УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ Российский патент 2006 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к уплотнениям вращающихся валов машин.

Известна конструкция ротационно-пластинчатого компрессора (А.К.Михайлов, "Компрессорные машины", стр.102, рис.3.50 - М.: Энергоатомиздат, 1989), содержащая корпус в виде цилиндра и пластин, размещенных в пазах ротора. С целью уменьшения трения торцов пластин о внутреннюю поверхность цилиндра, в последнем установлены вращающиеся разгрузочные кольца. Уменьшение трения происходит из-за того, что пластины опираются на эти стальные разгрузочные кольца, у которых частота вращения будет меньше частоты вращения торцов пластин, что уменьшает относительную скорость скольжения, нагрев и появляется возможность повышения числа оборотов вала (в среднем на 40%), с сохранением уплотняющих свойств в радиальном направлении, т.е. по торцам пластин.

Недостатком данной конструкции является обязательное применение смазки из-за недостаточного снижения относительной скорости скольжения.

Известно также уплотнение для вращающихся валов с плавающим кольцом, устанавливаемым на вал с минимальным радиальным зазором, а уплотнение в осевом направлении осуществлено поджатием торцевой поверхности уплотнения к опорной при помощи подачи запирающей жидкости (А.К.Михайлов, "Компрессорные машины", стр.227, рис.7.25б - М., Энергоатомиздат, 1989).

Недостатком этой конструкции является невозможность установки уплотнения на валу с нулевым радиальным зазором и обязательное наличие запирающей жидкости.

Известна конструкция также с плавающим кольцом (А.К.Михайлов, "Компрессорные машины", стр.228, рис.7.26б - М., Энергоатомиздат или Т.М. Башта, "Машиностроительная гидравлика", стр.633, рис.394 - М., "Машиностроение", 1971), которая включает в себя опорное кольцо, аксиально-подвижное постоянно нагруженное уплотнительное кольцо и расположенное между ними свободно плавающее кольцо, изготовленное из графита или пластмассы и установленное на валу с гарантированным зазором, благодаря чему несколько снижается относительная скорость скользящих поверхностей.

Основными недостатками данной конструкции являются: установка уплотнения на валу с зазором, что снижает эффективность уплотнения и работает чисто как торцовое, а также высокие относительные скорости скольжения, зависящие от материалов, из которых сделаны трущиеся поверхности, т.е. от их коэффициента трения. Поэтому для уменьшения относительной скорости скольжения свободно плавающее кольцо изготавливают из дорогостоящих марок графита, фторопласта и др. материалов с низкими коэффициентами трения.

Цель изобретения - снижение относительной скорости скольжения в трущихся парах уплотнения, повышение эффективности уплотнения как в осевом, так и в радиальном направлениях, а также возможность применения материалов с повышенными коэффициентами трения.

Эта цель достигается тем, что свободно плавающее кольцо выполнено в виде втулок с буртиками, изготовленных и собранных одна в другую с возможностью образования между ними в осевом и радиальном направлениях антифрикционных пар. Известно, что применение одного плавающего (разгрузочного) кольца (А.К.Михайлов, "Компрессорные машины", стр.103) позволяет за счет снижения относительных скоростей скольжения повысить частоту вращения в среднем на 40%. Поэтому очевидно, что увеличение в наборе числа антифрикционных пар трения будет способствовать пропорциональному уменьшению относительных скоростей скольжения в каждой паре. При этом становится необязательным применение в наборе дорогостоящих материалов с низкими коэффициентами трения. В этом случае, для достижения нужного эффекта достаточно увеличить в наборе число антифрикционных пар из материалов с повышенными коэффициентами трения, пропорционально увеличению среднего коэффициента трения набора. Выполнение антифрикционного набора в виде втулок с буртиками, собранных одна в другую, причем с минимальными или нулевыми зазорами в радиальном направлении, позволяет снизить скорость относительного скольжения не только в осевом направлении, но и в радиальном. Одновременно с этим повышается надежность и самого уплотнения за счет увеличения общей площади контактирующих поверхностей.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Уплотнение для вращающихся валов содержит вращающееся опорное кольцо (буксу) 1, подвижно закрепленное на валу 12, аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 8, уплотнение которого по поверхности осевого скольжения осуществлено с помощью резинового кольца 9, установленного в канавке корпуса 2. Для предотвращения вращения кольца 8 в корпусе 2 установлен штифт 10. Само кольцо аксиально нагружено пружиной 11. Между опорным кольцом 1 и аксиально-подвижным уплотнительным кольцом 8 расположено свободно плавающее кольцо, выполненное в виде набора втулок с буртиками 3, 4, 5, 6, 7, изготовленных и собранных одна в другую с возможностью образования между ними в осевом и радиальном направлениях антифрикционных пар.

Например, втулки 3, 5, 7 могут быть выполнены из графита или антифрикционного чугуна, а втулки 4 и 6 - из твердой стали. Причем, все.

Уплотнение работает следующим образом. При вращении опорного кольца 1 за счет сил трения между ним и втулкой 3, последняя начинает вращаться с меньшей угловой скоростью (с проскальзыванием), чем кольцо 1 и вал 12. Затем эта уменьшенная угловая скорость за счет силы трения передается следующей втулке 4 опять же с проскальзыванием следующей и т.д. вплоть до передачи все уменьшающейся угловой скорости последней втулке 7. При этом относительная скорость скольжения между втулкой 7 и кольцом 8, как в осевом так и радиальном направлениях будет минимальной, а надежность уплотнения за счет этого повысится.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Уплотнение для вращающихся валов, включающее опорное кольцо, аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и свободно плавающее кольцо, расположенное между ними. Свободно плавающее кольцо выполнено в виде набора втулок с буртиками, изготовленных и собранных одна в другую с возможностью образования между ними в осевом и радиальном направлениях антифрикционных пар скольжения. Изобретение позволяет резко снизить относительные скорости скольжения, повысить эффективность уплотнения, а также расширить применение в уплотнениях недефицитных материалов с повышенными коэффициентами трения. 1 ил.

Уплотнение для вращающихся валов, включающее опорное кольцо, аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и свободно плавающее кольцо, расположенное между ними, отличающееся тем, что свободно плавающее кольцо выполнено в виде набора втулок с буртиками, изготовленных и собранных одна в другую с возможностью образования между ними в осевом и радиальном направлениях антифрикционных пар скольжения.