УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 1994 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уплотнения валов аппаратов в химической промышленности.

Известно сальниковое уплотнение вала, содержащее обойму с сальниковой набивкой, установленную на эластичных уплотнительных кольцах в корпусе (патент Англии N 902452, кл. F 06 J, опублик. 1962).

В этом уплотнении вала обойма с сальниковой набивкой может на эластичных уплотнительных кольцах перемещаться в радиальном направлении в корпусе, что повышает надежность и долговечность герметизации стыка при радиальном биении вала.

Недостаток известного уплотнения вала заключается в наличии инерционной за счет массы обоймы и упругой за счет деформации уплотнительных колец в корпусе сил, которые разбивают сальниковое уплотнение с фиксированной величиной деформации сальниковой набивки, в результате чего в уплотняемом стыке уменьшается удельное давление и нарушается герметичность, что можно обнаружить только визуально во время нахождения обслуживающего персонала в месте утечек опасных продуктов из аппарата.

Известно сальниковое уплотнение вала, в котором уплотнительные эластичные кольца снаружи обоймы в корпусе выполнены полыми, что несколько уменьшает упругую силу, воздействующую в радиальном направлении на обойму за счет деформации более эластичных колец при биении вала в месте установки обоймы, но не исключает полностью отмеченные недостатки (патент Англии N 1223301, кл. F 16 J 15/18, опубл. 1971).

Целью изобретения является повышение надежности путем уменьшения влияния износа уплотнительных элементов и биения вала.

Указанная цель достигается тем, что на торцах обоймы выполнены кольцевые канавки, а уплотнительные элементы выполнены в виде двух эластичных конических втулок с фланцами, размещенными в кольцевых канавках обоймы, при этом уплотнительные втулки обращены меньшими торцами навстречу друг другу и обжаты эластичным браслетом с пружинными кольцами на его краях, причем обоймой, уплотнительными элементами и эластичным браслетом образована герметичная пневмокамера.

Кроме того, уплотнительные элементы и обойма сопряжены через шлицевое соединение.

Между поверхностями вала, браслета и торцами втулок образована полость, заполненная смазкой, а на внутренней поверхности втулок со стороны этой полости выполнены заходные конические фаски.

По повышении давления сжатого газа в пневмокамере конические втулки обжимают подвижную поверхность вала, а фланцы конических втулок оказываются прижатыми к неподвижным поверхностям обоймы и за счет сил трения удерживаются от вращения (момент сил трения на фланцах больше момента сил трения на конических втулках), дополнительно этому способствует и шлицевое соединение уплотнительных элементов с обоймой, которое при отсутствии давления газа в пневмокмере также удерживает уплотнительные элементы от вращения.

При этом удельное давление в герметизируемом стыке равно примерно давлению сжатого газа в пневмокамере и не зависит от величины износа уплотнительных элементов до известных пределов, поверхности уплотнительных элементов при биении вала отслеживают поверхность последнего с минимальной величиной колебания удельного давления в герметизируемом стыке за счет малой массы и большой эластичности подвижных частей вследствие наличия зазора между эластичными коническими втулками и обоймой.

В случае потери герметичности уплотнением происходит утечка газа из пневмокамеры со стабильным объемом и падение давления в ней, о чем автоматически дается сигнал на пульт управления процессом.

При запланированном кратковременном колебании давления газа в пневмокамере часть смазки выдавливается в трущуюся пару уплотнительный элемент - вал, чему способствуют заходные конические фаски на эластичных втулках, что увеличит срок службы уплотнения.

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие заявленное решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 дан продольный разрез уплотнения вала, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1.

Уплотнение вала состоит из обоймы 1, с торцов которой установлены эластичные уплотнительные элементы 2 в виде конических втулок, охватывающих вал 3, с фланцами, размещенными в кольцевых канавках 4 (треугольной формы в поперечном сечении) обоймы 1 с обжатием внутри последней конических втулок эластичным браслетом 5 с пружинными кольцами 6 на его краях. Обоймой 1, уплотнительными элементами 2 с эластичным браслетом 6 образована герметичная пневмокамера в корпусе 7 со штуцером 8 для подачи в пневмокамеру сжатого газа по стрелке В.

