УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА Российский патент 2006 года по МПК F16J15/16 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в аппаратах химических производств с механическими перемешивающими устройствами для герметизации вращающихся валов.

Известно уплотнение вращающегося вала (Г.В.Макаров. Уплотнительные устройства. Л., 1973, стр.81 (прототип)), содержащее корпус уплотнения, закрепленный на корпусе аппарата, и эластичные кольца круглого поперечного сечения, расположенные между корпусом уплотнения и вращающимся валом.

Недостатками описанного уплотнения являются недостаточные долговечность и герметичность, а также загрязнение среды аппарата продуктами ее термического разложения, образующимися в зоне трения эластичных колец о вращающийся вал.

Перечисленные недостатки обусловлены радиальным биением вала относительно неподвижного корпуса уплотнения вследствие конструктивных зазоров в подшипниках вала. При эксплуатации подшипники изнашиваются, что приводит к увеличению в них зазоров и, следовательно, к дополнительному увеличению радиального биения вала.

Технической задачей изобретения является создание уплотнения вращающегося вала с повышенной долговечностью и герметичностью, способного работать на средах, обладающих высокой проникающей способностью, полимеризующихся, термически неустойчивых.

Поставленная задача решается тем, что в уплотнении вращающегося вала, содержащем корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, и эластичные кольца, согласно изобретению на валу установлена втулка, эластичные кольца расположены между валом и втулкой, между втулкой и корпусом уплотнения установлены дополнительные уплотнения, податливость которых в радиальном направлении больше, чем у эластичных колец, во втулке и корпусе уплотнения выполнены каналы для прохода охлаждающей жидкости, причем выход охлаждающей жидкости из каналов корпуса уплотнения и вход ее в каналы втулки расположены между дополнительными уплотнениями, кроме того, уплотнение вращающегося вала снабжено упорами для исключения вращения и осевого перемещения втулки (справка: податливость - величина деформации детали под действием единичной силы) (М.Н.Иванов. Детали машин. М., «Высшая школа», стр.43).

Эластичные кольца выполнены из резины, имеют круглое поперечное сечение и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вал.

Вал выполнен полым и имеет каналы для прохода охлаждающей жидкости.

Уплотнение вращающегося вала, выполненное согласно изобретению, позволяет исключить влияние радиального биения вала на долговечность и герметичность уплотнения.

Указанные особенности изобретения представляют его отличия от прототипа и обусловливают новизну предложения; эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают достижение технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях.

Сущность изобретения станет более понятным из следующих конкретных примеров его выполнения и прилагаемых чертежей.

На фиг.1 изображен продольный разрез уплотнения вращающегося вала мешалки, установленного на днище корпуса аппарата. Выход охлаждающей жидкости из уплотнения направлен в рабочую среду аппарата. В качестве дополнительных уплотнений установлены кольца резиновые уплотнительные по ГОСТ 9833-73.

На фиг.2 изображен продольный разрез уплотнения вращающегося вала мешалки, установленного на днище корпуса аппарата. Выход охлаждающей жидкости из уплотнения направлен в систему циркуляции через радиальное отверстие в полом вале. В качестве дополнительных уплотнений установлены резиновая мембрана и резиновая армированная манжета по ГОСТ 8752-79.

Уплотнение вала (фиг.1) содержит корпус уплотнения 1, соединенный с корпусом аппарата крепежными деталями. На валу 2 установлена втулка 3, на внутренней и наружной поверхностях которой выполнены канавки, в которых расположены эластичные кольца 4 и 5. Втулка 3 установлена в корпусе уплотнения 1 с зазором. Внутренние кольца 4 контактируют с валом 2, наружные кольца 5 контактируют с корпусом уплотнения 1. Эластичные кольца 4 и 5 выполнены из резины, причем внутренние кольца 4 частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца 4 о вал 2. Диаметр поперечного сечения наружных колец 5 больше, чем диаметр поперечного сечения внутренних колец 4, кроме того, твердость наружных колец 5 меньше, чем твердость внутренних колец 4, что обеспечивает большую податливость наружных колец 5, чем внутренних колец 4. В корпусе уплотнения 1 установлены стопорный болт 6 и упорное кольцо 7 для исключения вращения и осевого перемещения втулки 3. Корпус уплотнения 1 и втулка 3 имеют каналы для прохода охлаждающей жидкости вблизи зоны трения эластичных колец 4 о вал 2 и выхода ее в среду аппарата по отверстию во втулке 3 и далее через кольцевой зазор между втулкой 3 и валом 2 в направлении к мешалке. Выход охлаждающей жидкости из канала корпуса уплотнения 1 и вход ее в канал втулки 3 выполнен между эластичными кольцами 5. Охлаждающая жидкость должна обладать смазывающими свойствами и быть инертной к среде аппарата.

