СКОЛЬЗЯЩЕЕ КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2014 года по МПК F16J15/34 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к скользящему кольцевому уплотнению, содержащему вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность контркольца противолежит уплотнительной поверхности кольца скольжения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Скользящие кольцевые уплотнения вышеуказанного вида уже известны из ЕР 1209386 А1.

Контркольцо может вращаться относительно неподвижного кольца скольжения со скоростями скольжения относительно среднего диаметра поверхности скольжения до 200 м/сек. При высоких скоростях скольжения в результате вязкого скольжения в уплотнительной щели в кольцо скольжения и в контркольцо возникает значительное тепловложение. Аксиальные температурные градиенты в кольце скольжения и контркольце приводят к сильным деформациям колец. При этом геометрия уплотнительной щели может изменяться нежелательным или недопустимым образом, а именно, в части высоты уплотнительной щели, а также ее V-образного расширения.

Из ЕР 1209386 А1 известно выполнение во вращающемся контркольце аксиальной выпуклости для компенсации термически обусловленного коробления вращающегося контркольца.

Недостатком известных скользящих кольцевых уплотнений является то, что деформируемость вращающегося контркольца, несмотря на известные меры, при воздействии высокой температуры не всегда допускает надежное функционирование во всех рабочих режимах.

Тем не менее, в частности, при использовании скользящих кольцевых уплотнений в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах с весьма изменчивыми условиями эксплуатации в отношении давления, числа оборотов и температуры, к функционированию и к эксплуатационной надежности скользящих кольцевых уплотнений предъявляются весьма высокие требования.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому в основу изобретения положена задача создания и усовершенствования скользящего кольцевого уплотнения вышеупомянутого вида, чтобы оно обеспечивало надежное функционирование и высокую эксплуатационную надежность даже при изменчивых и различных скоростях, числах оборотов, давлениях и температурах.

Настоящее изобретение решает вышеупомянутую задачу с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Контркольцо может содержать первую аксиальную выпуклость, выступающую относительно радиальной плоскости контркольца, причем контркольцо содержит вторую аксиальную выпуклость, выступающую относительно радиальной плоскости и расположенную на расстоянии от первой выпуклости.

Вторая выпуклость, образующая с первой выпуклостью впадину, может компенсировать возникающие опрокидывающие моменты вследствие температурных градиентов. Хотя специалист и ожидал бы, что дополнительная выпуклость привела бы к относительно сложному, трудно управляемому деформированию контркольца, можно пойти по этому пути. В этом случае первая выпуклость при вращающемся контркольце находится в тесном взаимодействии со второй выпуклостью. В результате контркольцо даже при весьма изменчивых нагрузках в части давления, числа оборотов и температуры в неожиданно равной степени демонстрирует как гибкость, так и стабильность, в отношении своей деформируемости. Благодаря этому даже при весьма изменчивых условиях эксплуатации сохраняется оптимальная геометрия уплотнительной щели.

Радиальная плоскость может противолежать уплотнительной поверхности контркольца. При этом уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу, предпочтительно, не подвергаются воздействию.

Первая выпуклость может быть выполнена на радиально наружном конце контркольца, причем вторая выпуклость обращена к первому радиально внутреннему концу контркольца. При этом плоскость вращения контркольца стабилизируется против опрокидывания.

Первая выпуклость в поперечном сечении может быть выполнена трапецеидальной. Эта конкретная форма оказалась особенно предпочтительной, поскольку благодаря этому происходят положительные распределение масс и смещение центра тяжести внутри контркольца.

На этом фоне вторая выпуклость в поперечном сечении может быть выполнена трапецеидальной. Благодаря этому исключаются плоскости, направленные параллельно оси вращения, на которых могут скапливаться жидкости, в частности жидкие смазочные средства.

Выпуклости могут иметь скругленные кромки. Благодаря этому могут быть минимизированы вторичные вихревые отрывы на выпуклостях.

Первая выпуклость может иметь большую протяженность, чем вторая выпуклость. Неожиданно в результате достигается в равной степени как гибкая, так и стабильная деформируемость вращающегося контркольца при самых разных условиях эксплуатации.

Из ЕР 1209386 А1 известно выполнение во вращающемся контркольце аксиальной выпуклости для компенсации термически обусловленного коробления вращающегося контркольца.

Недостатком известных скользящих кольцевых уплотнений является то, что деформируемость вращающегося контркольца, несмотря на известные меры, при воздействии высокой температуры не всегда допускает надежное функционирование во всех рабочих режимах.

Тем не менее, в частности, при использовании скользящих кольцевых уплотнений в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах с весьма изменчивыми условиями эксплуатации в отношении давления, числа оборотов и температуры, к функционированию и к эксплуатационной надежности скользящих кольцевых уплотнений предъявляются весьма высокие требования.

