ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 1996 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов и механизмов.

Известно торцевое уплотнение вала, в котором вращающееся кольцо состоит из внутреннего опорного кольца и сопряженного с ним наружного кольца, которое имеет рабочую торцевую поверхность, внутреннее кольцо закреплено на валу. Внутреннее и наружное кольца сопрягаются по сферической поверхности, это обеспечивает такую центровку наружного кольца, что уменьшает биение рабочей торцевой поверхности. В круговой канавке на сферическом соединении установлено вторичное уплотнение из эластичного материала в виде 0-образного кольца. На внутреннем и наружном кольцах имеются зубцы и вырезы, передающие вращательное движение [1]
В известном уплотнении контакт антифрикционного и опорного колец по сферической поверхности обуславливает сильное трение между ними, поэтому при нарушении перпендикулярности оси первоначальной установке их самоустановка затруднена.

Недостатком этого уплотнения также является сложность изготовления узла вращающегося кольца и низкая надежность из-за наличия вторичного уплотнительного кольца, которое ограничивает применение уплотнения при работе при некоторых агрессивных средах, высоких давлениях и температурах (выше 200^oС). Техническим результатом изобретения является повышение надежности торцевого уплотнения за счет обеспечения угловой подвижности вращающегося элемента.

Технический результат достигается тем, что в торцевом уплотнении вала, содержащем пару трения в виде подвижного уплотнительного кольца и вращающегося уплотнительного узла, состоящего из опорного и антифрикционного колец и уплотнительного элемента, в опорном и антифрикционном кольцах выполнены рабочие поверхности, одна пара которых расположена перпендикулярно оси вала, другая параллельно, при этом рабочие поверхности сопряжены через уплотнительный элемент, а антифрикционное кольцо установлено с возможностью углового поворота относительно опорного кольца.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показано торцевое уплотнение в разрезе.

Торцевое уплотнение содержит корпус 1, в котором установлены невращающийся аксиально подвижный элемент 2 и вращающийся уплотнительный узел, состоящий из опорного 3 и антифрикционного 4 колец, которые имеют две пары сопрягающихся рабочих поверхностей, при этом одна пара сопрягающихся рабочих поверхностей расположена перпендикулярно оси вращения, а вторая пара - параллельно оси вращения. Невращающийся аксиально подвижный элемент 2 в радиальном направлении контактирует через вторичное уплотнение 5 с втулкой 6 и прижимается в осевом направлении к антифрикционному кольцу 4 пружинами 7. Между опорным 3 и антифрикционным 4 кольцами находится кольцевое уплотнение 8, выполненное из эластичного материала и установленное таким образом, что обеспечивается возможность углового поворота антифрикционного кольца 4 относительно опорного кольца 3. Эта возможность обеспечивается наличием зазоров между опорным 3 и антифрикционным 4 кольцами и в радиальном и в осевом направлениях. Величина зазора в осевом направлении составляет 0,2-0,3 мм, чтобы исключить возможность физического контакта между опорным 3 и антифрикционным 4 кольцами. Величина углового поворота зависит от величины торцевых биений, которая составляет 0,05-0,3 мм и должна быть достаточна, чтобы ликвидировать торцевое биение рабочей поверхности антифрикционного кольца 4. Это обеспечивается соединением в радиальном направлении опорного 3 и антифрикционного 4 колец с зазором 0,05-0,3 мм. Указанный зазор, давая возможность углового поворота антифрикционного 4 кольца относительно опорного 3, в то же время обеспечивает необходимую центровку антифрикционного кольца 4 относительно оси вращения.

При работе при высоких давлениях и температурах (выше 200^oС) в качестве уплотнительного элемента 8 используется сильфонное уплотнение, которое устанавливается между опорным 3 и антифрикционным 4 кольцами.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала под действием гироскопического момента антифрикционное кольцо 4 устанавливается перпендикулярно оси вращения благодаря возможности углового поворота относительно опорного кольца 3. При этом ликвидируется или сводится к незначительной величине торцевое биение рабочей поверхности антифрикционного кольца 4, в результате чего осевая виброактивность сводится к минимуму, т.к. радиальный зазор между антифрикционным кольцом 4 и опорным 3 кольцами выполнен весьма малым 0,05 -0,3 мм, выдавливание эластичного кольца 8 в этот зазор происходить не будет, поэтому данное уплотнение может работать при высоких (десятки атмосфер и выше) давлениях.

Использование: изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации вращающихся валов и механизмов. Сущность изобретения: уплотнение содержит невращающийся аксиально подвижный уплотнительный элемент, вращающийся уплотнительный узел, состоящий из укрепленного на валу опорного кольца, антифрикционного кольца и уплотнительного элемента, установленного между антифрикционным и опорным кольцами. Последние установлены с зазорами в осевом и радиальном направлениях для обеспечения углового поворота антифрикционного кольца относительно опорного, при этом одна пара сопрягающихся рабочих поверхностей антифрикционного и опорного колец расположена перпендикулярно оси вращения вала, а другая - параллельно. 1 ил.

Торцевое уплотнение вала, содержащее пару трения в виде подвижного уплотнительного кольца и вращающегося уплотнительного узла, состоящего из опорного и антифрикционного колец и уплотнительного элемента, отличающееся тем, что в опорном и антифрикционном кольцах выполнены рабочие поверхности, одна пара которых расположена перпендикулярно оси вала, другая параллельно, при этом рабочие поверхности сопряжены через уплотнительный элемент, а антифрикционное кольцо установлено с возможностью углового поворота относительно опорного кольца.