УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1997 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в соединениях деталей с вращающимися цилиндрическими и плоскими поверхностями, к которым предъявляется требование герметичности.

Известны торцовые уплотнительные устройства (Уплотнение и уплотнительная техника. Справочник. / Под ред. Голубева А.И. и Кондакова А.И. М. Машиностроение, 1986, с. 302, рис. 9.12), содержащие торцовое первичное и цилиндрическое вторичное уплотнения, обеспечивающие герметичность щели между взаимно вращающимися цилиндрической и торцовой поверхностями. При уплотнении газовой высокотемпературной среды в качестве вторичного уплотнения используют поршневые кольца, а в качестве первичного подпятник из термостойкого материала, например графита. Поршневые кольца сложны в изготовлении (особенно для больших размеров уплотняемых деталей) и требуют высокой точности выполнения сопряженной цилиндрической поверхности.

Известно уплотнительное устройство (авт. св. СССР N 1046563, кл. F 16 J 15/32), содержащее корпус с проходящей через него осью с установленными на ней подшипниками и уплотнительными элементами в виде контактирующих колец, выполненных из отдельных секторов, причем линии стыка секторов одного из колец смещены относительно другого, а между торцовыми поверхностями секторов образованы зазоры.

Сектора прижимаются кольцевыми пружинами, а прижатие к торцовой поверхности корпуса и поверхности корпуса подшипника осуществляется буртом оси.

Однако в условиях работы уплотнения с жидкой или газообразной средой возможно проникновение ее через зазоры между секторами и попадание в подшипники, что ведет к выходу их из строя.

Целью изобретения является повышение эффективности работы уплотнительного устройства.

Цель достигается тем, что в известное уплотнительное устройство, содержащее корпус, установленные в нем уплотнительные элементы в виде контактирующих между собой колец, выполненных из отдельных и расположенных с образованием зазоров секторов со смещенными линиями стыка между секторами одного из колец относительно другого, проходящую через корпус ось, а также механизм прижима уплотнительных элементов, согласно изобретению устройство снабжено имеющими поджимающие приспособления и установленными напротив зазоров между секторами каждого из колец дополнительными уплотнительными элементами, контактирующими с секторами по всей ширине последних.

Дополнительные уплотнительные элементы могут быть выполнены в форме призм.

Сектора каждого из колец могут быть выполнены в форме сегментов, а призмы смонтированы в клиновых зазорах между ними, при этом выпуклая поверхность сегментов контактирует с внутренней поверхностью корпуса.

Призмы могут быть смонтированы в зазорах между установленными на оси секторами каждого из колец, при этом боковые поверхности призм контактируют с торцовыми поверхностями секторов.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительные уплотнительные элементы перекрывают зазоры между секторами каждого из колец и при работе в условиях газовой и (или) жидкой среды исключают попадание последней в подшипниковый узел.

Кроме того, в случае наличия или возникновения в процессе изнашивания искажений формы и размеров уплотняемых и уплотняющих поверхностей выполнение дополнительных уплотнительных элементов в форме призм, установленных в образующихся клиновых зазорах между секторами, обеспечивает самоустановку уплотнительных элементов на каждом участке уплотняемых поверхностей, повышая эффективность работы устройства без дополнительных трудозатрат на точную обработку уплотняемых поверхностей.

На фиг. 1 показано устройство при уплотнении корпуса, осевой разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - устройство при уплотнении оси, осевой разрез; на фиг.5 разрез В-В на фиг.4; на фиг.6 разрез Г-Г на фиг.4.

Устройство содержит корпус 1 с проходящей через него осью 2, установленный на ней подшипник 3 и уплотнительные элементы в виде контактирующих колец, выполненных из отдельных секторов 4 со смещенными линиями стыка между секторами одного из колец относительно другого и расположенных с образованием зазоров, напротив которых установлены имеющие поджимающие приспособления дополнительные уплотнительные элементы 5, контактирующие с секторами по всей ширине последних, снабженных механизмом прижима.

Дополнительные уплотнительные элементы могут быть выполнены в форме призм.

Сектора 4 каждого из колец могут быть выполнены в форме сегментов (фиг.2 и 3), а призмы смонтированы в клиновых зазорах между ними, при этом выпуклые поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью корпуса 1 (фиг. 1).

Призмы 5 могут быть смонтированы в зазорах между установленными на оси 2 секторами 4 (фиг.4) каждого из колец, при этом боковые поверхности призм контактируют с торцовыми поверхностями секторов (фиг.5 и 6).