На этом фоне контркольцо может иметь аксиальный выступ, радиально внутренняя боковая поверхность которого имеет выемки.

Тем самым неожиданно устанавливается почти постоянная ширина щели. Неподвижное кольцо скольжения следует в своем перемещении и деформировании за вращающимся контркольцом настолько, что уплотнительная щель между уплотнительными поверхностями не расширяется или не уменьшается в недопустимой степени. Выемки при вращающемся контркольце находятся в тесном взаимодействии с ним, вследствие чего контркольцо вращается неожиданно стабильно и спокойно, а кольцо скольжения аксиально следует за ним. Стабильное и спокойное вращение ведет к очень большой плотности и к оптимизированной ширине щели между уплотнительными поверхностями.

Когда в этом описании заходит речь о ширине щели, то имеется в виду аксиальный зазор между уплотнительными поверхностями. Специалисты называют этот аксиальный зазор также «высотой щели». В выемках не установлено никаких уплотнений или уплотнительных элементов. Выемки свободны также от центрирующих элементов, прилегающих к радиально внутренней боковой поверхности аксиально или радиально.

Радиально внутренняя боковая поверхность может быть выполнена ступенчатой. Ступени выполняются в теле кольца скольжения без проблем.

Радиально внутренняя боковая поверхность может заканчиваться в первой радиальной плоскости кольца скольжения, причем радиально наружная боковая поверхность кольца скольжения заканчивается во второй радиальной плоскости кольца скольжения, причем первая и вторая радиальные плоскости удалены от уплотнительной поверхности кольца скольжения на разные расстояния. Благодаря этому конкретному варианту выполнения устанавливается весьма благоприятная форма кольца скольжения, так что уплотнительная щель между уплотнительными поверхностями является почти постоянной.

Из ЕР 1209386 А1 известна герметизация пространства, обращенного к уплотнительной поверхности кольца скольжения относительно пространства со стороны корпуса, в котором установлено нажимное кольцо. Герметизация осуществляется с помощью уплотнительного устройства, содержащего один единственный уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент одновременно прилегает к нажимному кольцу, кольцу скольжения и ко второй стенке корпуса.

Недостатком известного скользящего кольцевого уплотнения является то, что уплотнительный элемент ограничивает свободу движения кольца скольжения. При этом дело может дойти, в частности, до «движения рывками».

Тем не менее, в частности, при использовании скользящих кольцевых уплотнений в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах с весьма изменчивыми условиями эксплуатации в отношении давления, числа оборотов и температуры, к функционированию и к эксплуатационной надежности скользящих кольцевых уплотнений предъявляются весьма высокие требования.

При этом желательно создание и усовершенствование скользящего кольцевого уплотнения вышеупомянутого вида с таким расчетом, чтобы оно обеспечивало надежное функционирование и эксплуатационную надежность даже при изменчивых и различных числах оборотов, давлениях и температурах.

На этом фоне кольцо скольжения посредством нажимного кольца может быть прижато к контркольцу, причем нажимное кольцо посредством упругого элемента опирается на первую стенку корпуса, причем между нажимным кольцом и второй стенкой корпуса, а также между нажимным кольцом и кольцом скольжения предусмотрено уплотнительное устройство, причем уплотнительное устройство содержит два разъединенных друг от друга и отдельных уплотнительных элемента.

Два разъединенных друг от друга и отдельных уплотнительных элемента могут выполнять различные задачи по уплотнению за счет оптимального выбора различных материалов. При этом, в частности, установлено, что уплотнительные элементы в отношении своих упругих и морфологических свойств могут подстраиваться под свою соответствующую монтажную ситуацию независимо друг от друга. В результате кольцо скольжения даже при весьма изменчивых нагрузках в части давления, числа оборотов и температуры обнаруживает в равной степени, как гибкость, так и стабильность, в отношении своего перемещения. Тем самым даже при весьма изменчивых условиях эксплуатации сохраняется оптимальная геометрия уплотнительной щели.

На этом фоне первый уплотнительный элемент может прилегать исключительно к кольцу скольжения и к нажимному кольцу. Благодаря этому может достигаться надежное уплотнение между аксиально противолежащими граничными поверхностями кольца скольжения и нажимного кольца.

Второй уплотнительный элемент может прилегать исключительно к нажимному кольцу и ко второй стенке корпуса. Благодаря этому может достигаться надежное уплотнение между радиально противолежащими граничными поверхностями нажимного кольца и корпуса.

Первый уплотнительный элемент может быть изготовлен из эластомера. Эластомер обычно достаточно мягок и поэтому может быть очень надежным уплотнением между аксиально противолежащими граничными поверхностями кольца скольжения и нажимного кольца.

