Торцовое уплотнение Советский патент 1983 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к торцовы уплотнениям вращающихся валов хими ческих аппаратов и .может быть использовано в химической и других отраслях промышленности. Известны уплотнения с регулируе утечкой, содержащие неподвижное и вращающееся кольца с каналами, сое диняющими наружную поверхность кольца с рабочей торцовой поверхностью 1 . Недостатками этих уплотнений являются увеличенная утечка и неустойчивая работа в гидродинамичес ком режиме. Известно также торцовое уплотне ние, включающее вращающееся и неподвижное кольца пары трения, каналы во вращающемся кольце, выполненные с наклоном и соединяющие внутреннюю поверхность этого кольца с контактной поверхностью трения. Каналы выполнены с наклоном навстречу вращению и к плоскост-и, перпендикулярной оси вала 2. Уплотнение обладает рядом cy-i щественных недостатков. Абразивные частицы, попадая на поверхность тр ния, участвуют в ее разрушении. Глухие отверстия, ограниченные тор цовой поверхностью неподвижного кольца, препятствуют охлаждению участков подвижного кольца до температуры смазывающей жидкости. Пар i трения полностью не выходит на гид динамический режим работы. Возможе разогрев смазывающей жидкости, находящейся в отверстиях до образова ния паровой фазы. Все это уменьшае ресурс и надежность работы торцово уплотнения. Цель изобретения - увеличение ресурса и надежности работы уплотнения . за счет повышения эффективности теплоотвода путем циркуляции жидкости через поверхность трения. Указанная цель достигается .тем, что в торцовом уплотнении, чающем вращающееся и неподвижное кольца пары трения, каналы во вращающемся кольце, выполненные с наклоном относительно плоскости контакта и навстречу вращению, соединяющие внутреннюю поверхность этого кольца с поверхностью трения во вращающемся кольце выполнены ка налы, которые наклонены навстречу вращению и соединяют наружную поверхность кольца с поверхностью тр ния, причем каналы, соединяющие внутреннюю и наружную поверхность кольца с поверхностью трения, на к торой выполнены канавки, соединяю,иие каналы от наружной и внутренней поверхностей кольца. Каналы могут быть соединены дополнительными отверстиями в теле кольца.. При этом каналы, выполненные с наружной поверхности вращающегося кольца, наклонены на больший угол, чем каналы, выполненные с внутренней поверхности этого кольца. Наклон каналов во вращающемся кольце и выполнение, канавок на контактной поверхности кольца трения, соединяющих каналы, позволяет обеспечить циркуляцию смазывающей жидкости через поверхностьтрения. Это обеспечивает эффективный теплоотвод с поверхности трения и предотвращает тепловое растрескивание и разрушение поверхностей трения. Хороший теплоотвод с определенных поверхностей трения создает термогидродинамический режим трения, что повышает надежностьи ресурс работы уплотнения. При установленном ва- ле происходит уплотнение по плоским поверхностям. Абразивные частицы не внедряются между контактными поверхностями трения, а удаляются при циркуляции смазывающей жидкости. Выполнение кроме каналов, соединяющих внутренний и наружный диаметры вращающегося кольца с контактной поверхностью колец трения, других отверстий, соединяющих эти каналы между собой в теле кольца, позволяет увеличить циркуляцию смазывающей жидкости, что улучшает теплоотвод и уменьшает попадание абразивак по-. верхности трения. Выполнение каналов с наружной по верхности вращающегося кольца с большим наклоном позволяет выполнить канавки на поверхности трения большей длины без увеличения изгибов проводящих каналов. На фиг.1 показано уплотнение общий вид в разрезе; на фиг.2 - вариант уплотнения, когда отверстия, выполненные в выточке и с наружного диаметра вращающегося кольца, не соединяются между собой, общий вид, разрез; на фиг.З - разрез А-А на фигЛ; на фиг,4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг,5 - разрез В-В на фиг,1; на фиг,6 - разрез Г-Г на фиг,2. Уплотнение состоит из корпуса 1, . в котором через резиновое кольцо 2 установлено неподвижное кольцо 3 пары трения, взаимодействукяцее с вращающимся кольцом 4, которое через резиновое кольцо 5 установлено на валу б. Кольца поджимаются между собой пружинами 7, Опорное кольцо 8 установлено на валу 6, В опорном кольце установлены пружины 7, поджимакедие кольца трения друг к другу, и штифт1а 9, передающие-вращение вращающемуся кольцу 4, Во вращающемся кольце 4 выполнена выточка 10, в которой выполнены отверстия 11, наклоненные в сторону, противоположную вращению вала. С наружного диаметра этого кольца выполнены отверстия 12, проходящие в конец отверстий 11. Отверстия 12 наклонены под большим углом, чем отверстия 11, в сторону, противоположную вращению вала. Отверстия 12 наклонены также к нерабочей торцовой поверхности. Отверстия 11 и 12 соединены каналами 13 и 14 с рабочей торцовой поверхйостью кольца 4, концы каналов 13 и .14 соединены на рабочей торцовой поверхности канавками 15.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала б вращение передается через опорное кольцо 8 и штифты 9 вращающемуся кольцу 4. Пружины 7 прижимают вращающееся кольцо 4 к неподвижному 3. Неподвижное кольцо 3 установлено через резиновое кольцо 2 в корпус 1 уплотнения. Вращающееся кольцо 4 через резиновое кольцо 5 установлено на валу 6. Жидкость через выточку 10 захватывается концом отверстия 11 и под действием центробежной силы нагнетается в отверстие 12 и канал 13. В зависимости от диаметров отверстий 11 и 12 и сечений каналов 13 и 14 расклинивающее усилие на поверхности

