УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА И УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ КОЛЬЦО Российский патент 2018 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к уплотнительной системе для уплотнения валов относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов, в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения, а также к уплотнительному кольцу.

Такая уплотнительная система, например, показана в DE 41 41 999 C2, в DE 10 2011 018 584 Al, DE 10 2012 006 125 Al и в US 4,344,631 A. Каждая из этих уплотнительных систем содержит по меньшей мере одно уплотнительное кольцо и поддерживающие кольца на стороне корпуса, причем поддерживающие кольца образуют зажимное пространство для зажатия уплотнительного кольца. Зажимное пространство открыто радиально внутрь относительно центральной оси системы, посредством кольцевого зазора, для подачи уплотнительного кольца между поддерживающими кольцами. Уплотнительное кольцо содержит радиально внешнюю зажимную секцию для размещения, в зажимное пространство, радиально внутренней уплотнительной кромки для непосредственной или косвенной опоры на вал, и соединительное ребро для соединения уплотнительной кромки с зажимной секцией. Хотя зажимная секция охвачена в US 4,344,631 A, зажимные секции уплотнительных колец в соответствии с вышеупомянутыми печатными публикациями DE - DE 41 41 999 C2, DE 10 2011 018 584 Al и DE 10 2012 006 125 Al, имеют по существу, прямоугольное поперечное сечение с поверхностями зажимной секции, которые ориентированы таким образом, чтобы быть параллельными или перпендикулярными относительно друг друга.

Однако было показано, что во время установки уплотнительного кольца зажимная секция может частично вытесняться из зажимного пространства. Следовательно, повреждается не только зажимная секция, но также точное расположение уплотнительного кольца является невозможным. В случае круглой формы, зажимная секция в зажимном пространстве не имеет невращательного направляющего элемента, таким образом уплотнительное кольцо стремится вращаться или смещаться из своего установленного требуемого положения.

Цель изобретения заключается в создании уплотнительной системы для уплотнения валов относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов, причем уплотнительное кольцо указанной уплотнительной системы может надежно устанавливаться надлежащим образом и закрепляться относительно позиционных изменений в зажимном пространстве. Более того, цель изобретения заключается в создании уплотнительного кольца для такой уплотнительной системы.

Эта цель достигается посредством уплотнительной системы с признаками по пункту 1 формулы изобретения, и посредством уплотнительного кольца с признаками по пункту 10 формулы изобретения.

Уплотнительная система в соответствии с изобретением для уплотнения валов относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов, содержит по меньшей мере одно уплотнительное кольцо и поддерживающие кольца, размещенные на стороне корпуса, причем поддерживающие кольца образуют зажимное пространство для зажатия уплотнительного кольца. Для подачи уплотнительного кольца между поддерживающими кольцами, зажимное пространство открыто радиально внутрь, посредством кольцевого зазора, относительно центральной оси системы. Уплотнительное кольцо содержит радиально внешнюю зажимную секцию для размещения, в зажимное пространство, радиально внутренней уплотнительной кромки для непосредственной или косвенной опоры на вал, и соединительное ребро для соединения уплотнительной кромки с зажимной секцией. В соответствии с изобретением, противоположные угловые области, расположенные радиально внутри, зажимного пространства образованы наклонными поверхностями набегания, которые расходятся, если смотреть от кольцевого зазора, радиально по направлению наружу. Зажимная секция уплотнительного кольца содержит две противоположные краевые области, которые образованы наклонными поверхностями, и которые соответствуют поверхностям набегания.

В результате поверхностей набегания и соответствующих наклонных поверхностей, во время установки уплотнительное кольцо автоматически перемещается в его требуемое положение, таким образом правильная установка становится возможной и частичное вытеснение зажимной секции из зажимного пространства предотвращается. При этом, вращение уплотнительного кольца, во время работы, из его требуемого положения, однако, предотвращено. Таким образом, надежная правильная установка и надежное позиционное закрепление уплотнительного кольца становятся возможными, и, следовательно, достигается очень хороший уплотнительный эффект. Например, резиновый материал, такой как эластомер, используется в качестве материала уплотнительного кольца. Предпочтительные значения твердости по Шору A варьируются от 80 до 85 единиц.

Для достижения простой установки в обоих осевых направлениях установки и для достижения центрирования уплотнительного кольца на обеих сторонах, является предпочтительным, если обе поверхности набегания и обе наклонные поверхности имеют равный размер и/или ориентированы под одним и тем же углом относительно центральной оси системы. Предпочтительно, угол варьируется от 40° до 50° относительно оси симметрии. В частности, в каждом случае угол составляет 45° относительно центральной оси системы.

