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

2.Уп.ютиение но п. 1, отличающееся тем, что между подшипником и уплотиите; ьным пояском пеподвижного кольца выполнепа гибкая кольцеобразная перемычка

3.Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности

регулирования величины протечек, под: шипник неподвижного кольца выполнен с возможностью перемещения вдоль оси относительно уплотнительного пояска, а в корпусе установлен регулировочный винт, соединенный с подшипником с помош,ью резьбового отверстия.

1. ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, разделенные на упорный подшипник и уплотнительный поясок, причем подвижные их части установле2 /в 25 10 22 19 1 I ГХг ны на обш,ем перемеш,аемом относительно вала основании, а неподвижные размещены в корпусе через вторичные уплотнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности уплотнения путем обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка, между кольцами и соответственно корпусом и основанием, а также между подшипником и уплотнительным пояском подвижного кольца выполнены гибкие кольцеобразные перемычки, которые установлены соосно на среднем диаметре подшипника, причем кольца в месте установки вторичных уплотнений содержат упругозакрепленные выступы. (Л ю о «

1

Изобретение относится к машиностроеИию, а конкретнее к торцовым уплотнениям вращающихся валов насосов, перекачивающих жидкую, среду под высоким давлением.

Известно торцовое уплотнение вращающегося вала с автоматически регулируемым зазором, содержащее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца. Рабочая поверхность кольца разделена на два пояска, один из которых является уплотнительным, а другой - опорньш и разделен радиальными канавками на ряд площадок, поверхности которых наклонены в сторону вращения вала и образуют с рабочей поверхностью вращающегося уплотнительного кольца гидродинамические клинья. В этом уплотиениипри вращении вала автоматически лоддерживается и регулируется малый зазор между рабочими поверхностями уплотнительных колец. Автоматическое поддержание и регулирование зазора достигается за счет действия гидродинамических сил, раскрываю тих, стык уплотнения, при этом между рабочими поверхностями уплотнительных колец образуется стабильная жидкостная пленка, /которая препятствует непосредственному контакту рабочих поверхностей 1.

Недостатком известного уплотнения является то, что вследствие жесткого крепления опорного пояска к основанию и основания к корпусу при воздействии высокого избыточного давления происходят значительные силовые деформации корпусных деталей и уплотнительного стыка, что приводит к искажению плоскопараллельного рабочего зазора, к снижению несущей способности упорного подщипника и, следовательно, надежности узла уплотнения в цело .м.

Целью изобретения яатяется повышение надежности и долговечности уплотнения путем обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка.

Указанная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении вала, содержащем подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, разделенные на упорный подшипник и уплотнительный поясок, причем подвижные их части установлены на обил.ем перемещаемом относительно вала основании, а неподвижные размещены в корпусе, через вторичные уплотнения, между кольцами и соответCTBf нно корпусом и основанием, а также между подшипником и уплотнительным пояском подвижного кольца выполнены гибкие кольцеобразные перемычки, которые установлены соосно на среднем диаметре подшипника, причем кольца в месте установки вторичных д уплотнений содержат упругозакрепленные выступы.

Между подшипником и уплотнительным пояском неподвижного кольца выполнена гибкая кольцеобразная перемычка.

5 Кроме того, с целью обеспечения возможности регулирования ве/)ичины протечек, подщипник неподвижного кольца выполнен с возможностью перемещения вдоль оси относительно уплотнительного пояска, а в корпусе установлен регулировочный -винт, соединенный с подшипником с помощью резьбового отверстия.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - второй вариант уплотнения; на фиг. 3 - тре5 тий вариант уплотнения; на фиг. 4 - сеченИе А-А на фиг. 1.

Торцовое уплотнение содержит корпус 1 с крыщкой 2, проходящий внутри них вал 3, на котором установлена втулка 4 с кольцевой выточкой 5, в которую установлено

на пружине б основание 7 уплотнения. На основании 7 установлены с помощью гибкой кольцеообразной перемычки 8 подвижная часть 9 уплотнительного пояска 10 и нижняя подвижная часть 11 упорного подщипника 12, установленная также на гибкой кольцеобразной перемычке 13. Неподвижная часть 14 упорного подшипника 12 с помощью детали 15 с кольцеобразным выступом 16 опирается на неподвижную часть 17 уплотнительного пояска 10, которая, в

