МАНЖЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ВАЛОВ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО КОРАБЕЛЬНЫХ ГРЕБНЫХ ВАЛОВ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/32 

Изобретение касается манжетного уплотнения для герметизации валов, в частности корабельных гребных валов, с признаками, приведенными в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

В манжетных уплотнениях этого типа, которые известны из выкладных описании к изобретениям ФРГ NN 3718411, 3742080, 3817660 и 3924270, возникающая при возрастании давления герметизируемой среды деформация углового шарнира, воздействует по типу прокатывающейся мембраны в таком направлении на вал, что нагружаемая герметизируемой средой поверхность, эффективная в направлении силы прижима уплотнительной гребенки, принадлежащая второй зоне промежуточной детали, уменьшается и за счет этого уменьшается сила прижима.

Однако этот желательный эффект ставится под сомнение от того, что сокращается вторая зона промежуточной детали, вследствие чего увеличивается доля опорной реакции, вызванная упругим моментом противодействия промежуточной детали. На основе этой силы, действующей в обратном смысле, вышеуказанный разгрузочный эффект уменьшается настолько, что при высоких давлениях уплотняемой среды может привести к перегревам уплотнительной гребенки и, следовательно, к разгерметизации или даже выходу из строя уплотнения.

Задача изобретения преодоление этого недостатка простым способом без использования каких-либо опорных вставок в уплотнительное тело или двух материалов с различными характеристиками упругости и т.п. и разработатки для этого манжетного уплотнения, в котором сила прижима уплотнения возрастает непропорционально давлению уплотняемой среды, а дегрессивно по отношению к нему.

Задача решается посредством признаков, приведенных в отличительной части п. 1 формулы изобретения. При этом преобразование первой зоны промежуточной детали в лоток и связанная с этим деформация ее вызывает увеличение угла углового шарнира промежуточной детали и, следовательно, уменьшение момента противодействия, которое оказывает положительное влияние на разгрузку уплотнительной гребенки и тем самым обеспечивает требуемую дегрессивную характеристику.

Существенное преимущество предлагаемого решения обосновано также и тем, что способность уплотнения, присущая манжетным уплотнениям согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, беспрепятственно следовать неизбежно возникающим колебательным движениям вала в радиальном направлении, сохраняется в полном объеме.

Правда, из DE-OS N 20 64 542 известно манжетное уплотнение, у которого корпусное опорное кольцо имеет лоток, образующий при нормальном давлении уплотняемой среды с уплотнительным корпусом серповидную щелевую полость, которая при повышенном давлении уплотняемой среды заполняется уплотнительным телом, однако там лоток находится не между местом крепления уплотнительного тела угловым шарниром, а между угловым шарниром и свободным концом опорного кольца, проходящим примерно параллельно второй части промежуточной детали, поэтому при таком исполнении не обеспечивается беспрепятственное отслеживание уплотнением колебаний вала.

В зависимых пунктах охарактеризованы предпочтительные варианты исполнения предмета п. 1 формулы изобретения.

Так, согласно п. 2 предусмотрен второй выдвинутый угловой шарнир, который так ограничивает мембранообразную деформацию уплотнительного тела, что при наличии определенного сверхвысокого давления уплотняемой среды дальнейшая деформация не имеет места, что желательно в определенных случаях.

Согласно п. 3 в том случае, когда упругого возврата уплотнительного тела после падения давления уплотняемой среды недостаточно для преодоления адгезионных сил на контактной поверхности, высвобождение обеспечивается посредством создания соединительных каналов со свободной от давления полостью, в которой, как правило, господствует либо атмосферное, либо сравнительно низкое избыточное давление.

На фиг. 1 показано уплотнительное тело с закругленным угловым шарниром при нормальном давлении уплотняемой среды; на фиг. 2 то же уплотнительное тело, что и на фиг. 1, при высоком давлении уплотняемой среды; на фиг. 3 - уплотнительное тело с двумя угловыми шарнирами и скошенной поверхностью при нормальном давлении уплотняемой среды и на фиг. 4 то же уплотнительное тело, что и на фиг. 3, при высоком давлении уплотняемой среды.

На всех чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения.

