ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к торцовым уплотнениям вращающихся валов насосов, компрессоров и других динамических машин.

Известно торцовое уплотнение вала, содержащее два взаимодействующих уплотнительных элемента, один из которых вращается вместе с валом, а другой неподвижный, соединен с корпусом через упругий узел и устройство, предотвращающее его отход от другого элемента. Против уплотнительной поверхности в корпусе установлено устройство, удерживающее неподвижный уплотнительный элемент, упругий узел и устройство, предотвращающее отход неподвижного уплотнительного элемента от вращающегося уплотнительного элемента. Корпус уплотнения выполнен с выступающей внутрь около уплотнительной поверхностью частью, которая предотвращает осевое перемещение неподвижного уплотнительного элемента, отжимаемого упругим узлом при разборке уплотнения. Устройство, удерживающее неподвижный элемент вместе с упругим узлом и устройством, предотвращающим отход от неподвижного уплотнительного элемента, может быть установлено вместе с корпусом уплотнения в виде единого узла в корпусе насоса (патент США N 4294453, кл. F 16 J 15/34, опубл. 13.10.81).

Недостатком уплотнения является то, что при демонтаже уплотнение нельзя удалить полностью весь блок, что усложняет демонтаж и монтаж, а также снижает надежность его работы. Кроме того, конструкция уплотнения содержит большое количество деталей и, следовательно, сложна.

Известно уплотнение вала, например, лопастного насоса, содержащее противоположные взаимодействующие уплотняющие элементы и кольцевой элемент, образующий кольцевую рабочую поверхность, и которые выполнены как единый блок, что облегчает сборку. Между уплотняющим и кольцевым элементами расположена эластомерная удерживающая втулка. Удерживающая втулка имеет фланец, взаимодействующий с прижимающим элементом, зафиксированным на корпусе пружиной (патент Великобритании N 1589269, кл. F 16 J 15/34, опубл. 7.05.81).

Недостатком является сложность конструкции уплотнения, ввиду наличия значительного количества деталей сложной формы.

Кроме того, вследствие асимметричного профиля продольного сечения неподвижного уплотнительного элемента (кольца) создается несбалансированный крутящий момент относительно центра сечения кольца из-за избыточного давления, действующего на наружную поверхность кольца. Кольцо деформируется, искажается профиль уплотнительного стыка, что приводит к ускоренному износу уплотнения. Далее, поскольку пружина, удерживающая уплотнительный стык от раскрытия, нагружается избыточным давлением уплотняющей среды, то это сужает рабочий диапазон перепада давления уплотнительной среды.

Целью изобретения является упрощение конструкции, а также повышение надежности работы уплотнения и расширение рабочего диапазона перепада давления уплотнительной среды.

Указанная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении, содержащим втулку с кольцевым выступом, коаксиально которой установлены неподвижный и вращающийся уплотнительные элементы с цилиндрической пружиной, кольцевой выступ втулки выполнен с возможностью передачи крутящего момента вращающемуся уплотнительному элементу через цилиндрическую пружину, при этом на наружной поверхности втулки за пределами неподвижного уплотнительного элемента выполнена кольцевая канавка, в которой установлено разрезное пружинное кольцо, наружный диаметр которого превышает радиальный зазор неподвижного уплотнительного элемента, а на внутренней поверхности втулки в пределах кольцевого выступа выполнена кольцевая канавка, связанная с торцовой поверхностью втулки по меньшей мере двумя пазами. На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого торцового уплотнения; на фиг. 2 сечение по A-A фиг. 1.

Торцовое уплотнение содержит втулку 1, установленную на валу 2 насоса или компрессора (на чертеже не показан), с кольцевым выступом 3, коаксиально которой установлены неподвижный 4 и вращающийся 5 уплотнительные элементы с цилиндрической пружиной 6. Кольцевой выступ 3 выполнен с возможностью передачи крутящего момента вращающемуся уплотнительному элементу 5 с помощью цилиндрической пружины 6. Это реализовано отгибом концов пружины 6 в соответствующие пазы кольцевого выступа 3 и вращающегося уплотнительного элемента 5. На наружной поверхности втулки 1 за пределами неподвижного уплотнительного элемента 4 выполнена кольцевая канавка 7, в которой установлено разрезное пружинное кольцо 8, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра неподвижного уплотнительного элемента 4. Кроме того, на внутренней поверхности втулки 1 со стороны кольцевого выступа 3 выполнена кольцевая канавка 9, связанная с торцовой поверхностью втулки 1 по меньшей мере двумя пазами 10. Неподвижный уплотнительный элемент 4 установлен в корпусе 11. Втулка 1 зафиксирована в осевом направлении рабочим органом 12.

В процессе работы изделия крутящий момент передается от вала 2 на втулку 1 и через цилиндрическую пружину 6 на вращающийся уплотнительный элемент 5. Торцовые поверхности неподвижного 4 и вращающегося 5 уплотнительных элементов образуют уплотнительный стык, который ограничивает выход рабочей среды в атмосферу.

Для демонтажа торцового уплотнения необходимо снять рабочий орган 12, при этом цилиндрическая пружина 6 сдвинет втулку 1 до контакта пружинного кольца 8c неподвижным уплотнительным элементом 4. Через пазы 10 в кольцевую канавку 9 вводятся выступы съемника и производится демонтаж торцового уплотнения из изделия. Монтаж торцового уплотнения производится в обратной последовательности.

Уплотнение позволяет повысить надежность работы вследствие меньшего количества деталей, а также независимости положения рабочего стыка от давления уплотнительной среды, поскольку уплотнительные элементы стыка симметричны относительно рабочего перепада давления. Кроме того, усилие пружины не зависит от перепада давления уплотняемой среды.

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: торцевое уплотнение содержит втулку с кольцевым выступом, коаксиально установленные относительно нее вращающийся и неподвижный уплотнительные элементы, цилиндрическую пружину. На наружной поверхности втулки выполнены со стороны неподвижного уплотнительного элемента кольцевая канавка, на внутренней поверхности со стороны кольцевого выступа - дополнительная кольцевая канавка и два паза, соединенные с последней. Пружина установлена между кольцевым выступом втулки и вращающимся уплотнительным элементом, концы ее отогнуты и размещены соответственно в пазах, выполненных в кольцевом выступе втулки и вращающемся уплотнительном элементе. В кольцевой канавке размещено разрезное пружинное кольцо, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра неподвижного уплотнительного элемента. 2 ил.

Торцевое уплотнение, содержащее втулку с кольцевым выступом, коаксиально установленные относительно втулки вращающийся и неподвижный уплотнительные элементы и цилиндрическую пружину, отличающееся тем, что на втулке выполнены на наружной поверхности со стороны неподвижного уплотнительного элемента канавка, на внутренней поверхности со стороны кольцевого выступа - дополнительная кольцевая канавка и два паза, соединенные с последней, пружина установлена между кольцевым выступом втулки и вращающимся уплотнительным элементом, концы ее отогнуты и размещены соответственно в пазах, выполненных в кольцевом выступе втулки и вращающемся уплотнительном элементе, а устройство снабжено размещенным в кольцевой канавке разрезным пружинным кольцом, наружный диаметр которого больше внутреннего диаметра неподвижного уплотнительного элемента.