ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1999 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Известно торцовое уплотнение (А.с. СССР N 2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с уплотняемой полостью, и в нем выполнены конические радиально расположенные полости, обращенные вершинами наружу и сообщенные ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством закрепленных на наружной поверхности вращающегося уплотнительного кольца пластинчатых пружин. А со стороны основания упомянутые полости соединены осевыми каналами с кольцевой канавкой.

Основными недостатками известного торцового уплотнения является то, что часть просочившейся в кольцевую канавку уплотняемой среды, через осевое и радиальное отверстия возвращается в уплотняемую полость, а часть - проникает наружу. Затруднено движение уплотняемой среды по осевым каналам, вследствие прилипания уплотняемой среды под действием центробежной силы к стенкам канала.

Задача изобретения - повышение надежности торцового уплотнения и уменьшение утечки уплотняемой среды.

Технический результат достигается тем, что по плоской поверхности трения вращающегося кольца выполнены две и более кольцевые канавки, соединенные осевыми и радиальными каналами с уплотняемой полостью, причем осевые каналы выполнены под углом α = 3-10^o к оси вращения вращающегося кольца и направлены наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Угол α принят из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенки осевого канала и из учета габаритов кольца трения.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид Б на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1.

Торцовое уплотнение состоит из неподвижного кольца трения 1, установленного в корпусе 2, загерметизированного посредством вторичных уплотнений 3 и 4 и закрепленного штифтами 5, подвижного кольца трения 6, на торцовой поверхности которого выполнены кольцевые канавки 7,8 и 9, установленного во втулке 10 и загерметизированного вторичными уплотнениями 11 и 12. Во втулке 10 ввинчены втулки 13 с коническим радиально расположенным каналом 14, сопряженным с радиальной полостью 15, соединенной продольными каналами 16, 17 и 18 с расположенными под углом α = 3-10^o к оси вращения вращающегося, кольца 10 продольными каналами 19, 20 и 21, соответственно, которые соединены с кольцевыми канавками 7, 8 и 9. Радиально расположенная полость 14 закрыта шариком 22 при помощи пластинчатой пружины 23, закрепленной на внешней поверхности втулки 10 винтом 24. Втулка 10 соединена с валом 25 посредством шпонки 26 и герметизируется вторичным уплотнением 27. Неподвижное кольцо трения 1 прижато к подвижному кольцу 6 нажимным элементом 28 через пружину 29.

Уплотнение работает следующим образом.

При остановленном валу 25 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 6 за счет их прижатия нажимным элементом 28 через пружины 29, а коническая радиально расположенная полость 14 закрыта шариком 22 посредством пластинчатой пружины 23. При вращении вала 25 вращается втулка 10 с кольцом трения 6. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 6 наружу и попадает в кольцевую канавку 7, далее уплотняемая среда попадает в продольный канал 19,расположенный под углом α к оси вращения вращающегося кольца 10, за счет этого угла в канале 19 возникает осевая сила, под действием которой уплотняемая среда движется к сопряженному каналу 16 через который она попадает в радиально расположенную полость 15. Часть уплотняемой среды, которая проникает в кольцевую канавку 8, попадает в расположенный под углом α осевой канал 20, движется под действием осевой силы к сопряженному каналу 17, через который попадает в радиально расположенную полость 15. Та часть уплотняемой среды, которая проникает в кольцевую канавку 9, попадает в расположенный под углом α осевой канал 21 и движется по нему, под действием осевой силы, к сопряженному каналу 18, через который попадает в радиально расположенную полость 15. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда попадает в сопряженный конический радиально расположенный канал 14, где она давит на шарик 22, преодолевая упругость пружины 23 и через образованную щель выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружины 23 шарик 22 плотно закрывает коническую радиально расположенную полость 14. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды в кольцевые канавки 7, 8 и 9.

Таким образом, предложенная конструкция многоступенчатого торцового уплотнения исключает возможность проникновения уплотняемой среды наружу.

Торцовое уплотнение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. По плоской поверхности трения вращающегося кольца выполнены две и более кольцевые канавки, соединенные осевыми и радиальными каналами с уплотняемой полостью. Осевые каналы выполнены под углом α = 3-10^o к оси вращения вращающегося кольца и направлены наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Таким образом, уплотняемая среда, проникшая в первую канавку по осевым и радиальным каналам, возвращается обратно в уплотняемую полость. Та часть уплотняемой среды, которая проникает во вторую канавку, аналогично возвращается в уплотняемую полость и т.д., что ведет к уменьшению утечки уплотняемой среды через торцовое уплотнение наружу. 3 ил.

Торцовое уплотнение, содержащее корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с уплотняемой полостью, и в нем выполнены конические радиально расположенные полости, обращенные вершинами наружу и сообщенные ими с уплотняемой полостью, а со стороны основания упомянутые полости соединены осевыми каналами с кольцевой канавкой, со стороны уплотняемой полости конические радиально расположенные полости закрыты шариками посредством закрепленных на наружной поверхности вращающегося уплотнительного кольца пластинчатых пружин, отличающееся тем, что на поверхности трения вращающегося уплотнительного кольца выполнены две и более кольцевые канавки, соединенные расположенными под углом α к оси вращения вращающегося кольца и направленными наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды продольными каналами с радиальной полостью.