0 свою очередь, с помощью гибкой кольцеобразной перемычки 18 соединена с крышкой 2. Все гибкие кольцеобразные перемычки 8, 13 и 18 расположены соосно, и их средний диаметр проходит через центр давлений указанного подщипника, который располагается в пределах 1,01-1,03 среднего диаметра подшипника. Между основанием 7 и подвижной частью 9, а также крышкой 2 и нeпoдв ,кнoй частью 17 установлены неподвижные вторичные уплотнения 19 и 20, соответственно расположенные на унругозакрепленных выступах 21 и 22. Между основанием 7 и втулкой 4 установлено уплотнение 23. Все три вторичных уплотнения 19, 20 и 23 расположены на одном диаметре для обеспечения разгрузки уплотнительного по-, иска 10 от силовых деформаций высокого давления уплотняемой среды н обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка, который образуется между частями 9 и 17. Передача момента трения осуществляется с помощью поводкового устройства 24. Отверстия 25 служат для удаления возду.ха. В соответствии со вторым вариантом унлотнения (фиг. 2) между неподвижной частью 14 упорного подщипника 12 и неподвижной частью 17 уплотнительного пояска 10 установлена гибкая кольцеобразная перемычка 26. В этом случае все перемычки 8, 13, 18 и 26 расположены соосно и с равным средним диаметром, проходящим через центр давлений упорного подшипника. В третьем варианте уплотнения (фиг. 3) неподвижная часть 14 упорного подшипника 12 выполнена перемещаемой (подвижной) вдоль оси относительно неподвижной части 17 уплотнительного пояска 10 и имеет резьбовые отверстия 27, в которые установлены винты 28, пропущенные через крыщку 2 корпуса 1 и имеющие уплотнение 29. Для обеспечения микронных перемепхений части 14 подщипника относительно части 17 пояска 10 в крыщке 2 выполнены резьбовые отверстия 30 с щагом резьбы, oтv ичaющимcя от шага резьбы отверстий 27. Уплотнение работает следующим образом. При монтаже уплотнения пружина б, сжимающая подвижную 11 и неподвижную 14 части упорного подщипника, приводит зазор между ними к нулю, в то время как между частями 9 и 17 уплотнительного пояска 10 сохраняется микрозазор, при этом усилие пружины 6 передается только по перемычкам 8, 13 и 18, а также выступу 16 и на уплотните.льный поясок 10 воздействия не оказывает. Затем полость уплотнения заполняется уплотнительной жидкостью, которая вытесняет воздух, проходящий через отверстия 25 и воздущный вентиль (на чертеже не показан). Далее в корпусе 1 уплотнения устанавливается рабочее давление уплотняемой жидкости, при этом диаметр вторичных уплотнений 19, 20 и 23 подобран таким образом, что величина равнодействующей сил, действующих на подвижную 9 и неподвижную 17 части ун.чотнительного пояска И), приближается к ну.мю, а возникающие силовые деформации корпуса 1 и крыщки 2 не влияют на положение частей 9 и 17 уплотнительного пояска 10, так как они гасятся в имеющихся гибких связях, выполненных в виде перемычек 8 и 18, а также упругозакрепленных выступах 21 и 22. Таким образом, в уплотнении устанавливается некоторая величина протечек. При вращении вала 3 вступает в работу упорный подшипник 12. При работе подщипника между его частями устанавливается микрозазор, на ко-, торый увеличивается зазор между частями унлотнительного пояска 10. Однако величина протечки практически не возрастает, так как )1ачинает работать насосный эффект в унлотнительно.м стыке. Вследствие . воздействия моментов сил на части 9 и 17 уплотнительного пояска 10 И на основание 7 последние деформируются, т.е. положение их в пространстве изменяется. Уплотняющая щель становится диффузорпой или конфузорной (в продольном сечении но высоте, в пределах нескольких микрон). Это практически не сказывается на величине протечек, однако на работу упорного подп1ипника может оказать решаюн1ее воздействие, в частности, если уплотняемая среда --- жидкость с малой вязкостью - вода. Несущая способность упорного подщипника на воде значительно уменьщается даже при незначительном изменении плоскопараллельности его рабочих поверхностей. Для сохранения плоскопараллельности рабочих поверхностей упорного подщипника предусмотрены гибкая кольцеобразная lepeмычка 13 и кольцеобразный выступ 16. Перемычка 13, деформируясь, позволяет сохранить плоскопараллельность подщипникового стыка. Расположение подщипника 12 по периферии унлотнительного пояска 10 создает дополнительные преимущества, так как увеличение среднего диаметра упорного подщипника приводит к повыщению его несущей способности и, следовательно, надежности и долговечности. Поводковое устройство 24 позволяет исключить влияние угловых колебаний и искривлений вала на работу упорного подщипника и уплотнительного пояска. Осевые нагрузки упорного подщипника передаются через вертикально расположенные перемычки. В, 13 и 18 и выступ 16,не влияя на работу уплотнительного пояска, при этом их средний диаметр проходит через центр давлений поверхностей скольжения, расположенный примерно посредине щирины подщипника, а точнее в пределах 1,01 -1,03 среднего диаметра подщипника. Таким образом, гибкие кольцеобразные перемычки выполняют роль шарниров, которые обеспечивают независимость силовых деформаций взаимодействующих через них элементов, способствуя сохранению рабочих зазоров в подшипнике и уплотнительном пояске при воздействии на конструкцию силовых факторов. Расположение всех перемычек таким образом, что их средний диаметр проходит через центр давлений упорного подшипника, позволяет при гидравлической загруженности уплотнительного пояска сохранить плоскопараллельный рабочий зазор в подшипнике. Работа устройства, представленного на фиг. 2,отличается лишь тем, что дополни2

Фиг. 2 тельная гибкая кольцеобразная перемычка 26 позволяет в еще большей степени улучшить работу подшипника 12. Работа устройства, представленного на фиг. З.отличается тем, что с помощью винта 28 имеется возможность регулировать зазор в уплотнительном пояске для регулирования уровня протечек, в том числе и при изнашивании подшипника. Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности уплотнения за счет обеспечения плоскопараллельности стыка между кольцами, что приводит к увеличению долговечности упорного подшипника и уплотнения в целом.