Так как валы с разными внешними диаметрами требуют уплотнительных колец с разными внутренними диаметрами, является предпочтительным, если поверхности набегания и наклонные поверхности имеют радиальную протяженность, соотносящуюся с диаметром вала. Предпочтительно, радиальная протяженность поверхностей набегания и наклонных поверхностей рассчитывается в соответствии с формулой h=0,0013*диаметр вала+(от 0,9 до 1,3).

Более того, было показано предпочтительным, если зажимная секция имеет большую радиальную протяженность и/или осевую протяженность, чем у зажимного пространства. Предпочтительно, зажимная секция и зажимное пространство имеют идентичную радиальную протяженность или высоту, тогда как зажимная секция имеет большую осевую протяженность или ширину, предпочтительно на 8%-15%, в частности, 10%-12%, чем у зажимного пространства. Зажимная секция, предпочтительно, имеет отношение ширины к высоте от 1,2 до 2,0, в частности, от 1,5 до 1,7.

Для оптимизации пружинных характеристик или упругого поведения соединительного ребра и уплотнительной кромки, является предпочтительным, если они имеют одинаковую толщину на их соответствующей эффективной пружинной длине. Предпочтительно, отношение длины к ширине соединительного ребра варьируется от 3,2 до 5,2, в частности, от 3,5 до 4,5, и отношение длины к ширине уплотнительной кромки варьируется от 1,3 до 2,5, в частности от 1,6 до 2,3.

Более того, с точки зрения пружинных характеристик, было показано предпочтительным, если соединительное ребро по меньшей мере имеет такую же длину, предпочтительно большую чем, как у уплотнительной кромки. Предпочтительно, отношение длины соединительного ребра к уплотнительной кромке находится в пределах диапазона значений от 1,0 до 3,0 и, более предпочтительно, от 1,25 до 2,5, в частности, от 1,4 до 1,7.

Упругое поведение уплотнительной кромки может быть дополнительно улучшено, если заключенный угол между соединительным ребром и уплотнительной кромкой составляет от 90° до 110° в состоянии покоя уплотнительного кольца. Предпочтительно, угол составляет от 95° до 105°.

Для защиты уплотнительной кромки в случае избыточного давления, множество смазочных карманов может быть образовано на нижней стороне уплотнительной кромки, причем смазочные карманы открыты по направлению к стороне низкого давления уплотнительной системы. Смазочные карманы, предпочтительно, равномерно распределены по внутренней окружности и умеют увеличенную глубину от их входа к их основанию. В качестве альтернативы или дополнительно, они являются клинообразными, прямоугольными или тому подобное в осевом направлении. При работе смазочные карманы содержат текучую среду на стороне низкого давления, причем в результате увеличения глубины их соответствующая входная область уменьшается в поперечном сечении. Во время внезапного повышения давления на стороне высокого давления, сужающаяся входная область предотвращает немедленное вытеснение текучей среды из смазочных карманов. Текучая среда частично заполняется ближе по ходу относительно входной области в смазочные карманы, где она работает в качестве локального поддерживающего элемента, и, следовательно, сильная деформация уплотнительного кольца предотвращена.

В этой конструкции, было показано предпочтительным, если расстояние смазочных карманов от уплотнительного края уплотнительной кромки соотносится с диаметром вала. В частности, было показано предпочтительным, если расстояние рассчитывается в соответствии с формулой a=0,004*диаметр вала+(от 2,1 до 3,1).

Уплотнительное кольцо в соответствии с изобретением для такой уплотнительной системы содержит зажимную секцию с двумя противоположными краевыми областями, образованными наклонными поверхностями, которые соответствуют поверхностям набегания на стороне корпусе или на стороне зажимного пространства. Такое уплотнительное кольцо может правильно устанавливаться в соответствующей уплотнительной системе и надежно поддерживает свое требуемое положение.

Другие предпочтительные иллюстративные варианты осуществления изобретения образуют часть дополнительных зависимых пунктов формулы изобретения.

