ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2003 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 2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, втулку, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца трения, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания. Эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин.

Основным недостатком известного торцового уплотнения является то, что во время работы торцового уплотнения в паре трения возникает вибрация и раскрытие стыка из-за радиальной и угловой несоосности колец трения.

Задача изобретения - уменьшить радиальную и угловую несоосности колец трения.

Технический результат достигается тем, что на поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки полукруглого сечения так, что при их сборке образована торообразная полость, в которую установлено полое, разрезанное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний диаметр поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразного кольца до сборки уплотнения больше, чем диаметр поперечного сечения упомянутой торообразной полости.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 до сборки уплотнения; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1 после сборки уплотнения.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося и вращающегося уплотнительных колец трения 1 и 2, на торцевой поверхности которых выполнены кольцевые канавки 3 и 4 полукруглого сечения так, что при сборке образуют торообразную полость, в которую установлено торообразное кольцо 5, имеющее разрез 6 на боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению. Наружный диаметр d поперечного сечения полого разрезанного торообразного кольца 5 немного больше диаметра d₁ поперечного сечения торообразной полости, образованной кольцевыми канавками полукруглого сечения 3 и 4. Из-за разницы диаметров полого разрезанного торообразного кольца 5 d и торообразной полости d₁ при сборке уплотнения торообразное кольцо 5 деформируется и своей внешней поверхностью плотно прилегает к поверхности торообразной полости, образованной кольцевыми канавками полукруглого сечения 3 и 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении, кольцо трения 1, установленное в корпусе 7, загерметизировано посредством вторичных уплотнений 8 и 9 и закреплено штифтами 10. Вращающееся кольцо 2 установлено во втулке 11 и загерметизировано вторичными уплотнениями 12 и 13. На дне кольцевой канавки 4 полукруглого сечения кольца трения 2 выполнена кольцевая канавка прямоугольного сечения 14, соединенная продольными, расположенными под углом к оси вращения каналами 15 с коническими радиально расположенными полостями 16, которые выполнены во втулке 11. Полости 16 закрыты шариками 17 при помощи пластинчатых пружин 18. Втулка 11 соединена с валом 19 посредством шпонки 20 и герметизируется вторичным уплотнением 21. Невращающееся кольцо трения 1 прижато к вращающемуся кольцу 2 нажимным элементом 22 через пружину 23.

Уплотнение работает следующим образом.

При остановленном вале 19 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 2 между собой по плоской поверхности трения и стыком колец трения 1 и 2 с полым разрезанным торообразным кольцом 5 за счет их прижатия нажимным элементом 22 через пружину 23 и за счет упругой деформации полого разрезанного торообразного кольца 5, а конические радиально расположенные полости 16 закрыты шариками 17 посредством пластинчатых пружин 18.

При вращении вала 19 вращается втулка 11 с кольцом трения 2, которое скользит по торцевой поверхности кольца трения 1 и по поверхности полого разрезанного торообразного кольца 5. Полое разрезанное торообразное кольцо 5 за счет упругой деформации увеличивает поверхность пары трения и центрирует кольца трения 1 и 2, за счет чего уменьшается вибрация в паре трения и ее раскрытие. Просочившаяся через стык колец трения 1 и 2 и стык кольца трения 2 и полого разрезанного торообразного кольца 5 уплотняемая среда попадает в прямоугольную кольцевую канавку 14, далее через продольные каналы 15 уплотняемая среда попадает в радиально расположенные полости 16. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 17, преодолевая упругость пружин 18, через образованные щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 18 шарики 17 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 16. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 16 и продольные каналы 15 в кольцевую канавку 14 и далее наружу.

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. На поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки полукруглого сечения так, что при их сборке образована торообразная полость, в которую установлено полое, разрезанное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний диаметр поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразного кольца до сборки уплотнения больше, чем диаметр поперечного сечения упомянутой торообразной полости. Увеличивается площадь пары трения и происходит центрирование колец трения, при этом уменьшается радиальная и угловая несоосности, а за счет упругой деформации полого разрезанного торообразного кольца гасятся вибрации, что ведет к уменьшению утечки уплотняемой среды наружу. 3 ил.

Торцовое уплотнение, содержащее корпус, втулку, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца трения, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания, эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин, отличающееся тем, что на поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки полукруглого сечения так, что при их сборке образована торообразная полость, в которую установлено полое, разрезанное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний диаметр поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразного кольца до сборки уплотнения больше, чем диаметр поперечного сечения упомянутой торообразной полости.