Поджимающие приспособления и механизм прижима уплотнительных элементов в данном примере представляют собой нажимные башмаки 6 и основание 7 с рычагами 8 и грузами 9.

Для удержания колец от взаимного проворота каждый башмак 6 контактирует одновременно с призмой одного кольца и сегментом другого.

Сектора 4 и призмы 5 выполняются из графита и монтируются на пяте 10, жестко связанной с осью 2 (фиг.1) или корпусом (фиг.4).

Устройство работает следующим образом.

В случае уплотнения корпуса (фиг.1) при вращении пяты 10 вместе с осью 2 сектора 4 соответствующих колец удерживаются от проворота относительно корпуса 1 силами трения между ними и поверхностью корпуса, скользя по пяте 10 за счет подбора параметров прижимного механизма (соотношения плеч рычагов 8, вес грузов 9 и т.д.).

Сегменты 4 и призмы 5, контактируя с уплотняемой поверхностью пяты 10, прижимаются к ней своим весом, а также весом прижимного механизма.

Наличие неровностей на поверхности корпуса 1 от неточной их обработки или деформации от возникающих нагрузок, а также естественного изнашивания уплотнительных элементов приводит к тому, что каждый из сегментов 4 занимает положение, соответствующее положению данного участка уплотняемой поверхности, при этом призмы своими гранями прижимаются к плоским поверхностям сегментов нажимными башмаками 6, а сегменты к цилиндрической поверхности корпуса.

Выполнение секторов в форме сегментов позволяет образовать клиновый зазор между ними, а дополнительные уплотнительные элементы в форме призм в сочетании с поджимающими приспособлениями позволяют использовать боковые грани призм, контактирующие с плоскими поверхностями сегментов, для наиболее эффективного уплотнения зазоров между последними. Таким образом исключается проникновение газовой и (или) жидкой среды к подшипнику 3 за счет перекрытия зазоров между сегментами 4 призмами 5, перемещающимся в клиновых зазорах между сегментами, а также уплотнения стыков сегментов с корпусом, сегментов и призм с пятой и колец друг с другом.

В случае уплотнения оси 2 пята 10 неподвижна и жестко связана с корпусом (фиг. 4), при этом сектора 4 соответствующих колец удерживаются от проворота относительно оси 2 силами трения между ними и поверхностью оси и скользят по пяте 10. Также, аналогично описанному выше, прижимаются к пяте 10 призмы и сегменты, установленные на оси 2.

Наличие шероховатостей на поверхности оси, а также изнашивание или деформация уплотняемых поверхностей и уплотняемых элементов, приводит к тому, что сегменты и призмы занимают положение, соответствующее положению данного участка уплотняемой поверхности, исключая попадание рабочей среды к уплотняемым поверхностям.

Использование: в уплотнительной технике. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1 с проходящей через него осью 2, установленный на ней подшипник 3 и уплотнительные элементы в виде контактирующих колец, выполненных из отдельных секторов 4 со смещенными линиями стыка между секторами одного из колец относительно другого и расположенных с образованием зазоров, напротив которых установлены имеющие поджимающие приспособления дополнительные уплотнительные элементы 5, контактирующие с секторами по всей ширине последних, снабженных механизмом прижима. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Уплотнительное устройство, содержащее корпус, установленные в нем и контактирующие между собой в осевом направлении уплотнительные элементы, выполненные из отдельных расположенных по окружности с образованием зазоров секторов со смещенными линиями стыков между секторами одного из уплотнительных элементов относительно другого, а также проходящую через корпус ось, отличающееся тем, что напротив зазоров между секторами каждого из уплотнительных элементов со стороны, противоположной уплотняемой поверхности, смонтированы дополнительные уплотнительные элементы, перекрывающие зазоры в радиальном направлении и выполненные с возможностью перемещения в этом направлении, причем дополнительные уплотнительные элементы снабжены поджимающими приспособлениями, поддерживающими постоянный контакт этих элементов с секторами по всей ширине последних. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительные элементы выполнены в форме призм. 3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что сектора каждого из колец выполнены в форме сегментов, а призмы смонтированы в образующихся между ними клиновых зазорах, при этом выпуклые поверхности сегментов контактируют с внутренней поверхностью корпуса. 4. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что призмы смонтированы в зазорах между установленными на оси секторами каждого из колец, при этом боковые поверхности призм контактируют с торцовыми поверхностями секторов.