Второй уплотнительный элемент может быть изготовлен из политетрафторэтилена (PTFE). Является преимуществом то, что этот материал предпочтительно не пристает ко второй стенке корпуса и придает нажимному кольцу некоторую подвижность относительно корпуса.

Второй уплотнительный элемент может быть по меньшей мере местами выполнен U-образным в поперечном сечении. Благодаря этому второй уплотнительный элемент может производить распорное действие. U-образная форма обусловливает два выступающих плеча, которые под давлением прижима могут, соответственно, прилегать к нажимному кольцу и ко второй стенке корпуса.

Из ЕР 1209386 А1 известна герметизация пространства, обращенного к уплотнительной поверхности кольца скольжения относительно пространства со стороны корпуса, в котором установлено нажимное кольцо. Герметизация осуществляется с помощью уплотнительного устройства, содержащего один единственный уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент одновременно прилегает к нажимному кольцу, кольцу скольжения и ко второй стенке корпуса.

Недостатком известного скользящего кольцевого уплотнения является то, что в пространство со стороны корпуса могут проникать загрязнения. Загрязнения могут проникать со стороны, противоположной кольцу скольжения.

При этом из-за проникновения частиц грязи, в частности, из-за попадания пыли, могут происходить фрикционные повреждения. Это может привести к неблагоприятным изменениям в структуре поверхности между уплотнительным элементом и корпусом. Этому может сопутствовать ухудшение смещения нажимного кольца относительно корпуса. Вследствие этого могут произойти неблагоприятные изменения геометрии уплотнительной щели.

Тем не менее, в частности, при использовании скользящих кольцевых уплотнений в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах с весьма изменчивыми условиями эксплуатации в отношении давления, числа оборотов и температуры, к функционированию и к эксплуатационной надежности скользящих кольцевых уплотнений предъявляются весьма высокие требования.

При этом желательно создание и усовершенствование скользящего кольцевого уплотнения вышеупомянутого вида с таким расчетом, чтобы оно обеспечивало надежное функционирование и эксплуатационную надежность даже при изменчивых и различных числах оборотов, давлениях и температурах.

На этом фоне кольцо скольжения посредством нажимного кольца может быть прижато к контркольцу, причем нажимное кольцо посредством упругого элемента опирается на первую стенку корпуса, причем между нажимным кольцом и второй стенкой корпуса, а также между нажимным кольцом и кольцом скольжения предусмотрено уплотнительное устройство, причем нажимное кольцо вместе со стенками корпуса ограничивает пространство, защищаемое от проникновения загрязнений.

Защита препятствует проникновению загрязнений. Структура поверхности между уплотнительным элементом и корпусом благодаря этому почти не нарушается. Таким образом, можно успешно противодействовать ухудшению смещения нажимного кольца относительно корпуса. Вследствие этого можно избежать неблагоприятных изменений геометрии уплотнительной щели. Благодаря этому даже при весьма изменчивых условиях эксплуатации сохраняется оптимальная геометрия уплотнительной щели.

Нажимное кольцо может иметь аксиально выступающую стенку кольца, радиально наружная поверхность которой противолежит радиально внутреннему концу первой стенки корпуса. Тем самым осуществляется заключение нажимного кольца и упругого элемента в кольцевое пространство со стороны корпуса. Предпочтительно, при поломке упругого элемента обломки не попадают наружу.

Стенка кольца в аксиальном направлении может превышать первую стенку корпуса. Выступающая часть надежно препятствует проникновению пыли в пространство, в котором установлен упругий элемент.

В первой и/или во второй стенке корпуса может быть выполнен проход, через который уже имеющиеся загрязнения могут удаляться из этого пространства. Проход, предпочтительно, выполнен со стороны, противоположной кольцу скольжения, за нажимным кольцом. Поскольку проход выполнен в нижней области корпуса, уже имеющиеся загрязнения могут удаляться из этого пространства под действием силы тяжести.

На этом фоне из ЕР 1209386 А1 известна закрепленная от проворота затяжка вращающегося контркольца на валу с помощью втулки и зажимного элемента.

Недостатком известных скользящих кольцевых уплотнений является то, что вращающееся контркольцо во время вращения может производить нежелательные перекосы. При этом могут произойти нежелательные изменения геометрии уплотнительной щели между уплотнительными поверхностями. В этом случае скользящее кольцевое уплотнение не может более обеспечивать надежное функционирование во всех рабочих режимах.

Тем не менее, в частности, при использовании скользящих кольцевых уплотнений в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах с весьма изменчивыми условиями эксплуатации в отношении давления, числа оборотов и температуры, к функционированию и к эксплуатационной надежности скользящих кольцевых уплотнений предъявляются весьма высокие требования.