В дальнейшем, фигуры предпочтительного иллюстративного варианта осуществления изобретения объяснены со ссылкой на схематичные иллюстрации, как следующие:

фигура 1 - уплотнительная система в соответствии с изобретением, содержащая уплотнительное кольцо в установленном положении в первом рабочем положении его соединительного ребра,

фигура 2 - уплотнительная система в соответствии с фигурой 1, содержащая уплотнительное кольцо во втором рабочем положении соединительного ребра,

фигура 3 - отдельный вид размещающей области уплотнительной системы,

фигура 4 - отдельный вид уплотнительного кольца,

фигура 5 - осевой вид уплотнительного кольца, показывающий смазочные карманы на стороне уплотнительной кромки,

фигура 6 - увеличенный вид смазочных карманов,

фигуры 7, 8 и 9 - варианты боковых сторон смазочных карманов,

фигуры 10, 11 и 12 - варианты основания смазочных карманов,

фигуры 13, 14 и 15 - узел уплотнительной системы в первом направлении установки, и

фигуры 16, 17 и 18 - узел уплотнительной системы во втором направлении установки, которое ориентирован в противоположном направлении первого направления установки.

Иллюстративная уплотнительная система 1 в соответствии с изобретением, причем уплотнительная система 1 показана на фигурах 1 и 2, для уплотнения валов 14 относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов и тому подобного, по существу содержит уплотнительное кольцо 2 и первое поддерживающее кольцо 4 на стороне корпуса, и второе поддерживающее кольцо 6 на стороне корпуса. Поддерживающие кольца 4, 6 ограничивают зажимное пространство 8, в котором зажимается уплотнительное кольцо 2. Уплотнительное кольцо 2 выходит из зажимного пространства 8 посредством кольцевого зазора 12, который размещен радиально внутри, и герметично опирается на вал 14, подлежащий уплотнению, или на подшипниковую втулку, установленную на вал 14, причем вал 14 вращается на его продольной оси, которая проходит таким образом, чтобы быть выровненной с центральною осью 10 системы. Уплотнительное кольцо 2, в частности, отделяет сторону 16 высокого давления от стороны 18 низкого давления или предотвращает протекание жидкости от стороны 16 высокого давления к стороне 18 низкого давления. На фигурах 1 и 2 и в дальнейшем на фигурах 3-18, такая информация как радиальный и осевой всегда относится к центральной оси 10 системы и, таким образом, к оси вращения вала.

В соответствии с отдельным видом взаимноблокирующихся поддерживающих колец 4, 6 на фигуре 3, зажимное пространство 8 содержит радиально внутреннюю первую нижнюю поверхность 20 и радиально внутреннюю вторую нижнюю поверхность 22. Нижние поверхности 20, 22 выровнены таким образом, чтобы быть параллельными относительно центральной оси 10 системы, и располагаются на расстоянии друг от друга посредством кольцевого зазора 12. Первая нижняя поверхность 20 образует переход на первую поверхность 24 набегания, и вторая нижняя поверхность 22 образует переход на вторую поверхность 26 набегания.

Поверхности 24, 26 набегания в каждом случае расположены под углом таким образом, чтобы быть наклоненными относительно центральной оси 10 системы, причем, начиная от их соответствующей нижней поверхности 20, 22, указанные поверхности 24, 26 набегания ориентированы радиально наружу. Они образуют две противоположные угловые области зажимного пространства 8 и в каждом случае имеют идентичную осевую длину, идентичный угол наклона относительно центральной оси 10 системы и идентичную высоту или радиальную протяженность. Предпочтительно, они ориентированы под углом α=45° относительно центральной оси 10 системы таким образом, чтобы размещаться противоположно относительно друг друга, и имеют высоту, соотносящуюся с диаметром Wd вала в области уплотнительной системы 1. В частности, они имеют высоту h, которая имеет размер в соответствии с формулой h=0,0013*Wd+(от 0,9 до 1,3). Поверхности 24, 26 набегания в каждом случае образуют переход на первую боковую стенку 28 и на вторую боковую стенку 30.

Боковые стенки 28, 30 проходят по существу радиально или перпендикулярно относительно центральной оси 10 системы. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на схематичном изображении, первая боковая стенка 28 образует переход на верхнюю поверхность 32 первого поддерживающие кольца 4, причем верхняя поверхность 32 образована осевым выступом 33 зажимного пространства 8. В установленном состоянии уплотнительного кольца 2, осевой выступ 33 находится в осевом перекрывании с плечевой поверхностью 35 второго поддерживающего кольца 6, причем плечевая поверхность 35 размещена радиально внутри относительно осевого выступа 33 и проходит таким образом, чтобы быть параллельной или почти параллельной относительно центральной оси 10 системы. Вторая боковая стенка 30 проходит к плечевой поверхности 35, таким образом в установленном состоянии уплотнительного кольца 2 примыкая к верхней поверхности 32. Как показано в иллюстративном варианте осуществления в соответствии с фигурами 16, 17 и 18, осевой выступ 33, однако, также может быть образован на втором поддерживающем кольце 6, и плечевая поверхность 35 может быть образована на первом поддерживающем кольце 4. Это, по существу, определяется направлением установки.

