Торцовое уплотнение Советский патент 1983 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к торцовым уплотнениям вращающихся валов.

Известно торцовое уплотнение, содержащее неподвижное и вращающееся контактные кольца, на одном из которых с тыльной стороны выполнены полости, вызывающие термогидродинамическое расклинивание в уплотнительном стыке, которое повыщает несущую способность контактной пары 1.

Однако изготовление колец данного уплотнения связано с определенными трудностями и требует специального оборудования для выполнения профиля полостей.

Известно также торцовое уплотнение, содержащее неподвижное и вращающееся контактные кольца, в котором во вращающемся кольце на наружной цилиндрической поверхности выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с тыльной стороной кольца 2.

Однако при нагреве рабочей поверхности такого кольца наличие отверстий обуславливает неравномерное охлаждение его по длине окружности и приводит к появлению волнистости рабочего торца, что создает гидродинамическую разгрузку уплотнения.

Недостатком указанного торцового уплотнения является неполное использование рабочей поверхности кольца для формирования гидродинамического режима трения. Волнистая форма торцовой поверхности имеет симметричный профиль неровностей, гидродинамическое расклинивание осуществляется только в конфузорной части зазора, диффузорная же часть зазора не участвует в создании дополнительной несущей способности контактной пары.

10

Цель изобретения - повыщение несущей способности уплотнения за счет увеличения протяженности конфузорных участков зазора между трущимися поверхностями.

15

Поставленная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении, во вращающемся кольце которого выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с тыльной стороной кольца, отверстия расположены группами, 20 причем расстояние между соседними отверстиями в каждой группе уменьщается в направлении вращения вала.

Кроме того, расстояние между отверстиями и контактным торцом кольца уменьшается в каждой группе в направлении вращения вала. При этом глубина отверстий в каждой группе может увеличиваться в направлении вращения вала. На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вариант выполнения отверстий в кольце уплотнения; на фиг. 4 - вариант выполнения уплотнения; на фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4. Торцовое уплотнение содержит установленное в корпусе 1 неподвижное контактное кольцо 2 и установленное на валу 3 вращающееся контактное кольцо 4, в котором выполнены радиальные отверстия 5, сообщающиеся каналами 6 с тыльной стороной кольца, расположенные группами, в каждой из которых расстояние между соседними отверстиями уменьщается в направлении вращения вала. Расстояния между отверстиями и контактным торцом кольца могут быть выполнены уменьщающимися в каждой группе в направлении вращения вала, а глубина отверстий в каждой группе - увеличивающейся в направлении вращения вала. Уплотнение работает следующим образом. При вращении вала 3 в результате трения происходит его нагрев и соответствующее температурное расщирение. При вращении контактного кольца 4 уплотняемая жидкость под действием центробежных сил поступает через каналы 6 в отверстия 5. В результате циркуляции в отверстиях относительно холодной уплотняемой среды происходит местное снижение температуры кольца, что приводит к появлению волнистости рабочего торца вращающегося кольца за счет разницы тепловых деформаций его участков. Поскольку отверстия расположены группами и расстояние между соседними отверстиями в каждой группе переменно, температурное поле по длине окружности кольца также переменно: наиболее охлажденный участок кольца соответствует частому расположению отверстий, по мере увеличения расстояния между отверстиями температура растет. При таком изменении температур между рабочими поверхностями образуются клиновидные зазоры, суживающиеся в направлении относительного скольжения неподвижного кольца, протяженность диффузорного участка при этом уменьщается. Клиновые зазоры аналогичной формы образуются при выполнении отверстий в каждой группе разной глубины или выполнении переменным расстояния между отверстиями в каждой группе от контактного торца. Таким образом, в предлагаемом торцовом уплотнении зазоры между торцами контактных колец имеют клиновидную форму с укороченным диффузорным участком, что позволяет более полно использовать контактлую поверхность колец для гидродинамического расклинивания и повысить тем самым несущую способность контактной пары. Формула изобретения 1.Торцовое уплотнение, содержащее вращающееся контактное кольцо, в котором на наружной цилиндрической поверхности выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с тыльной стороной кольца, отличающееся тем, что, с целью повышения несущей способности уплотнения, радиальные отверстия расположены группами, причем расстояние между соседними отверстиями в каждой группе уменьщается в направлении вращения вала. 2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что расстояние между отверстиями и контактным торцом кольца уменьщается в каждой группе в направлении вращения вала. 3.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что глубина отверстий в каждой группе увеличивается в направлении вращения вала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 875151, кл. F 16 J 15/34, 1979. 2.Патент Великобритании № 1014277. кл. F 2 В, опублик. 1965.

qjus.l

А -А

Цфиг. 2