УЗЕЛ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ВЫХОДНОГО ВАЛА Российский патент 2023 года по МПК F16J15/00 F16J15/34 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнительным устройствам для герметизации выходных валов, в том числе и в подшипниковых узлах различных двигателей, компрессоров, редукторов, приводов и иных устройств и приспособлений с выходным валом вращения, где накладываются повышенные требования к смазке, герметизации и охлаждению выходного вала.

Известно из патента RU 2758659 С1, 01.11.2021 уплотнение, содержащее лабиринтный зазор, образованный совмещением расположенного на валу и вращающегося вместе с валом диска с чередующимися кольцевыми выступами и впадинами на торцевой поверхности с неподвижным диском с ответными к подвижному диску чередующимися кольцевыми выступами и впадинами на торцевой поверхности, корпус с дренажным отверстием, при этом лабиринтный зазор выполнен ступенчатым за счет уменьшающихся по высоте торцевых выступов подвижного диска от центра диска к периферии и уменьшающихся по глубине торцевых впадин неподвижного диска от центра диска к периферии, а в неподвижном диске в нижней его части выполнен глухой паз, совмещаемый с дренажным отверстием в корпусе, и ряд отходящих от него в радиальном направлении отверстий к каждой из лабиринтных камер.

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности осуществлять смазку выходного вала, что не позволяет использовать данное устройство в высокоскоростных и сильно нагруженных механизмах и устройствах.

В качестве ближайшего аналога выбрано решение WO 2019228729, 05.12.2019, раскрывающее

- устройство для уплотнения вала для герметизации кольцевого зазора между валом и статором от пространства для технологической рабочей жидкости к внешней среде;

- причем устройство для уплотнения вала содержит магнитожидкостное уплотнение вала;

- причем со стороны пространства для технологической рабочей жидкости устройство для уплотнения вала содержит рядом с магнитожидкостным уплотнением вала дополнительное уплотнение вала;

- причем магнитожидкостное уплотнение вала расположено в кольцевом зазоре в осевом направлении между первым уплотнением вала и внешней средой;

- причем в кольцевом зазоре между дополнительным уплотнением вала и магнитожидкостным уплотнением вала в осевом направлении предусмотрен отвод давления, при этом,

- устройство имеет накопительный сборник для магнитной жидкости, в котором накапливается магнитная жидкость, и причем накопительный сборник для магнитной жидкости соединен трубопроводами для подачи магнитной жидкости к магнитожидкостному уплотнению или ее отведения.

Недостатком известного устройства является невозможность содержать выходной вал в постоянном погружении в охлаждающе-смазывающей жидкости (масле), отсутствие возможности корректировать уровень масла при его падении и его циркуляции.

Задачей предложенного изобретения является устранение указанных недостатков.

Техническим результатом является повышение надежности и долговечности в узлах и механизмах устройств с высокими нагрузками на выходном валу с обеспечением его постоянной смазки и охлаждения.

Данный результат обеспечивается тем, что узел торцевого уплотнения выходного вала включает,

цилиндрический полый корпус с элементами его крепления и включает основную камеру, выполненную с возможностью заполнения ее маслом,

с торцевых концов цилиндрического полого корпуса установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки с манжетными уплотнителями,

в непосредственном контакте с фланцевыми крышками установлены подшипники качения, обращенные внутрь цилиндрического полого корпуса,

после подшипников качения с каждой стороны размещены сквозные крышки с камерами и отверстиями, выполненными с возможностью прохождения сквозь них вала,

после сквозных крышек установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам,

при этом внизу в каждой сквозной крышке, а также в цилиндрическом полом корпусе выполнены нижние сливные отверстия с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам, включающим поплавковый датчик,

сверху в каждой сквозной крышке, а также в цилиндрическом полом корпусе соосно выполнены верхние воздушные отверстия, снабженные сапунами,

при этом каждая из указанных поплавковых камер по патрубку через соответствующий насос и обратный клапан взаимодействует с масляным ресивером, который, соответственно, по патрубку связан с впускным отверстием, выполненным в верхней части цилиндрического полого корпуса, по которому осуществляется поступление масла внутрь основной камеры.

После сквозных крышек дополнительно установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам.