Как обозначено на фигуре 3, верхняя поверхность 32 содержит центральное поверхностное смещение 36, которое относительно его соединительных углов с боковыми стенками 28, 30 смещено радиально внутрь, причем поверхностное смещение 36 проходит таким образом, чтобы быть параллельным или почти параллельным относительно центральной оси 10 системы. Поверхностное смещение 36 размещено между первой наклонной частичной поверхностью 34 и второй частичной поверхностью 37, ориентированной в противоположном направлении, верхней поверхности 32, таким образом взаимно соединяя указанные частичные поверхности 34, 37.

Осевая протяженность или ширина B зажимного пространства 8 ограничена тем, что осевой выступ 33 проходит на противоположную кольцевую переднюю поверхность 39 поддерживающего кольца 6, которое на этом схематичном изображении представляет собой второе поддерживающее кольцо.

Кольцевой зазор 12 содержит наиболее узкое поперечное сечение 38, которое радиально увеличивается наружу, в направлении нижних поверхностей 20, 22, посредством наклонной первой поверхности 40 зазора и наклонной второй поверхности 42 зазора. Начиная с наиболее узкого поперечного сечения 38 радиально внутрь, кольцевой зазор 12 расширяется посредством противоположных дугообразных поверхностей 44, 46 поддерживающих колец 4, 6. В такой конструкции дугообразная поверхность 44 первого поддерживающего кольца 4 представляет собой вогнутую поддерживающую поверхность или торцевую упорную поверхность, образованную удлинением 48, которое проходит противоположно относительно второго поддерживающего кольца 6 радиально в направлении центральной оси 10 системы. Как показано на фигуре 2, дугообразная поверхность 44 образует торцевой упор для соединительного ребра 56 или мембраны уплотнительного кольца 2 с упругой деформацией. Дугообразная поверхность 46 второго поддерживающего кольца 6 является выпуклой, при этом ее радиус меньше радиуса дугообразной поверхности 44 первого поддерживающего кольца 4. Указанная дугообразная поверхность 46 образует переход на внутреннюю окружную поверхность 50, которая проходит таким образом, чтобы быть параллельной относительно центральной оси 10 системы.

Как показано на фигуре 4, уплотнительное кольцо 2 содержит радиально внешнюю зажимную секцию 52, радиально внутреннюю уплотнительную кромку 54 и вышеупомянутое соединительное ребро 56, которое взаимно соединяет зажимную секцию 52 и уплотнительную кромку 54. Уплотнительное кольцо 2 содержит резиноподобный материал, в частности эластомер. Предпочтительно, уплотнительное кольцо 2 имеет твердость по Шору А, варьирующуюся от 80 до 85 единиц.

Зажимная секция 52 служит для размещения уплотнительного кольца 2 в зажимном пространстве 8. Она имеет почти прямоугольное поперечное сечение с первой внутренней окружной поверхностью 58 и со второй внутренней окружной поверхностью 60, причем поверхности отделены друг от друга посредством соединительного ребра 56.

В установленном состоянии внутренние окружные поверхности 58, 60 проходят параллельно относительно центральной оси 10 системы; в каждом случае они образуют переход относительно первой наклонной поверхности 62 или относительно второй наклонной поверхности 64.

В каждом случае наклонные поверхности 62, 64 ориентированы от внутренней окружной поверхности 58, 60 радиально наружу, и, в частности, они выполнены таким образом, чтобы соответствовать поверхностям 24, 26 набегания зажимного пространства 8. Они образуют две противоположные краевые области зажимной секции 52 и, таким образом, в каждом случае имеют осевую длину, которая соответствует осевой длине поверхностей 24, 26 набегания, угол α наклона, который, предпочтительно, ориентирован в противоположном направлении, относительно центральной оси 10 системы в 45° и идентичную высоту h или радиальную протяженность, которая соотносится с диаметром Wd вала и имеет размер в соответствии с формулой h=0,0013*Wd+(от 0,9 до 1,3). Первая наклонная поверхность 62 образует переход на первую кольцевую поверхность 66, и вторая наклонная поверхность 64 образует переход на вторую кольцевую поверхность 68.