При этом желательно создание и усовершенствование скользящего кольцевого уплотнения вышеупомянутого вида с таким расчетом, чтобы оно обеспечивало надежное функционирование и эксплуатационную надежность даже при изменчивых и различных числах оборотов, давлениях и температурах.

На этом фоне контркольцо может иметь две радиальные плоскости, которым соответствуют по одному зажимному упору.

Посредством двух аксиально выступающих зажимных упоров может быть обеспечен определенный зажим контркольца. Возникающие опрокидывающие моменты могут компенсироваться и предотвращаться неожиданно легко. При этом прежде всего установлено, что контркольцо, зажатое между зажимными элементами, может вступать с ними во фрикционный контакт. При этом вступают в действие силы трения, создающие опрокидывающие моменты. Отсюда понятно, что зажимные упоры могут быть установлены таким образом, чтобы действующие опрокидывающие моменты взаимно компенсировались. При этом конкретно установлено, что зажимные упоры определяют плоскости, на которые опрокидывающие моменты могут действовать определенно и компенсированно. Поэтому контркольцо неожиданно проявляет высокий уровень стабильности даже при весьма изменчивых нагрузках в отношении давления, числа оборотов и температуры. Благодаря этому оптимальная геометрия уплотнительной щели сохраняется даже при весьма изменчивых условиях эксплуатации.

Под установлением соответствия между зажимными упорами и радиальными плоскостями понимается выполнение зажимных упоров либо непосредственно на контркольце, либо на зажимных элементах вала.

Контркольцо может иметь две радиальные плоскости, от которых выступают в аксиальном направлении по одному соответствующему зажимному упору. Предпочтительно, чтобы зажимные упоры были выполнены на контркольце, а не на втулке и зажимном элементе. Это связано с тем, что материал, используемый для контркольца, мягче, чем материал для втулки или зажимного элемента. Кроме того, стремятся к равномерному износу зажимных упоров.

Зажимные упоры могут выполняться кольцеобразными и концентричными относительно контркольца. Благодаря этому контркольцо может закрепляться на валу посредством линейного прессования.

Зажимные упоры могут быть выполнены из контркольца и заодно с ним.

Зажимные упоры могут быть выполнены в радиальном направлении на одном уровне по обе стороны контркольца. Этим добиваются того, чтобы опрокидывающие моменты могли действовать на одном уровне и успешно взаимно компенсироваться.

А именно, как только контркольцо и вал переместятся относительно друг друга в радиальном направлении, в действие вступают опрокидывающие моменты. Эти опрокидывающие моменты компенсируются за счет того, что зажимные упоры установлены на одном радиальном уровне.

Устройство уплотнения может содержать скользящее кольцевое уплотнение описанного здесь вида и вал, причем контркольцо соединено с валом посредством зажимного элемента и втулки без возможности проворота, причем первый зажимной упор прилегает к втулке, а второй зажимной упор - к зажимному элементу. Благодаря втулке и зажимному элементу контркольцо может быть зажато на валу в определенном положении.

Описанное здесь скользящее кольцевое уплотнение особенно удобно для использования в лопастных машинах, например, в компрессорах или газовых турбинах, поскольку оно обеспечивает надежное функционирование даже при изменчивых и различных скоростях, давлениях и температурах.

Описанное здесь скользящее кольцевое уплотнение уплотняет газ или смесь газа с жидкостью, причем уплотнительные поверхности имеют газовую смазку.

В настоящее время существуют различные возможности предпочтительного формирования и совершенствования идеи настоящего изобретения. Для этого, с одной стороны, рекомендуется нижеприведенная формула изобретения, с другой стороны, последующее пояснение предпочтительного примера выполнения настоящего скользящего кольцевого уплотнения согласно изобретению со ссылкой на чертежи.

В сочетании с пояснением предпочтительного примера выполнения со ссылкой на чертежи в общем случае поясняются предпочтительные и усовершенствованные варианты осуществления идеи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах

Фиг.1 изображает разрез скользящего кольцевого уплотнения согласно уровню техники,

Фиг.2 - разрез части скользящего кольцевого уплотнения на фиг.1 со стороны корпуса,

Фиг.3 - разрез части скользящего кольцевого уплотнения со стороны вала, в котором вращающееся контркольцо содержит в аксиальном направлении два выпучивания,

Фиг.4 - разрез части скользящего кольцевого уплотнения со стороны корпуса, в котором неподвижное контркольцо имеет аксиальный выступ, в котором выполнена ступенчатая боковая поверхность,

Фиг.5 - разрез скользящего кольцевого уплотнения согласно уровню техники, в котором для нажимного кольца предусмотрен один единственный уплотнительный элемент,

Фиг.6 - разрез скользящего кольцевого уплотнения, в котором для нажимного кольца предусмотрено два отдельных уплотнительных элемента, разъединенных друг от друга.