В масляном ресивере сверху установлен запорный кран, связанный не трубопроводом с торцевой частью цилиндрического полого корпуса для создания давления с торцевой стороны.

Подробную конструкцию устройства рассмотрим с учетом прилагаемых чертежей, где

Фиг. 1 - основной вид узла торцевого уплотнения выходного вала;

Фиг. 2 - пример реализации устройства;

Где позиция:

1 - цилиндрический полый корпус;

2 - основная камера;

3 - фланцевая крышка;

4 - подшипник качения;

5 - сквозная крышка;

6 - камера;

7 - сливное отверстие;

8 - воздушное отверстие;

9 - сапун;

10 - поплавковый датчик;

11 - поплавковая камера;

12 - насос;

13 - обратный клапан;

14 - впускное отверстие;

15 - масляный ресивер.

Узел торцевого уплотнения выходного вала включает цилиндрический полый корпус 1 с элементами его крепления к соответствующей ответной части механизма/привода. Элементы крепления выполняются, например, в виде кольцевой поверхности с отверстиями под болты, в виде проушин или ином образом. Цилиндрический полый корпус 1 имеет сквозное отверстие для прохождения через него вала, а также для наполнения его соответствующими элементами. Цилиндрический полый корпус 1 выполняется, как правило, из металла, предпочтительно чугуна.

Центральная часть цилиндрического полого корпуса 1 включает основную камеру 2, выполненную с возможностью заполнения ее маслом, с целью поддержания постоянной смазки и охлаждения проходящего вала.

С торцевых концов цилиндрического полого корпуса 1 установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки 3 с манжетными уплотнителями (на фиг. не обозначены позицией). Фланцевые крышки 3 фиксируются к торцам цилиндрического полого корпуса 1, например, винтовым соединением. Коме того, указанные фланцевые крышки 3 служат опорой для идущих за ними и находящихся в непосредственном контакте с ними подшипниками качения 4, обращенными внутрь цилиндрического полого корпуса 1. Подшипники качения 4 могут быть различными, например шариковыми, роликовыми, игольчатыми и иными подшипниками, обеспечивающими легкое вращение выходному валу.

После подшипников качения 4 в предложенном устройстве с каждой стороны установлены сквозные крышки 5 с отверстиями, выполненными для прохождения сквозь них вала. Сквозные крышки 5 содержат камеры 6, обращенные своей поверхностью наружу. Данные камеры 6 собирают в себе масло и отводят его в поплавковые камеры 11, для чего внизу в каждой сквозной крышке 5, а также в цилиндрическом полом корпусе 1 выполнены нижние сливные отверстия 7 с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам 11.

Поплавковые камеры 11 включают внутри себя поплавковый датчик 10. Поплавковый датчик 10 уровня масла может иметь различную конструкцию, что не ограничивается каким-либо образом, однако обязательно должен обеспечивать постоянный замер и мониторинг уровня масла в поплавковых камерах 11 и передачу сигнала о его высоком уровне на соответствующий насос 12, о котором будет подробнее сказано ниже.

Сверху в каждой сквозной крышке 5, а также в цилиндрическом полом корпусе 1 соосно выполнены верхние воздушные отверстия 8, снабженные сапунами 9. Как вариант, одно из воздушных отверстий 8 может быть направлено внутрь торцевой части цилиндрического полого корпуса 1 (уплотняемое устройство) для создания в данной полости давления выше или ниже атмосферного. Сапун 9 предназначен для поддержания заданного давления внутри узла торцевого уплотнения выходного вала.

После сквозных крышек 5 установлены уплотнительные манжеты (на фиг. не обозначены позицией), фиксируемые к указанным сквозным крышкам 5, например, прижимаемые распорками или как изображено на фиг.1 посредством двух пружин, упирающихся одним своим концом на выступ на валу, а другим - прижимающим манжету, либо же манжетные уплотнения являются частью конструкции вала, который не является предметом защиты данной заявки.

Каждая из указанных поплавковых камер 11 по патрубку через соответствующий насос 12 и обратный клапан 13 взаимодействует с масляным ресивером 15. При срабатывании поплавкового датчика 10 включается соответствующий насос 12 и перекачивает масло по трубопроводу в масляный ресивер 15, при этом обратный клапан 13 предотвращает обратное перетекание масла из указанного масляного ресивера 15. Поплавковый датчик 10 также передает сигнал для остановки перекачки, когда уровень масла в поплавковых камерах 11 достигает минимального значения.