Кольцевые поверхности 66, 68 ориентированы таким образом, чтобы быть перпендикулярными относительно центральной оси 10 системы, и, в частности, в соответствии с первой боковой стенкой 28 или второй боковой стенкой 30 зажимного пространства 8. В каждом случае они содержат осевое углубление 70, 72, которое проходит, приблизительно, посередине высоты зажимной секции 52. Углубления 70, 72, таким образом, ориентированы противоположно относительно друг друга, причем, если смотреть в осевом направлении от кольцевых поверхностей 66, 68, они сужаются в противоположных направлениях клинообразным образом. Кольцевые поверхности 66, 68 образуют переход на внешнюю окружную поверхность 74, которая проходит между ними.

Внешняя окружная поверхность 74, которая по направлению к центру зажимной секции, соответствующей верхней поверхности 32, содержит две наклонные частичные поверхности, которые расположены под углом в противоположном направлении относительно друг друга, соответственно относительно верхней поверхности 32 содержит центральное поверхностное углубление 76. Поверхностное углубление 76 выполнено таким образом, чтобы соответствовать поверхностному смещению 36 верхней поверхности 32 зажимного пространства 8, таким образом, проходя так, чтобы быть параллельным или почти параллельным относительно центральной оси 10 системы.

Предпочтительно, зажимная секция 52 имеет отношение ширины к высоте 1,5:1,7, причем ширина B проходит в осевом направлении, и высота H проходит в радиальном направлении. В частности, зажимная секция 52 и зажимное пространство 8 имеют идентичную высоту, тогда как зажимная секция 52 имеет ширину B, которая больше на 10%-12%, чем зажимное пространство 8. Следовательно, уплотнительное кольцо может вставляться без усилия или почти без усилия в открытое зажимное пространство и затягиваться или зажиматься в осевом направлении только во время осевого закрывания, в результате совместного перемещения поддерживающих колец.

Начиная с внутренних окружных поверхностей 58, 60, соединительное ребро 56 направлено радиально внутрь и на стороне низкого давления - в осевом направлении за пределы зажимной секции 52. Угол γ между соединительным ребром 56 или его центральной линией 81 и радиально проходящей линией 83, которая в соответствии со схематичным изображением на фигуре 4 является перпендикулярной, в направлении стороны 18 низкого давления составляет от 25° до 35°. Соединительное ребро 56 имеет первую поверхность 78 ребра, на стороне низкого давления, и противоположную, вторую поверхность 80 ребра, на стороне высокого давления. Поверхности 78, 80 ребра проходят таким образом, чтобы быть параллельными или почти параллельными относительно друг друга, таким образом соединительное ребро 56 по существу на его пружинной длине или длине 11 имеет постоянную ширину b1 или постоянное поперечное сечение. Длина измеряется вдоль его центральной линии 81. Предпочтительно, отношение длины к ширине соединительного ребра 56 составляет от 3,2 до 5,3. В переходной области от зажимной секции 52 к соединительному ребру 56, соединительного ребра 56 на стороне низкого давления увеличивается посредством наклонной переходной поверхности 82, образованной таким образом, чтобы соответствовать первой наклонной поверхности 40 зазора первого поддерживающего кольца 4. Следовательно, соединительное ребро 56 в переходной области опирается на первое поддерживающее кольцо 4, таким образом, приводя к стабилизации переходной области (фигуры 1 и 2). Длина 11 по существу измеряется от визуальной соединительной линии между внутренней окружной поверхностью 58, 60 в направлении виртуальной протяженности ограничивающей пространство для пружины поверхности 84, на стороне высокого давления, уплотнительной кромки 54. Соединительное ребро 56 длиннее уплотнительной кромки 54, или уплотнительная кромка 54 короче соединительного ребра 56. Предпочтительное отношение длины соединительного ребра 56 к уплотнительной кромке 54, по существу, находится в диапазоне значений 11:12=от 1,25 до 2,5, или отношение длины уплотнительной кромки 54:соединительного ребра 56 составляет 12:11=от 0,4 до 0,8 отношение от 0,4 до 0,8.

Начиная с соединительного ребра 56, уплотнительная кромка 54 расположена под углом радиально внутрь в противоположном осевом направлении относительно соединительного ребра 76. На стороне высокого давления, указанная уплотнительная кромка 54 проходит от соединительного ребра 56, предпочтительно, под углом β от 90° до 110°. Протяженность уплотнительной кромки 54 является такой, что ее уплотнительный край 86 размещен в осевом направлении сзади относительно второй кольцевой поверхности 68 зажимной секции 52. Помимо граничных областей, в области ее ограничивающей пространство для пружины поверхности 84, и, таким образом, на ее пружинной длине или длине 12, указанная уплотнительная кромка 54 имеет постоянную ширину b2 и, таким образом, постоянное поперечное сечение. Предпочтительно, отношение длины к ширине уплотнительной кромки 54 составляет от 1,3 до 2,5.

