УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ФУНКЦИЯМИ КОМПЕНСАТОРА ТЕМПЕРАТУРНОГО РАСШИРЕНИЯ СМАЗЫВАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 2001 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения опор валов агрегатов, автономно работающих в жидких средах при высоких изменяющихся давлении и температуре.

Известно уплотнительное устройство по патенту РФ N 2002150, МКП 5 F 16 J 15/34, содержащее невращающееся контактное кольцо пары трения, закрепленное в гнезде аксиально-подвижной втулки, установленной в корпусе торцевого уплотнения, закрепленном в корпусе, вращающееся контактное кольцо пары трения, закрепленное на валу, упругий прижимающий элемент, поджимающий пару трения со стороны аксиально- подвижной втулки, уплотнительные элементы и крышку. Устройство снабжено дополнительно регулировочной гайкой, установленной по резьбе в корпусе торцевого уплотнения и упирающейся торцевой поверхностью в упругий прижимающий элемент, выполненный в виде центральной пружины с большим ходом, а аксиально-подвижная втулка выполнена с удлиненной юбкой, причем концентрично валу для защиты от агрессивной среды установлена защитная втулка, с которой сопряжены аксиально-подвижная втулка и регулировочная гайка, уплотненные относительно защитной втулки уплотнительными элементами, при этом между корпусом торцевого уплотнения и передней частью удлиненной юбки аксиально-подвижной втулки установлена резиновая манжета с воротником, насаженная свободно по наружной поверхности последней и направленная воротником в сторону пары трения. Гайка с пружиной обеспечивают регулирование усилия на паре трения.

Известно уплотнительное устройство по А.С. СССР N 1712717, МКП 5 F 16 J 15/34 (прототип), содержащее установленное в корпусе невращающееся уплотнительное кольцо и расположенное на валу вращающееся уплотнительное кольцо, при этом одно из уплотнительных колец подпружинено в осевом направлении прорезной втулкой, в которой выполнен ряд взаимно перекрывающихся вырезов. С целью повышения надежности за счет обеспечения саморегулирования контактного давления в паре трения, вырезы втулки ориентированы по спиральным линиям, расположенным на равных расстояниях одна от другой с наклоном в сторону вращения вала от подпружиненного кольца, закрепленного на валу, или в противоположную сторону при закреплении подпружиненного кольца в корпусе.

Недостатком прототипа и аналога является низкая надежность уплотнительного устройства при его работе в рабочей среде с высокими изменяющим ся давлением и температурой.

В таких условиях рабочая среда, имеющая давление больше, чем давление смазывающей жидкости в уплотнительном устройстве, может проникнуть внутрь него и повредить подшипники, уплотнения и само устройство.

Задачей создания изобретения является повышение надежности уплотнительного устройства при его работе в средах с изменяющимися давлением и температурой.

Указанная задача достигнута за счет того, что уплотнительное устройство с функциями компенсатора температурного расширения смазывающей жидкости содержит установленные в зазоре между статором и ротором два контактных кольца пары трения и прорезную втулку, статор выполнен с неподвижной осью, ротор - с внешним корпусом, прорезная втулка состоит из двух частей с прямоугольными выступами на одной из них, повторяющими форму впадин на другой, причем первая половина втулки зафиксирована на оси, а вторая выполнена с возможностью осевого перемещения и содержит упорный буртик, в который упираются пружинки, взаимодействующие другими своими концами с неподвижным контактным кольцом пары трения торцового уплотнения, торцовое уплотнение размещено внутри полого поршня, установленного, в свою очередь, с возможностью осевого перемещения внутри внешнего корпуса и подпружиненного в сторону заполненной смазывающей жидкостью полости, а полость, в которой размещена пружина, сообщена с рабочей средой с целью создания избыточного давления смазывающей жидкости. Первая половина разрезной втулки на оси устройства зафиксирована винтом.

Проведенные патентные исследования показали, что предложенное техническое решение удовлетворяет критериям изобретения, а именно обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью.

Изобретательский уровень обосновывается тем, что устройство выполняет одновременно две функции: уплотнения и компенсатора изменения давления и температуры.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг. 1 изображено уплотнительное устройство с функциями компенсатора температурного расширения смазывающей жидкости; на фиг. 2 - прорезная втулка; на фиг. 3 - соединение внешней направляющей втулки и полого поршня; на фиг. 4 - внешняя направляющая втулка.