Масляный ресивер 15 представляет собой емкость, принимающую масло и распределяющую его посредством какого-либо выходного узла и по определенному алгоритму, что не является объемом защиты данной заявки.

Масляный ресивер 15 по патрубку связан с впускным отверстием 14, выполненным в верхней части цилиндрического полого корпуса 1, по которому осуществляется циклическое поступление масла внутрь основной камеры 2.

В масляном ресивере 15 сверху установлен запорный кран, выполненный с возможностью его открытия и закрытия. Запорный кран связан трубопроводом с торцевой частью цилиндрического полого корпуса 1 для создания давления выше или ниже атмосферного, в том случае, если это необходимо для заданного режима и типа устройства.

Устройство работает следующим образом.

Узел торцевого уплотнения выходного вала соединяется с приводом/механизмом посредством элементов крепления, при этом выходной вал проходит сквозь цилиндрический полый корпус 1.

Цилиндрический полый корпус 1 включает основную камеру 2, которая полностью заполняется маслом из масляного ресивера 15 через впускное отверстие 14 посредством насосов 12, которые получают сигнал от поплавкового датчика 10 уровня масла.

При работе устройства масло из основной камеры 2 постепенно перетекает в камеры 6 сквозных крышек 5, а оттуда стекает в поплавковые камеры 11.

При работе устройства внутри основной камеры 2 и камер 6 сквозных крышек 5 будет устанавливаться давление в зависимости от давления в уплотняемом устройстве. Например, если в уплотняемом устройстве давление выше атмосферного, то давление в основной камере 2 и камерах 6 будет соответствовать давлению в уплотняемом устройстве. Если давление в уплотняемом устройстве ниже атмосферного - в основной камере 2 и камерах 6 давление будет соответствовать атмосферному давлению. Давление выравнивается посредством сапунов 9.

При увеличении уровня масла в поплавковых камерах 11 происходит срабатывание поплавкового датчика 10 и масло из поплавковых камер 11 перекачивается в масляный ресивер 15, а оттуда по трубопроводу через впускное отверстие 14 заполняет основную камеру 2. Цикл повторяется.

Пример 1

Узел торцевого уплотнения выходного вала включает:

- цилиндрический полый корпус 1 с элементами его крепления в виде проушин,

- цилиндрический полый корпус 1 включает основную камеру 2, выполненную с возможностью заполнения ее маслом,

- с торцевых концов цилиндрического полого корпуса 1 установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки 3 с манжетными уплотнителями,

- в непосредственном контакте с фланцевыми крышками 3 установлены подшипники качения 4, обращенные внутрь цилиндрического полого корпуса 1,

- после подшипников качения 4 с каждой стороны размещены сквозные крышки 5 с отверстиями, выполненными для прохождения сквозь них вала, содержащие камеры 6,

- после сквозных крышек установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам,

- внизу в каждой сквозной крышке 5, а также в цилиндрическом полом корпусе 1 выполнены нижние сливные отверстия 7 с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам 11, включающим поплавковый датчик 10,

- сверху в каждой сквозной крышке 5 также в цилиндрическом полом корпусе 1 соосно выполнены верхние воздушные отверстия 8, снабженные сапунами 9,

- каждая из указанных поплавковых камер 11 по патрубку через соответствующий насос 12 и обратный клапан 13 взаимодействует с масляным ресивером 15, который, соответственно, по патрубку связан с впускным отверстием 14, по которому осуществляется поступление масла внутрь основной камеры 2.