Ограничивающая пространство для пружины поверхность 84 ограничивает пространство 88 для пружины радиально внутри. Пространство 88 для пружины используется для размещения кольцевой пружины 90 и образовано таким образом, чтобы размещаться радиально снаружи уплотнительной кромки 54. Указанное пространство 88 для пружины ограничено в осевом направлении второй поверхностью 80 ребра соединительного ребра 56 и противоположной вогнутой крюковой поверхностью 92 крюковой секции 94, которая проходит на конце от уплотнительной кромки 54 радиально внутрь. Кольцевая пружина используется для увеличения контактного усилия уплотнительного края 86. Для уменьшения зазора 96 для вставки для кольцевой пружины 90, на второй поверхности 80 ребра соединительного ребра 56 размещен осевой выступ 98, который проходит радиально наружу к крюковой секции 94.

По направлению к нижней части уплотнительная кромка 54 содержит множество смазочных карманов 100, которые открыты на стороне низкого давления. Как показано на фигуре 5, смазочные карманы 100 равномерно разнесены друг от друга по внутренней окружности уплотнительной кромки 54. Указанные смазочные карманы 100 имеют клинообразую форму в осевом направлении и в осевом направлении расположены на расстоянии от уплотнительного края 86 и от поверхности 78 ребра на стороне низкого давления. Как показано на фигуре 6, указанные смазочные карманы 100 размещены на расстоянии от уплотнительного края 86, причем расстояние соотносится с диаметром Wd вала. Предпочтительно, расстояние a рассчитывается в соответствии с формулой a=0,004*Wd+(от 2,1 до 3,1). Смазочные карманы 100, по существу, содержат радиально внешнюю верхнюю часть 102 кармана, две противоположные боковые стороны 104, 106 кармана и основание 108 кармана.

В соответствии с разрезами на фигурах 7, 8 и 9, верхняя часть 102 кармана, предпочтительно, имеет планарную конструкцию. В противоположность этому, боковые стороны 104, 106 кармана в каждом случае являются соответственно вогнутыми, выпуклыми или наклонными.

В соответствии с разрезами на фигурах 10, 11 и 12, основание 108 кармана может быть выполнено таким образом, чтобы быть выпуклым, вогнутым или наклонным, аналогично боковым сторонам 104, 106 кармана. Независимо от формы боковых сторон 104, 106 кармана и/или основания 108 кармана, в конструкции смазочных карманов 100 является существенным, что, как показано на фигурах 10, 11 и 12, глубина t смазочных карманов 100 увеличивается от их входной области 109 на стороне низкого давления в направлении их основания 108 кармана. При работе смазочные карманы 100 содержат текучую среду на стороне низкого давления, причем в результате увеличения глубины t их соответствующая входная область 109 имеет уменьшенное поперечное сечение. Во время внезапного увеличения давления на стороне 16 высокого давления, узкая входная область 109 предотвращает немедленное выталкивание текучей среды из смазочных карманов 100. Текучая среда частично заполняет смазочные карманы 100 ближе по ходу относительно их входных областей 109, где она работает в качестве локального поддерживающего элемента, и, следовательно, существенная деформация уплотнительного кольца 2 и/или чрезмерный контакт между уплотнительным краем 86 и валом 14 или опорной втулкой предотвращены/предотвращен, что имеет эффект уменьшения износа уплотнительного края 86 и, таким образом, уплотнительной кромки 54.

На фигурах 13, 14 и 15 показан способ установки уплотнительной системы 1 в первом направлении установки. На фигурах 16, 17 и 18 показан способ установки во втором направлении установки, т.е. в противоположном направлении. Существенная разница между этими двумя способами установки заключается в следующем. В первом способе установки в соответствии с фигурами 13, 14 и 15, уплотнительное кольцо 2 сначала размещается на первое поддерживающее кольцо 4 в открытое в осевом направлении зажимное пространство 8, и только после такого размещения зажимное пространство 8 закрывается в осевом направлении посредством второго поддерживающего кольца 6. В противоположность этому, во втором способе установки уплотнительное кольцо 2 с его зажимной секцией 52 сначала размещается относительно второго поддерживающего кольца 6 в открытое в осевом направлении зажимное пространство 8, и после такого размещения зажимное пространство 8 закрывается в осевом направлении посредством первого поддерживающего кольца 4.