Устройство (фиг. 1) содержит статор 1, имеющий неподвижную ось 2, ротор 3, в состав которого входит внешний корпус 4, подшипник 5, прорезную втулку, состоящую из двух частей: неподвижной 6 и подвижной в осевом направлении 7. Первая (неподвижная) часть прорезной втулки 6 зафиксирована на оси 2 при помощи винта 8. Кроме того, первая часть прорезной втулки 6 (фиг. 2) содержит прямоугольные выступы 9, совпадающие по форме с впадинами 10 на второй части прорезной втулки 7. На второй части прорезной втулки 7 имеется буртик 11, в который упираются пружинки 12, предназначенные для создания постоянного давления прижатия неподвижного контактного кольца 13 к вращающемуся контактному кольцу 14 пары трения торцового уплотнения. Вращающееся контактное кольцо 14 зафиксировано от проворота внутри полого поршня 15 штифтом 16. Торцовое уплотнение размещено внутри полого поршня 15. Полый поршень 15 от проворота фиксируется внешней направляющей втулкой 17, которая стопорится внешним стопорным кольцом 18. Внешняя направляющая втулка 17 имеет замок 19 (фиг. 3 и 4) для ее фиксации от проворота во внешнем корпусе 4. Полый поршень 15 установлен в корпусе ротора 4 и подпружинен в сторону заполненной смазкой полости 20 и подшипника 5 посредством пружины 21. Полость 22, в которой размещена пружина 21, сообщается с рабочей средой через кольцевой зазор 23. Вторая часть прорезной втулки 7 связана посредством буртика 11, шайбы 24 и стопорного кольца 25 с полым поршнем 15. Невращающееся контактное кольцо 13 уплотнено по оси 3 резиновым кольцом 26, вращающееся 14 - резиновым кольцом 27, а полый поршень 15 уплотнен резиновым кольцом 28. Около подшипника 5 установлено ограничительное кольцо 29, предназначенное для ограничения хода полого поршня. Конкретно приведенное уплотнение разработано для генератора, приводимого в действие турбиной, работающей в жидкой рабочей среде, содержащей абразивные частицы.

При изменении давления или температуры рабочей среды давление передается через кольцевой зазор 23 на полый поршень 15. Полый поршень 15 занимает положение, которое определяется внешним давлением и объемом смазки, изменившимся при изменении давления и температуры. Таким образом, осуществляется компенсация температурного расширения смазывающей жидкости. Наличие пружины 21 позволяет поддерживать в устройстве избыточное давление смазывающей жидкости по сравнению с давлением рабочей среды, что предотвращает проникновение среды, содержащей абразивные частицы, за уплотняющее устройство. Применение изобретения позволило:
1. Обеспечить надежное уплотнение подшипника изделия, работающего в широком диапазоне изменения давления и температуры рабочей среды.

2. Предотвратить попадание рабочей среды, содержащей абразивные частицы, в смазку за счет создания в системе смазки избыточного давления по сравнению с давлением рабочей среды и увеличить межремонтный ресурс работы изделия.

3. Компенсировать потери смазывающей жидкости.

4. Упростить конструкцию изделия, в котором используется разработанное уплотнительное устройство с функциями компенсатора.

5. Снизить затраты на ремонт и обслуживание изделия.

6. Упростить сборку, разборку и ремонт уплотнительного устройства с функциями компенсатора.

Изобретение относится к деталям машин, конкретно - к уплотнительной технике. Задачей создания изобретения является повышение надежности уплотнительного устройства при его работе в жидких средах с изменяющимися давлением и температурой. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора содержит установленные в зазоре между статором и ротором два контактных кольца пары трения и прорезную втулку. Статор выполнен с неподвижной осью, а ротор - с внешним корпусом. Прорезная втулка выполнена из двух частей с прямоугольными выступами на одной из них, повторяющими форму впадин на другой. Первая часть прорезной втулки зафиксирована на оси, а вторая установлена с возможностью осевого перемещения и содержит упорный буртик, в который упираются пружинки, взаимодействующие другими своими концами с неподвижным контактным кольцом пары трения торцового уплотнения. Торцовое уплотнение размещено внутри полого поршня, установленного, в свою очередь, с возможностью осевого перемещения внутри внешнего корпуса и подпружиненного в сторону заполненной смазывающей жидкостью полости, а полость, в которой размещена пружина, сообщена с рабочей средой. Изобретение повышает надежность уплотнения. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора температурного расширения смазывающей жидкости, содержащее установленные в зазоре между статором и ротором два контактных кольца пары трения и прорезную втулку, отличающееся тем, что статор выполнен с неподвижной осью, а ротор - с внешним корпусом, прорезная втулка выполнена из двух частей с прямоугольными выступами на одной из них, повторяющими форму впадин на другой, причем первая часть прорезной втулки зафиксирована на оси, а вторая установлена с возможностью осевого перемещения и содержит упорный буртик, в который упираются пружинки, взаимодействующие другими своими концами с неподвижным контактным кольцом пары трения торцового уплотнения, торцовое уплотнение размещено внутри полого поршня, установленного, в свою очередь, с возможностью осевого перемещения внутри внешнего корпуса и подпружиненного в сторону заполненной смазывающей жидкостью полости, а полость, в которой размещена пружина, сообщена с рабочей средой. 2. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора по п.1, отличающееся тем, что полый поршень зафиксирован от проворота во внешнем корпусе, оба контактных кольца также зафиксированы от проворота соответственно на второй части прорезной втулки и внутри полого поршня. 3. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая часть прорезной втулки уплотнена по оси. 4. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора по пп.1-3, отличающееся тем, что полый поршень уплотнен по внешнему корпусу ротора. 5. Уплотнительное устройство с функциями компенсатора по пп.1-4, отличающееся тем, что первая часть прорезной втулки на оси устройства зафиксирована винтом.