Фиг.7 - разрез скользящего кольцевого уплотнения согласно уровню техники, в котором для нажимного кольца предусмотрен один единственный уплотнительный элемент,

Фиг.8 - разрез скользящего кольцевого уплотнения, в котором для нажимного кольца предусмотрена аксиально выступающая стенка кольца,

Фиг.9 - разрез скользящего кольцевого уплотнения согласно уровню техники, в котором контркольцо не содержит в аксиальном направлении никаких зажимных упоров, и

Фиг.10 - разрез части скользящего кольцевого уплотнения со стороны вала, в котором контркольцо по обе стороны содержит выступающие зажимные упоры.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 изображено скользящее кольцевое уплотнение согласно уровню техники.

Скользящее кольцевое уплотнение, изображенное на фиг.1, содержит вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 противолежит уплотнительной поверхности 2а скользящего кольцевого уплотнения 2.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное контркольцо 2 свободно установлено по центру в корпусе 6.

На фиг.2 изображена часть скользящего кольцевого уплотнения со стороны корпуса на фиг.1.

На фиг.3 изображена часть скользящего кольцевого уплотнения со стороны вала, а на фиг.4 - часть скользящего кольцевого уплотнения со стороны корпуса. При этом часть со стороны корпуса на фиг.4 может комбинироваться с частью со стороны вала на фиг.3 или с частью со стороны вала на фиг.1.

Скользящее кольцевое уплотнение, изображенное на фиг.3 и 4, содержит вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения. При этом между уплотнительными поверхностями 1а, 2а образуется уплотнительная щель 7. Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6.

Контркольцо 1 имеет первую аксиальную выпуклость 8, аксиально выступающую относительно изображенной пунктиром радиальной плоскости 9 контркольца 1. Контркольцо 1 имеет вторую аксиальную выпуклость 10, аксиально выступающую относительно радиальной плоскости 9 и радиально расположенную на расстоянии от первой выпуклости 8.

Конкретно первая выпуклость 8 и вторая выпуклость 10 ограничивают впадину 11, расположенную несколько ниже радиальной плоскости 9. Однако впадина 11 могла бы быть расположена несколько выше радиальной плоскости 9. Контркольцо 1 изготовлено из металла и имеет в диаметре (внутренний размер) 300 мм.

Радиальная плоскость 8 аксиально противолежит уплотнительной поверхности 1а контркольца 1. Первая выпуклость 8 выполнена на радиально наружном конце контркольца 1, причем вторая выпуклость 10 обращена к радиально внутреннему концу контркольца 1.

Первая выпуклость 8 и вторая выпуклость 10 в поперечном сечении выполнены трапецеидальными. Выпуклости 8, 10 имеют скругленные кромки 12а, 12d.

Первая выпуклость 8 имеет большую протяженность, чем вторая выпуклость 10.

На фиг.4 показано, что кольцо 2 скольжения имеет аксиальный выступ 13, радиально внутренняя боковая поверхность 14 которого имеет выемки 15а, 15b. Радиально внутренняя боковая поверхность 14 выполнена ступенчатой.

Радиально внутренняя боковая поверхность 14 переходит в первую радиальную плоскость 16 кольца 2 скольжения, причем радиально наружная боковая поверхность 17 кольца 2 скольжения переходит во вторую радиальную плоскость 18 кольца 2 скольжения и причем первая и вторая радиальные плоскости 16, 18 аксиально удалены от уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения на разные расстояния.

Кольцо 2 скольжения изготовлено из угольного материала.

На фиг.5 изображено скользящее кольцевое уплотнение согласно уровню техники.

Скользящее кольцевое уплотнение, изображенное на фиг.5, содержит вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения, причем кольцо 2 скольжения прижато к контркольцу 1 посредством нажимного кольца 2b, причем нажимное кольцо 2b посредством упругого элемента 2с опирается на первую стенку 6а корпуса, и причем между нажимным кольцом 2b и второй стенкой 6b корпуса, а также между нажимным кольцом 2b и кольцом 2 скольжения предусмотрено уплотнительное устройство 2d.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6. При этом между уплотнительными поверхностями 1а, 2а образуется уплотнительная щель 7.