Для предотвращения изменения уплотнительным кольцом 2 своего относительного положения относительно поддерживающего кольца 4 или 6, которое размещает его, когда зажимное пространство 8 открыто в осевом направлении, осевой выступ 33, предпочтительно, предусмотрен на поддерживающем кольце 4 или 6, на которое сначала размещается уплотнительное кольцо 2. В соответствии с первым направлением установки, показанной на фигурах 13, 14 и 15, осевой выступ 33, таким образом, предусмотрен на первом поддерживающем кольце 4, и плечевая поверхность 35 предусмотрена на втором поддерживающем кольце 6. На фигурах 16, 17 и 18, на которых показана установка в противоположном направлении, осевой выступ 33, таким образом, предусмотрен на втором поддерживающем кольце 6, и плечевая поверхность 35 предусмотрена на первом поддерживающем кольце 4.

Два способа установки ясно показывают, что вследствие обеспечения наклонных поверхностей 24, 26 набегания на стороне корпуса, и соответствующего обеспечения наклонных поверхностей 62, 64 на стороне уплотнительного кольца, правильная, и, кроме того, самоцентрирующаяся, установка уплотнительного кольца 2 относительно поддерживающих колец 4, 6 или относительно зажимного пространства 8 становится возможной, независимо от последовательности установки поддерживающих колец 4, 6 и независимо от направления установки уплотнительного кольца 2. Почти прямоугольная форма зажимного пространства 8 и зажимной секции 52 приводит к позиционному закреплению уплотнительного кольца 2 в его требуемом положении во время работы. В результате сцепления поверхностного смещения 36, на верхней стороне, зажимного пространства 8 в поверхностном углублении 76, на стороне внешней окружности, зажимной секции 52, как объяснено выше, некоторый тип блокировки с положительной посадкой имеет место в открытом состоянии зажимного пространства 8, что также способствует правильной установке. Конечно, поверхностное смещение 36 и поверхностное углубление 76 также могут выполняться некоторым другим образом, например, в виде края и соответствующего углубления, причем как верхняя поверхность, так и зажимная секция могут содержать край или углубление. В результате того, что зажимная секция 52 и зажимное пространство 8 имеют равную высоту H, при этом зажимная секция 52, однако, имеет большую ширину B, чем у зажимного пространства 8, уплотнительное кольцо 2 вставляется без усилия или почти без усилия в открытое зажимное пространство 8 и затягивается или зажимается в осевом направлении только во время осевого закрывания, в результате совместного перемещения поддерживающих колец 4, 6.

Раскрыта уплотнительная система для уплотнения валов относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов и тому подобного, противоположные угловые области которой, размещенные радиально внутри, зажимного пространства для зажатия по меньшей мере одного уплотнительного кольца образованы наклонными поверхностями набегания, которые сходятся, если смотреть от кольцевого зазора радиально по направлению наружу, причем для размещения в зажимное пространство зажимная секция уплотнительного кольца содержит две противоположные краевые области, которые образованы наклонными поверхностями и которые соответствуют поверхностям набегания, а также уплотнительное кольцо для такой уплотнительной системы.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 Уплотнительная система