Уплотнение работает следующим образом. Упругодеформированные внутренние кольца 4 центрируют втулку 3 по валу 2. При вращении вала 2 втулка 3 не вращается, но совершает совместно с валом 2 колебательные движения, возникающие от радиального биения вала 2. Так как податливость наружных колец 5 больше, чем внутренних колец 4, то наружные кольца 5 не препятствуют колебательным движениям втулки 3 с валом 2. Наружные кольца 5 работают в режиме циклического изменения своей деформации, но без трения скольжения. Внутренние кольца 4 работают со скольжением по валу 2, но без циклической деформации, что уменьшает их нагрев и износ. Вал 2 не имеет радиального биения относительно втулки 3, поэтому форма кольцевого зазора между ними не изменяется во времени, а его величина постоянна, что создает наилучшие условия для запирания рабочей среды аппарата потоком охлаждающей жидкости, проходящей через кольцевой зазор в направлении к мешалке.

Внутренние кольца 4 контактируют с полированным валом 2 через фторопластовую пленку, что практически исключает загрязнение рабочей среды аппарата продуктами износа вала 2 и кольца 4.

Давление охлаждающей жидкости должно превышать давление рабочей среды в аппарате, чтобы обеспечить ее необходимый расход.

Давление среды в аппарате прижимает втулку 3 к упорному кольцу 7. Стопорный болт 6 исключает вращение втулки 3 относительно оси вала 2.

Если проникновение рабочей среды в зону трения кольца 4 о вал 2 не вызывает ее термического разложения, а поступление охлаждающей жидкости в рабочую среду нежелательно, то необходимо организовать выход охлаждающей жидкости в систему циркуляции через радиальное отверстие в полом вале 2 (фиг.2). Дополнительными уплотнениями являются манжета 5 по ГОСТ 8752-79 и резиновая мембрана 8, соединенная с корпусом уплотнения 1 и втулкой 3 кольцами 9, 10 и крепежными деталями. Кольцо с пазом 7, закрепленное в корпусе уплотнения 1, исключает осевое перемещение втулки от давления среды. Штифт 6, запрессованный в отверстие втулки 3 и расположенный в пазе кольца 7, препятствует вращению втулки 3.

Предлагаемое уплотнение успешно прошло опытную проверку.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в аппаратах химических производств с механическими перемешивающими устройствами для герметизации вращающихся валов. Уплотнение вращающегося вала содержит корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, втулку, установленную на валу, эластичные кольца, расположенные между втулкой и валом, дополнительные уплотнения, установленные между втулкой и корпусом уплотнения, причем податливость дополнительных уплотнений в радиальном направлении больше, чем у эластичных колец, упоры для исключения вращения и осевого перемещения втулки. Во втулке и корпусе уплотнения выполнены каналы для прохода охлаждающей жидкости. Выход охлаждающей жидкости из каналов корпуса уплотнения и вход ее в каналы втулки выполнены между дополнительными уплотнениями. Эластичные кольца выполнены из резины, имеют круглое поперечное сечение и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вал. Изобретение исключает влияние радиального биения вала на долговечность и герметичность уплотнения. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, эластичные кольца, отличающееся тем, что на валу установлена втулка, эластичные кольца расположены между валом и втулкой, между втулкой и корпусом уплотнения установлены дополнительные уплотнения, податливость которых в радиальном направлении больше, чем у эластичных колец, во втулке и корпусе уплотнения выполнены каналы для прохода охлаждающей жидкости, причем выход охлаждающей жидкости из каналов корпуса уплотнения и вход ее в каналы втулки расположены между дополнительными уплотнениями, кроме того, уплотнение вращающегося вала снабжено упорами для исключения вращения и осевого перемещения втулки.2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что эластичные кольца выполнены из резины, имеют круглое поперечное сечение и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вал.3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что вал выполнен полым и имеет каналы для прохода охлаждающей жидкости.