На фиг.6 изображено скользящее кольцевое уплотнение, содержащее вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 аксиально противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения, причем кольцо 2 скольжения аксиально прижато к контркольцу 1 посредством нажимного кольца 2b, причем нажимное кольцо 2b посредством упругого элемента 2с аксиально опирается на первую стенку 6а корпуса и причем между нажимным кольцом 2b и второй стенкой 6b корпуса, а также между нажимным кольцом 2b и кольцом 2 скольжения предусмотрено уплотнительное устройство 2d, 2е, причем уплотнительное устройство 2d, 2е содержит два отдельных уплотнительных элемента 2d, 2е, разъединенных друг от друга.

Первый уплотнительный элемент 2е прилегает исключительно к контркольцу 2 и к нажимному кольцу 2b. Второй уплотнительный элемент 2d прилегает исключительно к нажимному кольцу 2b и ко второй стенке 6b корпуса.

Первый уплотнительный элемент 2е изготовлен из эластомера. Второй уплотнительный элемент 2d находится в пазу 2f нажимного кольца 2b, аксиально обращенном к кольцу 2 скольжения. Первый уплотнительный элемент 2е выполнен в форме круглого кольца.

Второй уплотнительный элемент 2d изготовлен из политетрафторэтилена (PTFE). Второй уплотнительный элемент 2d по меньшей мере местами выполнен U-образным в поперечном сечении. При этом возможна также V-образная форма. Он окружает нажимное кольцо 2b по окружности и располагается в периферийном окружном кольцевом пазу 2g.

Контркольцо 1 изготовлено из металла и имеет в диаметре (внутренний размер) 300 мм. Контркольцо 2 изготовлено из угольного материала.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6. При этом между уплотнительными поверхностями 1а, 2а образуется уплотнительная щель 7.

На фиг.7 изображено скользящее кольцевое уплотнение согласно уровню техники.

Скользящее кольцевое уплотнение, изображенное на фиг.7, содержит вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения, причем кольцо 2 скольжения прижато к контркольцу 1 посредством нажимного кольца 2b, причем нажимное кольцо 2b посредством упругого элемента 2с опирается на первую стенку 6а корпуса и причем между нажимным кольцом 2b и второй стенкой 6b корпуса, а также между нажимным кольцом 2b и кольцом 2 скольжения предусмотрено уплотнительное устройство 2d.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6. При этом между уплотнительными поверхностями 1а, 2а образуется уплотнительная щель 7.

На фиг.8 изображено скользящее кольцевое уплотнение, содержащее вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 аксиально противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения, причем кольцо 2 скольжения прижато к контркольцу 1 посредством нажимного кольца 2b, причем нажимное кольцо 2b посредством упругого элемента 2с опирается на первую стенку 6а корпуса, причем между нажимным кольцом 2b и второй стенкой 6b корпуса, а также между нажимным кольцом 2b и кольцом 2 скольжения предусмотрено уплотнительное устройство 2d.

Нажимное кольцо 2b вместе со стенками 6а, 6b корпуса ограничивает пространство, защищаемое от проникновения загрязнений. Пространство выполнено со стороны нажимного кольца 2b, противоположной кольцу 2 скольжения. Пространство, а именно пространство со стороны корпуса, выполнено в виде кольцевого пространства, в котором установлен упругий элемент 2.

Нажимное кольцо 2b имеет аксиально выступающую стенку 2h кольца, радиально наружная поверхность которой противолежит радиально внутреннему концу первой стенки 6а корпуса. При этом стенка 2h кольца выступает в том же направлении, в котором упругий элемент 2с выступает относительно нажимного кольца 2b. Нажимной элемент 2с установлен в глухом отверстии в нажимном кольце 2b и выполнен в качестве цилиндрической нажимной пружины.

Стенка 2h кольца превышает первую стенку 2а корпуса в аксиальном направлении. Стенка 2h кольца выступает со стороны первой стенки 6а корпуса, противоположной нажимному кольцу 2b, с кольцевой выступающей частью относительно первой стенки 6а корпуса.

В первой и во второй стенках 6а, 6b корпуса выполнен проход 6с, через который загрязнения могут удаляться из пространства. Проход 6с, предпочтительно, выполнен со стороны, аксиально противоположной кольцу 2 скольжения, за нажимным кольцом 2b. Поскольку проход 6с выполнен в нижней области корпуса 6, уже имеющиеся загрязнения могут удаляться из этого пространства под действием силы тяжести.

Контркольцо 1 изготовлено из металла и имеет в диаметре (внутренний размер) 300 мм. Кольцо 2 скольжения изготовлено из угольного материала.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6. При этом между уплотнительными поверхностями 1а, 2а образуется уплотнительная щель 7.

На фиг.9 изображено скользящее кольцевое уплотнение согласно уровню техники.

Скользящее кольцевое уплотнение, изображенное на фиг.9, содержит вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения.

Вращающееся контркольцо 1 жестко присоединено к вращающемуся валу 5 и вращается вместе с ним. Неподвижное кольцо 2 скольжения свободно установлено по центру в корпусе 6.