Манжетное уплотнение согласно фиг. 1 4 собрано из уплотнительного тела S1, выполненного из резиноупругого материала, и двух металлических опорных колец 1 и 3, без возможности проворота установленных в корпусе, в предпочтительном случае в дейдвудной трубе корабля, при этом уплотнительное тело 1 своей зажимной частью 4 зажимается между двумя опорными кольцами 2 и 3 при помощи не показанных на чертеже зажимных средств с обеспечением герметизации относительно жидкости.

К зажимной части 4 уплотнительного тела 1 примыкает промежуточная деталь (часть) 5, которая состоит из проходящей наклонно к радиусу первой зоны 5 a и изогнутой относительно первой зоны через закругленный угловой шарнир 5 c, проходящий примерно в осевом направлении зоны 5b, причем последняя несет уплотнение 5d, прилегающее к поверхности вала W.

Угол закругленного углового шарнира 5 c открыт к уплотняемой среде S и составляет приблизительно 50 70^o. Прижимная сила уплотнения 5d воздействует на вал W, с одной стороны, от упругого восстановительного момента изогнутого уплотнительного тела 1, с другой стороны, от спиральной пружины 6, уложенной в кольцевой желоб второй зоны 5b промежуточной части 5.

Оба опорных кольцу 2 и 3 соответственно оснащены захватывающими зажимную часть 4 реброобразными выступами 2a и 3a, которые образуют кольцевой зазор, через который проходит промежуточная часть 5 уплотнительного тела 1.

В то время как опорное кольцо 2, обращенно к уплотняемой среде S, оканчивается своим выступом 2a, опорное кольцо 2, обращенное от уплотняемой среды, удлинено, а именно сначала проходит примерно параллельно к наклонно расположенной первой зоне 5a промежуточной части 5, а затем приблизительно радиально почти до поверхности вала.

Указанный наклонный участок опорного кольца 3 выгнут по типу лотка 7 таким образом, что при нормальном давлении уплотняемой среды образует с соседней зоной 5a промежуточной части 5 серповидный кольцевой зазор 7a. Глубина лотка 7 выбирается так, чтобы при повышенном давлении уплотняемой среды серповидный зазор 7a заполнялся постепенно деформируемой зоной 5a промежуточной части 5 ( ср. соответственно фиг. 2 и 4). Одновременно с этим деформированием имеет место и мембранообразная деформация углового шарнира 5c в направлении к валу, причем согласно фиг. 2 имеет место обкатка угловым шарниром 5c плоской поверхности 3b, в то время как согласно фиг. 4 отклонение представленного на фиг. 3 скоса 8 второй зоны 5b промежуточной части 5 осуществляется к плоскости 3b опорного кольца 3.

Последнее исполнение позволяет на основе образования второго выдвинутого углового шарнира 5e осуществить ограничение обкатного движения при достижении заданного предельного давления уплотняемой среды.

Использование: манжетное уплотнение для герметизации валов. Сущность изобретения: в манжетном уплотнении для герметизации валов первая зона промежуточной части выполнена прямолинейной, а поверхность второго кольца на уровне первой зоны -криволинейной в форме желоба или углубления с образованием с последней серповидной щелевой полости. Прямолинейный участок выполнен с возможностью перемещения в сторону криволинейной поверхности при изменении давления уплотняемой среды до заполнения щелевой полости. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. Манжетное уплотнение для герметизации валов, преимущественно корабельных гребных валов, состоящее из закрепленной между первым и вторым корпусными опорными кольцами зажимной части и промежуточной части, имеющей первую зону, примыкающую к зажимной части, и вторую зону, снабженную на конце уплотнением, причем в месте пересечения первой и второй зон образован угловой шарнир промежуточной части, сопряженный с радиально расположенной поверхностью второго опорного кольца с возможностью деформации в направлении к валу, отличающееся тем, что первая зона промежуточной части выполнена прямолинейной, а поверхность второго кольца на уровне первой зоны криволинейной в форме желоба или углубления, с образованием с последней серповидной щелевой полости, причем прямолинейный участок выполнен с возможностью перемещения в сторону криволинейной поверхности при изменении давления уплотнительной среды до заполнения щелевой полости. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что вторая зона промежуточной части с тыльной стороны, начиная от углового шарнира, выполнена с плоским участком поверхности, который при нормальном давлении уплотняемой среды образует с поверхностью прилегания второго опорного кольца клиновидную щель, а при повышенном давлении уплотняемой среды примыкает к поверхности этого опорного кольца.