ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА Российский патент 1997 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к конструкциям уплотнений валов преимущественно центробежных насосов.

Торцевые уплотнения представлены на практике большой разновидностью их конструкций. Широко известно торцевое уплотнение водяных помп автомобилей (Полозков В. П. и др. Устройство и эксплуатация автомобилей), состоящее из пары трения, манжеты и пружины. Конструкция уплотнения показывает хорошие эксплуатационные качества.

К недостатку такой конструкции следует отнести определенную сложность в изготовлении пазов и выступов для передачи вращения.

В основе всех торцевых уплотнений заложены пара износостойких твердых колец и вторичного уплотнения. Для передачи вращения (преодоление силы трения трущихся пар) устраивают различные подводковые устройства, например поводки, шпонки и т.п. (Голубев А.И. и др. Уплотнения и уплотнительная техника. 1986, с.311).

Необходимым условием надежности работы торцевых уплотнений должна быть достаточная подвижность одного из колец для компенсации износа трущихся поверхностей и "игра" возможных торцовых биений и перекосов. Поводковые устройства зачастую зарастают от воздействия среды, что препятствует необходимым перемещениям и трущиеся торцевые поверхности разуплотняются.

Цель изобретения создание простой конструкции торцевого уплотнения, наиболее удовлетворяющего перечисленным выше условиям. Первичное уплотнение выполнено традиционно из двух износостойких колец, а вторичное из одноступенчатой гофрированной манжеты, торцы которой имеют трапецеидальное сечение с расчетным углом трапеции практически в пределах от 0 до 90^o. Ответные поверхности снабжены канавками аналогичного профиля. Такая конструкция позволяет при сравнительно небольших осевых усилиях, создаваемых вмонтированными в манжету пружинами, создавать надежное уплотнение и достаточную силу трения для передачи вращения. Центрирование вращающегося кольца с возможностью осевой подвижности выполнено посредством упругого кольца.

Торцовое уплотнение содержит подвижное кольцо 1 (чертеж) и неподвижное кольцо 2, гофрированную манжету 3, пружины 4, упругое кольцо 5, резьбовую втулку 6. Усилие сжатия пружины регулируется резьбовой втулкой 5.

Уплотнение работает следующим образом.

Левая сторона рисунка представляет собой зону давления рабочей среды, внутри которой вращается вал совместно с втулкой 6, манжетой 3, пружинами 4 и кольцом 1. Рабочая среда замыкается в корпусе 7, в котором крепится грундбукса 8 с неподвижным кольцом 2. Контакт вращающихся и неподвижных деталей осуществляется на поверхности двух колец 1 и 2. Кольца прижимаются друг к другу пружинами 4, которые сжимаются перемещением втулки 6 по валу. В процессе работы за счет трения кольца изнашиваются и подвижное кольцо перемещается, компенсируя износ. Кроме того, подвижное кольцо должно иметь определенную степень свободы для компенсации торцовых биений. Поэтому между втулкой и подвижным кольцом установлена упругая манжета. Имея трапецеидальные выступы, входящие в соответствующие канавки, при сравнительно малом осевом усилии (большое осевое усилие нецелесообразно для трущихся поверхностей колец из-за повышения износа и нагрева) создается большое усилие прижима контактирующих поверхностей манжеты и втулки 6, и обоймы 9, чем достигается надежное уплотнение и требуемый момент для передачи вращения от втулки к подвижному кольцу. Естественно, при износе кольца манжеты не препятствуют его перемещению. Для обеспечения соосности колец 1 и 2 обойма 9 должна быть сцентрирована подвижно на втулке 6. В процессе работы этот разъем зарастает, что препятствует перемещению подвижного кольца. С этой целью введено упругое кольцо 5, которое обеспечивает центрирование, перемещение и колебание подвижного кольца 1 за счет своей упругости.

Использование: в конструкциях уплотнений валов преимущественно центробежных насосов. Сущность изобретения: для упрощения конструкции насоса вторичное уплотнение выполнено из одноступенчатой гофрированной манжеты, торцы которой имеют трапецеидальное сечение с расчетным углом трапеции от 1 до 90^o. Такая конструкция позволяет при небольших осевых усилиях создавать надежное уплотнение и достаточную силу трения для передачи вращения. Центрирование вращающегося кольца с возможностью осевой подвижности выполнено посредством упругого кольца. 1 ил.

Торцовое уплотнение вала, содержащее подвижное и неподвижное кольца трения, гофрированную манжету, расположенную торцами на одном из колец трения и опорном элементе, и упорного элемента в виде пружины, установленной для поджатия колец трения, отличающееся тем, что торца манжеты выполнены клиновидного сечения с углом клина от 1 до 90^o, а на поверхности сопрягаемых с ними элементов соответствующие канавки.