На фиг.10 изображена часть скользящего кольцевого уплотнения со стороны вала со структурой, аналогичной скользящему кольцевому уплотнению на фиг.1, содержащая вращающееся контркольцо 1 и неподвижное кольцо 2 скольжения, причем контркольцо 1 и кольцо 2 скольжения имеют соответствующие уплотнительные поверхности 1а, 2а, прилежащие друг к другу, причем уплотнительная поверхность 1а контркольца 1 аксиально противолежит уплотнительной поверхности 2а кольца 2 скольжения. Контркольцо 1 имеет две аксиально противолежащие радиальные плоскости 1b и 1с, относительно которых в аксиальном направлении выступают соответствующие зажимные упоры 1d, 1е. Зажимные упоры 1d, 1е выступают по обе стороны от контркольца 1.

Зажимные упоры 1d, 1е выполнены кольцеобразными и концентричными относительно контркольца 1. Однако они могут быть также выполнены на радиальных плоскостях 1b и 1с лишь частично.

Радиальные плоскости 1b и 1с смещены аксиально внутрь относительно уплотнительной поверхности 1а, а также относительно радиальной плоскости, противолежащей уплотнительной поверхности 1а.

Зажимные упоры 1d, 1е выполнены в радиальном направлении по обе стороны контркольца 1 на одном уровне относительно оси вращения вала 5.

Конкретно на фиг.10 изображена часть конструкции со стороны вала, содержащей скользящее кольцевое уплотнение вышеописанного вида и вращающийся вал 5, причем контркольцо 1 соединено с валом 5 посредством зажимного элемента 5а и втулки 5b без возможности проворота и причем первый зажимной упор 1d прилегает к втулке 5b, а второй зажимной упор 1е - к зажимному элементу 5 а.

Предпочтительно, чтобы зажимные упоры 1d, 1е были выполнены на контркольце 1, а не на втулке 5b и зажимном элементе 5а. Это связано с тем, что материал, используемый для контркольца 1, мягче, чем материал для втулки 5b или зажимного элемента 5a. Кроме того, стремятся к равномерному износу зажимных упоров 1d, 1e.

Контркольцо 1 изготовлено из металла и имеет в диаметре (внутренний размер) 300 мм.

Кольцо 2 скольжения изготовлено из угля.

В отношении других предпочтительных и усовершенствованных вариантов осуществления идеи изобретения рекомендуются, с одной стороны, общая часть описания, а, с другой стороны, приложенная формула изобретения.

В заключение следует однозначно подчеркнуть, что все варианты выполнения и комбинации скользящих кольцевых уплотнений и устройств контактных дополнительных колец, раскрытые в описании и/или формуле изобретения, раскрыты независимо от их конкретного изображения на фигурах.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Скользящее кольцевое уплотнение содержит вращающееся контркольцо и неподвижное кольцо скольжения, причем контркольцо и кольцо скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности, прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность контркольца противолежит уплотнительной поверхности кольца скольжения. Контркольцо содержит первую аксиальную выпуклость, выступающую относительно радиальной плоскости контркольца, и вторую аксиальную выпуклость, выступающую относительно радиальной плоскости и расположенную на расстоянии от первой выпуклости. Изобретение обеспечивает надежное функционирование уплотнения при изменчивых и различных скоростях, давлениях и температурах. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Скользящее кольцевое уплотнение, содержащее вращающееся контркольцо (1) и неподвижное кольцо (2) скольжения, причем контркольцо (1) и кольцо (2) скольжения имеют, соответственно, уплотнительные поверхности (1a, 2a), прилегающие друг к другу, причем уплотнительная поверхность (1a) контркольца (1) противолежит уплотнительной поверхности (2a) кольца (2) скольжения, отличающееся тем, что контркольцо (1) содержит первую аксиальную выпуклость (8), выступающую относительно радиальной плоскости (9) контркольца (1), причем контркольцо (1) содержит вторую аксиальную выпуклость (10), выступающую относительно радиальной плоскости (9) и расположенную на расстоянии от первой выпуклости (8).

2. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что радиальная плоскость (9) противолежит уплотнительной поверхности (1a) контркольца (1).

3. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая выпуклость (8) выполнена на радиально наружном конце контркольца (1), а вторая выпуклость (10) обращена к радиально внутреннему концу контркольца (1).

4. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая выпуклость (8) в поперечном сечении выполнена трапецеидальной.

5. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что вторая выпуклость (10) в поперечном сечении выполнена трапецеидальной.

6. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что выпуклости (8, 10) имеют скругленные кромки (12a, 12b).

7. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1 или 2, отличающееся тем, что первая выпуклость (8) имеет большую протяженность, чем вторая выпуклость (10).

8. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контркольцо (2) имеет аксиальный выступ (13), радиально внутренняя боковая поверхность (14) которого имеет выемки (15a, 15b).

9. Скользящее кольцевое уплотнение по п.8, отличающееся тем, что радиально внутренняя боковая поверхность (14) выполнена ступенчатой.

10. Скользящее кольцевое уплотнение по п.8, отличающееся тем, что радиально внутренняя боковая поверхность (14) переходит в первую радиальную плоскость (16) кольца (2) скольжения, причем радиально наружная боковая поверхность (17) кольца (2) скольжения заканчивается на второй радиальной плоскости (18) кольца (2) скольжения, причем первая и вторая радиальные плоскости (16, 18) удалены от уплотнительной поверхности (2a) кольца (2) скольжения на разные расстояния.

11. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что кольцо (2) скольжения посредством нажимного кольца (2b) прижато к контркольцу (1), причем нажимное кольцо (2b) посредством упругого элемента (2c) опирается на первую стенку (6a) корпуса, причем между нажимным кольцом (2b) и второй стенкой (6b) корпуса, а также между нажимным кольцом (2b) и кольцом (2) скольжения предусмотрено уплотнительное устройство (2d, 2e), причем уплотнительное устройство (2d, 2e) содержит два разъединенных друг от друга и отдельных уплотнительных элемента (2d, 2e).

12. Скользящее кольцевое уплотнение по п.11, отличающееся тем, что первый уплотнительный элемент (2e) прилегает исключительно к кольцу (2) скольжения и к нажимному кольцу (2b).

13. Скользящее кольцевое уплотнение по п.11, отличающееся тем, что второй уплотнительный элемент (2d) прилегает исключительно к нажимному кольцу (2b) и ко второй стенке (6b) корпуса.

14. Скользящее кольцевое уплотнение по п.11, отличающееся тем, что первый уплотнительный элемент (2e) изготовлен из эластомера.

15. Скользящее кольцевое уплотнение по п.11, отличающееся тем, что второй уплотнительный элемент (2d) изготовлен из политетрафторэтилена (PTFE).

16. Скользящее кольцевое уплотнение по п.11, отличающееся тем, что второй уплотнительный элемент (2d) по меньшей мере местами выполнен U-образным в поперечном сечении.

17. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что кольцо (2) скольжения посредством нажимного кольца (2b) прижато к контркольцу (1), причем нажимное кольцо (2b) посредством упругого элемента (2c) опирается на первую стенку (6a) корпуса, причем между нажимным кольцом (2b) и второй стенкой (6b) корпуса, а также между нажимным кольцом (2b) и кольцом (2) скольжения предусмотрено уплотнительное устройство (2d), причем нажимное кольцо (2b) вместе со стенками (6a, 6b) корпуса ограничивает пространство, защищаемое от проникновения загрязнений.

18. Скользящее кольцевое уплотнение по п.17, отличающееся тем, что нажимное кольцо (2b) имеет аксиально выступающую стенку (2h) кольца, радиально наружная поверхность которой противолежит радиально внутреннему концу первой стенки (6a) корпуса.

19. Скользящее кольцевое уплотнение по п.17, отличающееся тем, что стенка (2h) кольца превышает первую стенку (6a) корпуса в аксиальном направлении.

20. Скользящее кольцевое уплотнение по п.17, отличающееся тем, что в первой и/или во второй стенке (6a, 6b) корпуса выполнен проход (6c), через который загрязнения могут удаляться из пространства.

21. Скользящее кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контркольцо (1) имеет две радиальные плоскости (1b, 1c), которым соответствует по одному зажимному упору (1d, 1e).

22. Скользящее кольцевое уплотнение по п.21, отличающееся тем, что контркольцо (1) имеет две радиальные плоскости (1b, 1c), от которых в аксиальном направлении выступает по одному зажимному упору (1d, 1e).

23. Скользящее кольцевое уплотнение по п.21, отличающееся тем, что зажимные упоры (1d, 1e) выполнены кольцеобразно и концентрично относительно контркольца (1).

24. Скользящее кольцевое уплотнение по п.21, отличающееся тем, что зажимные упоры (1d, 1e) выполнены в радиальном направлении по обе стороны контркольца (1) на одном уровне.

25. Устройство уплотнения, содержащее скользящее кольцевое уплотнение по одному из предшествующих пунктов и вал (5), причем контркольцо (1) соединено с валом (5) посредством зажимного элемента (5a) и втулки (5b) без возможности проворота, причем первый зажимной упор (1d) прилегает к втулке (5b), а второй зажимной упор (1e) - к зажимному элементу (5a).