ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1996 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к торцовым уплотнениям вращающихся валов.

Известно торцовое уплотнение (см. авт. св. N 943452 кл. F 16 J 15/34, 1982), содержащее подвижное и неподвижное кольца пары трения, последние выполнены в виде витков навивкой из нескольких лент износостойких материалов, последовательно чередующихся между собой, причем более твердые материалы образуют решетку, заключающую в себе более мягкие антифрикционные материалы, и внешние витки замкнуты в кольцо.

Недостатками является: сложность изготовления и подгонки колец в паре: неравномерность износа поверхности трения колец и увеличение утечки; высокая температура в зоне трения в связи с плохой теплопроводностью составных частей многослойной ленты.

Известно торцовое уплотнение, стопорные элементы выполнены в виде плавающего диска, при этом вращающееся кольцо и невращающееся кольцо контактирует и сцентрированы между собой, например, по концентрическим поверхностям рабочего профиля (см. авт. св. N 853259 кл. F 16 J 15/34, 1979).

Недостатком их является технологическая трудность доводки и притирки рабочего профиля.

Цель изобретения повышение износостойкости, герметичности, стабилизации теплового режима, а также образование и непрерывная приработка ступенчатых контактных поверхностей трения уплотнительных колец.

Поставленная цель достигается тем, что торцовое уплотнение, включающее в себя подвижное и неподвижное кольца и поджимные устройства, каждое уплотнительное кольцо выполнено в виде кольцевой металлической основы на торцовой поверхности которой, обращенной к другому кольцу, выполнены чередующиеся концентрические канавки и выступы треугольного профиля с углом при вершине α 30.45^o, причем выступы и канавки расположены с шагом , где D наружный диаметр уплотнительного кольца; d внутренний диаметр уплотнительного кольца; n количество канавок, а канавки заполнены антифрикционным материалом меньшей теплопроводностью и прочностью чем материал кольцевой основы, к тому же канавки одного из уплотнительных колец смещены относительно ответных канавок другого кольца в радиальном направлении на полшага.

Отличительным признаком предлагаемой конструкции торцового уплотнения является выполнение колец в виде кольцевой основы, с концентрическими канавками, заполненными антифрикционными материалами меньшей прочностью и теплопроводностью с материалом основы.

Благодаря этому, происходит образование и непрерывная приработка в процессе работы уплотнения, ступенчатых контактных поверхностей трения уплотнительных колец, а также устанавливается удовлетворительный тепловой режим за счет отвода тепла из зоны трения. В результате чего увеличивается герметичность и долговечность уплотнения и устанавливаются благоприятные условия трения.

Известны подшипники скольжения, вкладыши которых залиты антифрикционным материалом (см. Березовский Ю. Н. и др. Детали машин. М. Машиностроение, 1983, 384 с.).

Предлагаемые кольца пары трения торцового уплотнения благодаря описанному конструкционному исполнению приобретают иное свойство, не присущее известному решению.

На фиг. 1 показано торцовое уплотнение; на фиг. 2 линию контакта уплотнительных колец до приработки, разрез; на фиг. 3 линию контакта уплотнительных колец после приработки, разрез; на фиг. 4 поверхность трения уплотнительного кольца с размерами до приработки, разрез.

Торцовое уплотнение состоит из не вращающегося уплотнительного кольца 1, установленного в корпусе 2 посредством вторичного уплотнения 3, контактной втулки 4, пружины 5, регулировочной гайки 6, манжеты 7, фланце 8 и 9, соединенных винтами 10, крышки 11, а также штифтов 12, 13 и 14. Вращающееся уплотнительное кольцо 15 установлено во втулке 16, которая крепится на валу 17. Втулка 16 крепится на валу 17 посредством дистанционной втулки 18 и гайки 19 и герметизируется вторичным уплотнением 20 и 21. Вращение от втулки 16 передается уплотнительному кольцу 15 посредством штифтов 22 и уплотняются в ней посредством вторичного уплотнения.

Уплотнительные кольца выполнены в виде кольцевой основы 24 и 25 на торцевой поверхности которой, обращенной к другому кольцу, имеются чередующиеся концентрические канавки 26 и выступы треугольного профиля. Поверхности 27 канавок упрочнены термическим способом. Канавки 26 заполнены антифрикционным материалом, например, углеграфитом, имеющим меньшую по сравнению с металлической основой прочность и теплопроводность. К тому же концентрические канавки 26 на кольцевой основе 24 подвижного кольца выполнены со смещением в радиальном направлении на полшага относительно ответных канавок на кольцевой основе 25 неподвижного кольца, что обеспечивает такое же смещение их и при сборке уплотнения (фиг. 2). После приработки трущихся поверхностей образуется ступенчатая плоскость трения (фиг. 2).

Использование предлагаемого изобретения позволит увеличить герметичность уплотнения за счет образования и непрерывной приработки ступенчатой контактной поверхности трения в процессе работы уплотнения, стабилизировать тепловой режим трения путем отвода избытка тепла посредством основы колец, имеющих высокую теплопроводность, повысить надежность и долговечность работы торцового уплотнения.

Использование: в уплотнительной технике, а именно в торцевых уплотнениях вращающихся валов. Использование позволяет повысить герметичность, надежность и долговечность торцевого уплотнения. Сущность изобретения: каждое кольцо выполнено в виде кольцевых основ 1 и 2, на торцевой поверхности которой, обращенной к другому кольцу, выполнены чередующиеся концентрические канавки и выступы треугольного профиля с углом при вершине 30...45 градусов, заполнены антифрикционным материалом меньшей теплопроводностью и прочностью чем материал основы, к тому же канавки одного из уплотнительных колец смещены относительно ответных канавок другого кольца в радиальном направлении на полшага. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Торцевое уплотнение, содержащее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца и поджимающее устройство, отличающееся тем, что каждое из уплотнительных колец выполнено в виде кольцевой основы, на торцевой поверхности которой, обращенной к другому кольцу, выполнены чередующиеся концентрические канавки и выступы треугольного профиля с углом при вершине 30 45^o, причем выступы и канавки расположены с шагом p (D d)/n, где D и d наружный и внутренний диаметры уплотнительного кольца, n количество канавок, а канавки заполнены антифрикционным материалом с меньшей теплопроводностью и прочностью, чем материал кольцевой основы. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что канавки одного из уплотнительных колец смещены относительно ответных канавок другого кольца в радиальном направлении на полшага.