2 Уплотнительное кольцо

4 Первое поддерживающее кольцо

6 Второе поддерживающее кольцо

8 Зажимное пространство

10 Центральная ось системы

12 Кольцевой зазор

14 Вал

16 Сторона высокого давления

18 Сторона низкого давления

20 Первая нижняя поверхность

22 Вторая нижняя поверхность

24 Первая поверхность набегания

26 Вторая поверхность набегания

28 Первая боковая стенка

30 Вторая боковая стенка

32 Верхняя поверхность

33 Осевой выступ

34 Первая частичная поверхность

35 Плечевая поверхность

36 Поверхностное смещение

37 Вторая частичная поверхность

38 Самое узкое поперечное сечение

39 Кольцевая передняя поверхность

40 Первая поверхность зазора

42 Вторая поверхность зазора

44 Дугообразная поверхность

46 Дугообразная поверхность

48 Удлинение

50 Внутренняя окружная поверхность

52 Зажимная секция

54 Уплотнительная кромка

56 Соединительное ребро

58 Первая внутренняя окружная поверхность

60 Вторая внутренняя окружная поверхность

62 Первая наклонная поверхность

64 Вторая наклонная поверхность

66 Первая кольцевая поверхность

68 Вторая кольцевая поверхность

70 Углубление

72 Углубление

74 Внешняя окружная поверхность

76 Поверхностное углубление

78 Первая поверхность ребра

80 Вторая поверхность ребра

81 Центральная линия

82 Наклонная переходная поверхность

83 Перпендикулярная линия

84 Ограничивающая пространство для пружины поверхность

86 уплотнительный край

88 Пространство для пружины

90 Пружина

92 Крюковая поверхность

94 Крюковая секция

96 Зазор для вставки

98 Осевой выступ

100 Смазочный карман

102 Верхняя часть кармана

104 Боковая сторона кармана

106 Боковая сторона кармана

108 Основание кармана

109 Входная область

a Расстояние смазочного кармана до уплотнительного края

B Ширина зажимной секции

b1 Ширина соединительного ребра

b2 Ширина уплотнительной кромки

h Высота поверхностей набегания и наклонных поверхностей

H Высота зажимной секции

11 Длина соединительного ребра

12 Длина уплотнительной кромки

t Глубина смазочного кармана

Wd Диаметр вала.

Изобретение относится к уплотнительной системе для уплотнения валов относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов и тому подобного, с противоположными угловыми областями указанной уплотнительной системы, которые размещены радиально внутри зажимного пространства для зажатия по меньшей мере одного уплотнительного кольца, образованными наклонными поверхностями набегания, которые расходятся, если смотреть радиально от внутренней части наружу, причем для размещения в зажимное пространство зажимная секция уплотнительного кольца содержит две противоположные краевые области, которые образованы наклонными поверхностями, которые соответствуют поверхностям набегания, и уплотнительное кольцо для такой уплотнительной системы. Изобретение повышает надежность уплотнения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Уплотнительная система (1) для уплотнения валов (14) относительно жидкой среды, например валов пропеллеров, валов импеллеров, баллеров судов, содержащая по меньшей мере одно уплотнительное кольцо (2) и поддерживающие кольца (4, 6) на стороне корпуса, причем поддерживающие кольца (4, 6) образуют зажимное пространство (8) для зажатия уплотнительного кольца (2), причем зажимное пространство (8) открыто радиально внутрь, посредством кольцевого зазора (12), относительно центральной оси (10) системы между поддерживающими кольцами для подачи через них уплотнительного кольца (2), причем уплотнительное кольцо (2) содержит радиально внешнюю зажимную секцию (52) для размещения, в зажимном пространстве (8), радиально внутренней уплотнительной кромки (54) для непосредственной или косвенной опоры на вал (14), и соединительное ребро (56) для соединения уплотнительной кромки (54) с зажимной секцией (52), отличающаяся тем, что противоположные угловые области, расположенные радиально внутри, зажимного пространства (8) образованы наклонными поверхностями (24, 26) набегания, которые расходятся, если смотреть от кольцевого зазора (12), радиально по направлению наружу, причем зажимная секция (52) содержит две противоположные краевые области, которые образованы наклонными поверхностями (62, 64), которые соответствуют поверхностям (24, 26) набегания.

2. Уплотнительная система по п. 1, в которой обе поверхности (24, 26) набегания и обе наклонные поверхности (62, 64) имеют равные размеры и/или ориентированы под одним и тем же углом относительно центральной оси (10) системы.

3. Уплотнительная система по п. 1 или 2, в которой поверхности (24, 26) набегания и наклонные поверхности (62, 64) имеют радиальную протяженность, соотносящуюся к диаметру (Wd) вала.

4. Уплотнительная система по любому из пп. 1-3, в которой зажимная секция (52) имеет большую радиальную протяженность и/или осевую протяженность, чем зажимное пространство (8).

5. Уплотнительная система по любому из пп. 1-4, в которой соединительное ребро (56) и уплотнительная кромка (2), по существу, имеют одинаковую толщину на их соответствующей длине.

6. Уплотнительная система по любому из пп. 1-5, в которой соединительное ребро (56) по меньшей мере имеет такую же длину, что и уплотнительная кромка (54).

7. Уплотнительная система по любому из пп. 1-6, в которой угол (β), заключенный между соединительным ребром (56) и уплотнительной кромкой (54), составляет от 90° до 110° в состоянии покоя уплотнительного кольца (2).

8. Уплотнительная система по любому из пп. 1-7, в которой на нижней стороне уплотнительной кромки (54) выполнено множество смазочных карманов (100), которые открыты по направлению к стороне (18) низкого давления уплотнительных систем (1).

9. Уплотнительная система по любому из пп. 1-8, в которой расстояние (a) смазочных карманов (100) от уплотнительного края (86) уплотнительной кромки (54) соотносится с диаметром (Wd) вала.

10. Уплотнительное кольцо (2) для уплотнительной системы (1) по любому из пп. 1-9.