ширины направляющей. 7. Уплотнение по пп.1 - 6, отличающееся тем, что на торцевой поверхности неподвижного уплотнительного кольца, обращенной к вращающемуся уплотнительному кольцу, выполнены пазы для приема смазочного средства или средства для скольжения. 8. Уплотнение по п.7, отличающееся тем, что пазы равномерно распределены по поверхности неподвижного уплотнительного кольца и расположены под углом к диаметру кольца. 9. Уплотнение по пп.1 - 8, отличающееся тем, что направляющая соединена с неподвижным корпусом через шарнир.