ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2005 года по МПК F16J15/34 

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

Известно торцовое уплотнение (А.с. СССР N2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, втулку, 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 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 некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при их сборке образована торообразная полость некруглого поперечного сечения, например шестигранного, в которую установлено полое, разрезаное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо некруглого поперечного сечения, например шестигранного, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний размер поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению торообразного кольца некруглого поперечного сечения, например шестигранного, до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой 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 колец трения 1 и 2, на торцовой поверхности которых выполнены кольцевые канавки 3 и 4 некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при сборке образуют торообразную полость некруглого поперечного сечения, например шестигранного, в которую установлено торообразное кольцо 5 некруглого поперечного сечения, например шестигранного, имеющее разрез 6 на боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению. Наружный размер поперечного сечения полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения немного больше размера поперечного сечения торообразной полости некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками некруглого поперечного сечения 3 и 4. Из-за разницы размеров полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения и торообразной полости некруглого поперечного сечения при сборке уплотнения торообразное кольцо 5 некруглого поперечного сечения деформируется и своей внешней поверхностью плотно прилегает к поверхности торообразной полости некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками некруглого поперечного сечения 3 и 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении кольцо трения 1, установленое 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 некруглого поперечного сечения кольца трения 2 выполнена кольцевая канавка прямоугольного сечения 14, соединенная продольными, расположеными 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 валу 19 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 2 между собой и стыком колец трения 1 и 2 с полым разрезанным торообразным кольцом 5 некруглого поперечного сечения, за счет их прижатия нажимным элементом 22 через пружину 23 и за счет упругой деформации полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения, 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 некруглого поперечного сечения 5. Полое разрезанное торообразное кольцо некруглого поперечного сечения 5 за счет упругой деформации увеличивает поверхность пары трения и центрирует кольца трения 1 и 2, за счет чего уменьшаетя 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 некруглого поперечного сечения 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 образование 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 нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности. На поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при их сборке образована торообразная полость некруглого поперечного сечения, например шестигранного, в которую установлено полое, разрезанное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо некруглого поперечного сечения, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости. Внешний размер поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразного кольца до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой полости. Таким образом, 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 некруглого поперечного сечения гасятся вибрации, что ведет к уменьшению утечки уплотняемой среды наружу. 2 ил.

Торцовое уплотнение, содержащее корпус, втулку, 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 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 некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при их сборке образована торообразная полость некруглого поперечного сечения, например, шестигранного, в которую установлено полое разрезанное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной поперечному сечению, торообразное кольцо некруглого поперечного сечения, например, шестигранного, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний размер поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной поперечному сечению горообразного кольца некруглого поперечного сечения, например шестигранного, до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой полости.