Прилегающие поверхности уплотнительных элементов 2 и обоймы 1 расположены дистанционно, при этом величина зазоров между ними в радиальном направлении больше величины предполагаемого биения вала (на чертеже зазор 0,5-1 мм не показан).

Уплотнительные элементы 2 в месте расположения конических втулок имеют шлицевые соединения с обоймой 1 (разрез А-А), в которых также имеются указанные зазоры.

Детали 1, 2, 5, 6 уплотнения вала предварительно собираются, а полость 9 заполняется консистентной смазкой, после чего собранный узел устанавливается на вал 3 в корпус 7, где обойма 1 зажимается с торцов крышкой 10 через уплотнительные кольца 11 с помощью винтов 12, при этом фланцы уплотнительных элементов 2 с торцов не зажимаются, а поджимаются к поверхностям корпуса 7 и крышки 10 сжатым газом через ряд отверстий 13 в торцах стенки обоймы 1.

Уплотнительные кольца 2 (со стороны полости 9) с внутренней стороны имеют заходные конические фаски 14, через которые нагнетается смазка в трущуюся пару вал - уплотнительный элемент при колебании давления газа в пневмокамере.

Корпус 7 уплотнения вала крепится к корпусу 15 аппарата через уплотнительное кольцо 16 с помощью шпилек 17.

Уплотнение вала работает следующим образом.

Сжатый газ из ресивера мерного объема с расчетным давлением подводится в полость корпуса 7 через штуцер 8.

Конические втулки уплотнительных элементов 2 герметично стыкуются с браслетом 5 и сжатый газ через последний прижимает элементы 2 к поверхности вала 3. Кроме того, через отверстия 13 сжатый газ прижимает фланцы уплотнительных элементов 2 к торцам корпуса 7 и крышки 10, при этом утонение кромки фланца по периферии делает ее менее жесткой, что повышает герметичность прижима фланца к неподвижной поверхности обоймы 1 в канавке последней.

Сочленение конических втулок с браслетом делает это место более податливым (менее жестким) и создает условия для надежного прижима конических втулок к валу при их срабатывании во время трения о вал.

Давление сжатого газа в пневмокамере обеспечивает надежную герметичность вала.

В случае разгерметизации пневматической камеры в корпусе 7 (появление утечек газа, в результате чего падает давление газа в ресивере) уплотнение вала теряет герметичность, что фиксируется автоматически.

Использование: для уплотнения валов аппаратов в химической промышленности. Сущность изобретения: уплотнение содержит корпус, обойму, два эластичных уплотнительных элемента, браслет, пружинные кольца. В корпусе уплотнения 7 размещена обойма 1. На торцах обоймы в фигурных кольцевых канавках 4 расположены уплотнительные элементы. В обойме 1 установлен эластичный браслет 5 с пружинными кольцами 6 на внешней поверхности. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее размещенную в корпусе обойму с подвижными в радиальном направлении уплотнительными элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения влияния износа уплотнительных элементов и биения вала, на торцах обоймы выполнены кольцевые канавки, а уплотнительные элементы выполнены в виде двух эластичных конических втулок с фланцами, размещенными в кольцевых канавках обоймы, при этом уплотнительные втулки обращены меньшими торцами навстречу одна другой и обжаты эластичным браслетом с пружинными кольцами на его краях, причем обоймой, уплотнительными элементами и эластичным браслетом образована герметичная пневмокамера. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные элементы и обойма сопряжены через шлицевое соединение. 3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что между поверхностями вала, браслета и торцами втулок образована полость, заполненная смазкой, а на внутренней поверхности втулок со стороны этой полости выполнены заходные конические фаски.