Пример 2

Узел торцевого уплотнения выходного вала включает:

- цилиндрический полый корпус 1 с элементами его крепления в виде крепежных отверстий,

- цилиндрический полый корпус 1 включает основную камеру 2, выполненную с возможностью заполнения ее маслом,

- с торцевых концов цилиндрического полого корпуса 1 установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки 3 с манжетными уплотнителями,

- в непосредственном контакте с фланцевыми крышками 3 установлены подшипники качения 4, обращенные внутрь цилиндрического полого корпуса 1,

- после подшипников качения 4 с каждой стороны размещены сквозные крышки 5 с отверстиями, выполненными для прохождения сквозь них вала, содержащие камеры 6,

- после сквозных крышек 5 установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам 5,

- внизу в каждой сквозной крышке 5, а также в цилиндрическом полом корпусе 1 выполнены нижние сливные отверстия 7 с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам 11, включающим поплавковый датчик 10,

- сверху в каждой сквозной крышке 5 также в цилиндрическом полом корпусе 1 соосно выполнены верхние воздушные отверстия 8, снабженные сапунами 9,

- каждая из указанных поплавковых камер 11 по патрубку через соответствующий насос 12 и обратный клапан 13 взаимодействует с масляным ресивером 15, который, соответственно, по патрубку связан с впускным отверстием 14, по которому осуществляется поступление масла внутрь основной камеры 2,

- в масляном ресивере 15 сверху установлен запорный кран, связанный трубопроводом с торцевой частью цилиндрического полого корпуса 1.

Предложенное решение обеспечивает повышение надежности и долговечности в узлах и механизмах устройств с высокими нагрузками на выходном валу с обеспечением его постоянной смазки и охлаждения.

Изобретение относится к уплотнительным устройствам для герметизации выходных валов, в том числе и в подшипниковых узлах различных двигателей, компрессоров, редукторов, приводов, где накладываются повышенные требования к смазке, герметизации и охлаждению выходного вала. Изобретение повышает надежность и долговечность устройств с высокими нагрузками на выходном валу с обеспечением его постоянной смазки и охлаждения. Узел торцевого уплотнения выходного вала включает цилиндрический полый корпус с элементами его крепления и включает основную камеру, выполненную с возможностью заполнения ее маслом, с торцевых концов упомянутого корпуса установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки с манжетными уплотнителями. В непосредственном контакте с фланцевыми крышками установлены подшипники качения, обращенные внутрь цилиндрического полого корпуса, сквозные крышки с камерами и отверстиями, выполненными с возможностью прохождения сквозь них вала. Далее установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам. Внизу в каждой сквозной крышке, а также в цилиндрическом полом корпусе выполнены сливные отверстия с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам, включающим поплавковый датчик. А сверху соосно выполнены воздушные отверстия, снабженные сапунами. Каждая из указанных поплавковых камер по патрубку через соответствующий насос и обратный клапан взаимодействует с масляным ресивером, который, соответственно, по патрубку связан с впускным отверстием, выполненным в верхней части цилиндрического полого корпуса, по которому осуществляется поступление масла внутрь основной камеры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Узел торцевого уплотнения выходного вала, характеризующийся тем, что содержит цилиндрический полый корпус с элементами его крепления и включает основную камеру, выполненную с возможностью заполнения ее маслом, с торцевых концов цилиндрического полого корпуса установлены внутренняя и наружная фланцевые крышки с манжетными уплотнителями, в непосредственном контакте с фланцевыми крышками установлены подшипники качения, обращенные внутрь цилиндрического полого корпуса, после подшипников качения с каждой стороны размещены сквозные крышки с камерами и отверстиями, выполненными с возможностью прохождения сквозь них вала, при этом внизу в каждой сквозной крышке, а также в цилиндрическом полом корпусе выполнены нижние сливные отверстия с трубопроводами, подведенными к соответствующим поплавковым камерам, включающим поплавковый датчик, после сквозных крышек установлены манжетные уплотнения, фиксируемые к сквозным крышкам, сверху в каждой сквозной крышке, а также в цилиндрическом полом корпусе соосно выполнены верхние воздушные отверстия, снабженные сапунами, при этом каждая из указанных поплавковых камер по патрубку через соответствующий насос и обратный клапан взаимодействует с масляным ресивером, который, соответственно, по патрубку связан с впускным отверстием, выполненным в верхней части цилиндрического полого корпуса, по которому осуществляется поступление масла внутрь основной камеры.

2. Узел по п. 1, характеризующийся тем, что в масляном ресивере сверху установлен запорный кран, связанный трубопроводом с торцевой частью цилиндрического полого корпуса, для создания давления выше или ниже атмосферного.