(рое.З

контакта пар трения может меняться. Можно обеспечить простую смазку, например, для вакуумных уплотнений .. и создать гидродинамический режим трения. По канавкам 15 жидасосТь нагнетается в канал 14 за счет центробежной силы, так как вход из канала 13 и выход в канал 14 выполмены соответственно на меньшем и большем диаметрах и канавки 15 наклонены в сторону, противоположную вращению вала. Кроме того, из канала 14 жидкость отсасывается за счет струйного эффекта отверстием 12.

Отверстия 111 и 12 могут быть не соединены между собой и выполняться глухими. Тогда циркуляция жидкости и создание гидродинамического, эффекта осуществляются за счет захвата жидкости концом отверстия 11 и,центробежными силами, возникающими в отверстиях 11 и 12 и канавках 15.

Технико-экономический эффект изобретения заклзочается в увеличении ресурса и «адежности работы уплотнения за счет постоянной циркуляции жидкости через поверхность трения и вращакацееся кольцо, .чем обеспечивается отвод тепла и гидродинамический режим трения, а также уменьшается вероятность попайания абразивных частиц на поверхность трения.

f- 4

8

а

фигМ

1. ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, включающее вращающееся и неподвижное кольца пары трения, каналы во врсццакяцемся кольце, выполненные с наклоном бтносительно плоскости контакта и .-навстречу вращению, соединяющие внутреннюю поверхность этого кольца с поверхностью трения, о т л и чающееся тем, что, с целью увеличения ресурса и надежности работы yплoтнJeния за счет повышения эффективности теплоотвода пу тем циркуляции жидкости через поверхность трения, во вращающемся кольце выполнены дополнительные наклоненные навстречу вращения каналы, соединяющие наружную поверхность кольца с поверхностью трения, на которой выполнены канавки, соединяющие каналы от наружной и внутренней поверхнойстей кольца. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что каналы соединены дополнительными каналами С € в теле кольца. 3. Уплотнение по пп.1 и 2, от (Л личающееся тем, что каналы, выполненные с наружной поверхс ности кольца, наклонены на ёолыиий угол, чем каналы, выполненные с внутренней поверхности этого кольца. /J 00 Сл 4 4 Фиг.1

15