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 раскрытие стыка и увеличение утечки уплотняемой среды через торцовое уплотнение.

Задача изобретения - уменьшить утечку уплотняемой среды через торцовое уплотнение.

Технический результат достигается тем, что на поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки полукруглого или некруглого поперечного сечения, так, что при их сборке образована торообразная полость круглого или некруглого поперечного сечения, в которую установлено полое, разрезанное по внешней поверхности вдоль кольцевой оси, в плоскости стыка колец трения торообразное кольцо круглого или некруглого поперечного сечения, а по боковой поверхности данного кольца, по его кольцевой оси со стороны вращающегося кольца трения выполнены отверстия, соединяющие полость кольца с кольцевой канавкой вращающегося кольца трения для отвода уплотняемой среды, причем внешний размер поперечного сечения разрезанного вдоль кольцевой оси торообразного кольца круглого или некруглого поперечного сечения 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, круглое сечение; на фиг.4 - вид А на фиг.1 после сборки уплотнения, некруглое сечение; на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.1.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося и вращающегося колец трения 1 и 2, на торцовой поверхности которых выполнены кольцевые канавки 3 и 4 круглого или некруглого поперечного сечения так, что при сборке образуют торообразную полость круглого или некруглого поперечного сечения, в которую установлено торообразное кольцо 5 круглого или некруглого поперечного сечения, имеющее разрез 6 по внешней поверхности вдоль кольцевой оси, в плоскости стыка колец трения 1 и 2, а по боковой поверхности данного кольца 5, по его кольцевой оси со стороны вращающегося кольца трения 2 выполнены отверстия 7, соединяющие полость кольца 5 с кольцевой канавкой прямоугольного сечения 8 вращающегося кольца трения для отвода уплотняемой среды. Наружный размер поперечного сечения полого разрезанного торообразного кольца 5 круглого или некруглого поперечного сечения немного больше размера поперечного сечения торообразной полости круглого или некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками круглого или некруглого поперечного сечения 3 и 4. Из-за разницы размеров полого разрезанного торообразного кольца 5 круглого или некруглого поперечного сечения и торообразной полости круглого или некруглого поперечного сечения при сборке уплотнения торообразное кольцо 5 круглого или некруглого поперечного сечения деформируется и своей внешней поверхностью плотно прилягает к поверхности торообразной полости круглого или некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками круглого или некруглого поперечного сечения 3 и 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении, кольцо трения 1, установленное в корпусе 9, загерметизировано посредством вторичных уплотнений 10 и 11 и закреплено штифтами 12. Вращающееся кольцо 2 закреплено во втулке 13 шлицами 14 и загерметизировано вторичными уплотнениями 15 и 16. На дне кольцевой канавки 4 круглого или некруглого поперечного сечения кольца трения 2 выполнена кольцевая канавка прямоугольного сечения 8, соединенная продольными, расположенными под углом к оси вращения каналами 17 с коническими радиально расположенными полостями 18, которые выполнены во втулке 13. Полости 18 закрыты шариками 19 при помощи пластинчатых пружин 20. Втулка 13 соединена с валом 21 посредством шпонки 22 и герметизируется вторичным уплотнением 23. Невращающееся кольцо трения 1 прижато к вращающемуся кольцу 2 нажимным элементом 24 через пружину 25.

Уплотнение работает следующим образом.

При остановленном валу 21 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 2 между собой и стыком колец трения 1 и 2 с полым разрезанным торообразным кольцом 5 круглого или некруглого поперечного сечения за счет их прижатия нажимным элементом 24 через пружину 25 и за счет упругой деформации полого разрезанного торообразного кольца 5 круглого или некруглого поперечного сечения, а конические радиально расположенные полости 18 закрыты шариками 19 посредством пластинчатых пружин 20.

При вращении вала 21 вращается втулка 13 с кольцом трения 2 и полым торообразным кольцом 5, которые скользят по торцевой поверхности кольца трения 1. Просочившаяся через стык колец трения 1 и 2 уплотняемая среда через разрез на внешней поверхности полого торообразного кольца круглого или некруглого поперечного сечения 5 попадает в полость этого кольца и под действием цетробежной силы прижимается к внешней поверхности торообразного кольца 5, за счет чего создается гидродинамический замок, чем усложняется протекание уплотняемой среды наружу. По мере заполнения полого разрезанного торообразного кольца круглого или некруглого поперечного сечения 5 уплотняемая среда через отверстия 7 попадает в прямоугольную кольцевую канавку 8, далее через продольные каналы 17 уплотняемая среда попадает в радиально расположенные полости 18. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 19, преодолевая упругость пружин 20, через образование щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 20 шарики 19 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 18. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 18 и продольные каналы 17 в кольцевую канавку 8 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 полукруглого или некруглого поперечного сечения так, что при их сборке образована торообразная полость круглого или некруглого поперечного сечения, в которую установлено полое, разрезанное по внешней поверхности вдоль кольцевой оси, в плоскости стыка колец трения торообразное кольцо круглого или некруглого поперечного сечения. По боковой поверхности данного кольца, по его кольцевой оси со стороны вращающегося кольца трения выполнены отверстия, соединяющие полость кольца с кольцевой канавкой вращающегося кольца трения для отвода уплотняемой среды. Внешний размер поперечного сечения разрезанного вдоль кольцевой оси торообразного кольца круглого или некруглого поперечного сечения до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой полости. Изобретение позволяет уменьшить утечки уплотняемой среды наружу. 5 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 полукруглого или некруглого поперечного сечения так, что при их сборке образована торообразная полость круглого или некруглого поперечного сечения, в которую установлено полое разрезанное по внешней поверхности вдоль кольцевой оси в плоскости стыка колец трения торообразное кольцо круглого или некруглого поперечного сечения, а по боковой поверхности данного кольца по его кольцевой оси со стороны вращающегося кольца трения выполнены отверстия, соединяющие полость кольца с кольцевой канавкой вращающегося кольца трения для отвода уплотняемой среды, причем внешний размер поперечного сечения разрезанного вдоль кольцевой оси торообразного кольца круглого или некруглого поперечного сечения до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой полости.