ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/34 

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

Известны торцевые уплотнения, включающие расположенный на валу опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала и поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному, установленному в корпусе [1, 2]
Известно также торцевое уплотнение, включающее опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками и поджимающий вращающееся кольцо к неподвижному [3]
В известных торцевых уплотнениях поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине, выполнены вертикально к оси вращения вала, а плоскости нешлифованных крайних витков осевой пружины, как известно, имеют значительную неперпендикулярность к ее образующей. Такое конструктивное выполнение поверхностей сопрягаемых деталей не обеспечивает контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности, что является причиной неравномерного распределения усилия пружины на контактную площадь колец трения.

Недостатком этих уплотнений является повышение утечки уплотняемой среды через зазор пары трения до недопустимых величин, вызываемое неравномерным распределением усилия пружины на контактную площадь колец трения.

Целью изобретения является повышение надежности торцевого уплотнения путем обеспечения более равномерного распределения усилия пружины на контактную площадь колец трения.

Поставленная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении, включающем расположенный на валу опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала и поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному, установленному в корпусе, поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине, выполнены в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков пружины и сопряжены с последними. При этом геликоиды на ведущем и ведомом элементах ограничены уступами, образованными плоскостями, проходящими через наиболее отдаленные друг от друга образующие геликоидов. Осуществление сопряжения крайних нешлифованных витков осевой пружины с ведущим и ведомым элементами по геликоиду с соответствующим шагом, несмотря на наличие значительной неперпендикулярности плоскостей крайних витков пружины к ее образующей, позволяет обеспечить контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности и более равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения, что и способствует поддержанию утечки уплотняемой среды в заданных пределах через зазор пары трения торцевого уплотнения, а выполнения уступов на геликоидах ведущего и ведомого элементов позволяет осуществлять связь их пружиной.

В известном решении [3] поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине с нешлифованными крайними витками, выполнены вертикально к оси вращения вала. При сопряжении крайних витков пружины с поверхностями ведущего и ведомого элементов в известном торцевом уплотнении не обеспечивается контакт по всей окружности их сопряжения и равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения, что и способствует появлению недопустимых величин утечек уплотняемой среды через зазор пары трения торцевого уплотнения.

Существенное отличие заявляемого решения заключается в выполнении поверхностей ведущего и ведомого элементов, обращенных к осевой пружине в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков осевой пружины и в сопряжении их по геликоиду. Заявляемое решение обладает существенными отличиями, так как не обнаружено решений со сходными признаками.

На чертеже показано описываемое уплотнение.

Оно содержит ведущий 1 и ведомый 2 элементы, связанные свободно друг с другом посредством осевой пружины 3 с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала. Причем пружина выполнена (один из вариантов) с поджатыми по одному крайнему витку с каждого конца. Ведущий элемент 1 зафиксирован штифтом 4 на валу 5, а ведомый элемент 2 передает момент вращения подвижному кольцу трения 6 и поджимает его к неподвижному кольцу трения 7 через уплотнительный элемент 8. При этом крайние витки пружины сопряжены с геликоидами ведущего и ведомого элементов, а концы пружины упираются в уступы А и B, выполненные на концах геликоидов. Геликоиды выполнены с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков пружины и равным диаметру проволоки пружины.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 5 момент вращения передается связанными друг с другом штифтом 4, ведущим элементом 1, пружиной 3, ведомым элементом 2 подвижному кольцу трения 6. Под действием усилия пружины 3 подвижное кольцо трения 6 прижимается к неподвижному кольцу трения 7, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта. Герметизация по валу обеспечивается уплотнительным элементом 8, заклиниваемым усилием пружины в зазор между валом и подвижным кольцом трения. Выполнение поверхностей ведущего и ведомого элементов, обращенных к осевой пружине в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков и равным диаметру проволоки пружины, обеспечивает контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности, более равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения способствует поддержанию утечек уплотняемой среды в заданных пределах через зазор пары трения торцевого уплотнения, а уступы на концах геликоидов ведущего и ведомого элементов способствуют осуществлению их связи пружиной.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности уплотнения.

Использование: для герметизации вращающихся валов машин и механизмов. Сущность изобретения: в корпусе установлено неподвижное кольцо трения. На валу расположен опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов, между которыми размещена осевая пружина с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала, поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному кольцу. Поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине и выполнены в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков и сопряжены с последними. 1 ил.

Торцевое уплотнение, включающее расположенный на валу опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками с направлением навивки, противоположной направлению вращения вала, и поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному, установленному в корпусе, отличающееся тем, что поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине, выполнены в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков, и сопряжены с последним.