Торцовое уплотнение вращающегося вала Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнениям вращающихся валов машин, аппаратов и насосов химической и других отраслей промышленности. Известно торцовое уплотнение, содержашее вращающееся и неврашающееся кольца трения и регулирующее устройство, которое при увеличении силы трения в трущихся кольцах уменьщает удельное давление в паре трения за счет смешения уплотнительного элемента в осевом направлении 1. Недостатком данной конструкции является то, что регулирующее средство устанавливается только на вращающемся уплотнительном элементе, что изменяет чувствительность нагружающих элементов и силу трения при которой происходит аксиальное смещение уплотнительного элемента. Для нормальнои работы уплотнения необходимо каждый раз регулировать нагружение упругих элементов и расстояние между фиксатором на валу и вращающимся кольцом, учитывая различную скорость вращения вала и плотность уплотняемых сред. Уплотнение очень чувствительно к установке. Незначительные неточности, неизбежные при монтаже, изменяют характеристику уплотнения, что приводит к повышенным утечкам и износу колец трения. Целью изобретения является повыщение надежности уплотнения. Указанная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении, содержащем невращающееся и вращающееся кольца трения, упругие элементы поджимающие кольца друг к другу, при этом вращающееся кольцо удерживается от проворачивания относительно корпуса с помощью фиксаторов, упругие элементы установлены под углом к поверхности трения колец, а на невращающемся кольце выполнены пазы, направленные под таким же углом, в которые входят фиксаторы. Установка упругих элементов под углом к поверхности трения колец позволяет уменьшить нагрузку упругих элементов на участки поверхности трения, где появляются повышенные силы трения. Это обеспечивает равную нагрузку но всей поверхности трения и параллельность поверхностей трения колец. Установка упругих элементов под углом к поверхности трения колец, и выполнение пазов в кольцах трения, направленных под таким же углом, в которые входят фиксаторы, позволяет за счет трения кольцо, которое поджимается этими упругими элементами, проворачивать относительно оси и аксиально перемещать на незначительную величину. Это уменьшает нагрузку на поверхность трения и, как следствие, силу трения и пусковой момент до расчетного значения. На поверхности трения сохраняется пленка смазывающей жидкости. На фиг. 1 изображено уплотнение, общий вид, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Уплотнение состоит из корпуса 1 уплотнения, в котором через вторичное уплотнение 2 установлено невращающееся кольцо 3 трения. На валу 4 установлено вращающееся кольцо 5 трения. К валу 4 оно крепится винтом 6. Герметизация по валу осуществляется вторичным уплотнением 7. Кольца трения поджимаются друг к другу дав д „ упругими элементами пружинами 8, которые установлены в корj уплотнения под углом (У к поверх„ости трения колец. В невращающемся коль g трения выполнены пазы 9, направлен„ „од таким же углом о , под которым установлены упругие элементы 8. В корпусе 1 уплотнения установлены фиксаторы 10, входят в пазы 9, выполненные в невращающемся кольце 3 трения. Они служат для предотвращения от проворота невращающегося кольца 3 трения относительно корпуса 1. Трущиеся вставки 11 спрессованы в кольца 3 и 5 трения. В зависимости от конструктивного исполнен ия торцового уплотнения пазы могут быть выполнены в корпусе или на втулке вала, если упругие элементы поджимают вращающееся кольцо. Уплотнение работает следующим образом. Вращение от вала 4 через винт 6 передается вращающемуся кольцу 5 трения. Пружины 8 и давление среды поджимают невращающееся кольцо 3 трения к вращающемуся 5, герметизируя уплотняемую среду. При вращении поджатых друг к другу колец 3 и 5 трения на их поверхности образуется сила трения. На отдельных участках (площадках поверхности) сила трения отличается друг от друга. Так как действие пружин 8 направлено под углом ct к поверхности трения, то реакция невращающегося кольца, противоположная силе трения, раскладывается на силу, прижимающую кольцо 3 к фиксатору 10 и перемещающую кольцо 3 в пазах 9 по фиксаторам. На тех участках поверхности трения, где сила трения превыщает силу трения на других участках поверхности, появляется большая составляющая сила, отжимающая соответствующую этому участку- пружину 8. В этом месте нагрузка на поверхность трения уменьшается, увеличиваясь на площадках ранее менее нагруженных. В результате этого удельная нагрузка на всей поверхности трения становится равной. При увеличении силы трения между кольцами 3 и 5 сила реакции неврашающегося кольца 3, противоположная силе трения, увеличивается, и невращающееся кольцо 3

перемешается вдоль пазов 9 по фиксаторам 10 на незначительную величину. Нагрузка на поверхность трения уменьшается.

В зазор между поверхностями трения поступает смазываюшая жидкость. В результате уменьшения нагрузки на поверхность трения и поступления смазывающей жидкости сила трения между кольцами 3 и 5 трения уменьшается. Задаваясь угло.м наклона с пружин 8 и пазов 9, учитывая составляюшую силу, стремяш,уюся переместить кольцо 3 в пазах 9 по фиксаторам 10 определяется удельная нагрузка на поверхности трения колец 3 и 5. Сила трения

колец 3 и 5 во время работы остается все время постоянной.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности и увеличении ресурса работы уплотнения за счет того, что обеспечивается равномерность нагружения поверхности трения колец. Постоянство сил трения между кольцами позволяет удерживать между поверхностями трения смазываюшую пленку постоянной толшины, при этом уменьшаются утечки, пусковой момент трения торцового уплотнения, который будет равен моменту трения уплотнения при работе.

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, содержащее невращающееся и вращающееся кольца трения, упругие элементы, поджимающие кольца друг к другу, при этом вращающееся кольцо удерживается от проворачивания относительно корпуса с помощью фиксаторов, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности уплотнения, упругие элементы установлены под углом к поверхности трения колец, а на невращающемся кольце выполнены пазы, направленные под таким же углом, в которые входят фиксаторы. S (Л 00 О5 со

х

- А

.2 г