Упругий вторичный уплотнительный элемент Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов мащин, аппаратов и касосов химической, нефтехимической и других отраслей промышленности преимущественно при работе с высокоагрессивными средствами.

Известно уплотнительное кольцо, в котором с целью улучщения механического сцепления материалов уплотнительного ксхльца на внутренней поверхности фторопластовой оболочки в диаметральной плоскости выполнены выступы 1.

Недостатком этого кольца является сложность изготовления фторопластовой оболочки. За счет выступов в той диаметральной плоскости, где происходит герметизация соединения и где требуется увеличение эластичности, происходит ее снижение. Это уменьшает герметичность уплотнительного кольца. Увеличение жесткости кольца требует увеличения точности обработки самого кольца и сопрягаемых с кольцом деталей, что увеличивает трудоемкость изготовления торцового уплотнения. При монтаже и относительных перемещениях втулки и вала между которыми установлено уплотнительное кольцо, возможно его скручивание. При скручивании возможна установка уплотнительного кольца разъемом фторопластовой оболочки в сторону агрессивной среды. Все это уменьшает герметичность соединения. При биениях и.смещениях вала возникают большие напряжения, действующие на уплотнительные кольца. Эти напряжения деформируют фторопластовые оболочки, что снижает герметичность, ресурс и надежность работы уплотнительных колец.

Целью изобретения является повышение надежности работы и герметичности уплотнения.

Указанная цель достигается тем, что упругий вторичный уплотнительный элемент, включающий уплотнительное кольцо из эластомёрного материала, заключенное в полимерную оболочку, выполнен в виде по крайней мере двух соединенных между собой в осевом направлении колец из эластомёрного материала, различных в осевом сечении диаметров, осевое расстояние между центрами которых меньше суммы их радиусов, при этом меньшее по диаметру сечения кольцо, расположенное со стороны агрессивной среды, заключено в полимерную оболочку.

С целью защиты упругого вторичного уплотнительного элемента при двустороннем действии агрессивной среды, он выполнен в виде двух соединенных .между собой по оси колец, которые заключены в полимерные оболочки.

Кроме того, элемент может быть выполнен в виде трех соединенных между собой по оси колец, выполненных из эластомерного материала, крайние из которых заключены в полимерные оболочки.

На фиг. 1 изображено уплотнение, разрез; на фиг. 2 - упругий вторичный уплотнительный элемент торцового уплотнения; на фиг. 3 - то же, при выполнении элемента из трех соединенных по оси колев, с заключением крайних из них в полимерную оболочку; на фиг. 4 - упругий вторичный уилоткительный элемент, сдеформированный при несоосности вала относительно корпуса и его биениях; на фиг. 5 - упругий вторичный уплотнительный элемент торцового уплотнения, состоящий из двух соединенных между собой в осевом направлении колец, заключенных в полимерные оболочки.

Упругий вторичный уплотнительный элемент 1 торцового уплотнения состоит из соединенных между собой в осевом направлении колец 2 и 3, выполненных из эластомёрного материала. Кольцо 2, диаметр осевого сечения которого меньше, заключено в полимерную оболочку 4. R - радиус осевого сечекия кольца 3; Rt - радиус осевого сечения кольца 2; Dj - диаметр осевого сечения кольца 3; Da - диаметр осевого сечения кольца 2 вместе с охватывающей его полимерной оболочкой 4. Опорное кольцо 5 установлено через упругий вторичный уплотнительный элемент 1 в корпусе 6 уплотнения. На валу 7 укреплена втулка 8. Во втулке 8 установлены пружины 9. Вращающееся кольцо 0 трения через упругий вторичный уплотнительный элемент 1 установлено на валу 7. Пружины 9 и давление уплотняемой среды поджимают вращаюш,ееся кольцо 10 трения к опорному кольцу 5 трения через шайбу 1.

Диаметр осевого сечекия кольца 3Di больше или равен диаметру полимерной оболочки 4 DZ с заключенным EI ней кольцом 2. Расстояние между центрами колец меньше су.м.мы их радиусов R-|-fR5,.

Упругий вторичный уплотнительный элемент работает следующим образом.

Пружины 9 и давление уплотняемой среды прижимают вращающееся кольцо 10 трекия к опорному кольцу 5. Герметизация осуществляется по поверхности трения колец 5 и 10; Герметизация между вращающ мся кольцом 10 трения и валом 7, а также между опорным кольцом 5 и корпусом 6 осуществляется упругим вторичным уплотнительным элементом 1 за счет его натяга между цилиндрическими поверхностями сопрягаемых деталей. Полимерная оболочка 4 защищает эластомерный материал уплотнительного элемента 1 от действия на,него агрессивной среды. Кольцо 3 обеспечивает дополнительную герметизацию после полимерной оболочки 4 с заключенным в ней кольцом 2.

Увеличение осевой жесткости упругого вторичного уплотнительного элемента 1 за счет кольца 3, выполненного заодно в осевом направлении с кольцом 2, исключает его скручивание при монтаже торцового уплотнения и относительных перемещениях сопрягаемых деталей. Полимерная оболочка 4 постоянно находится в рабочем положении, не изменяя своей формы. Исключение скручивания . уплотнительного элемента 1 увеличивает надежность и герметичность торцового плотнения. Кольцо 3 прижимает края полимерной оболочки 4 к кольцу 2, что предотвращает разъединение полимерной оболочки 4 с кольцом 2.

При различного рода биениях и перекосах вала 7 относительно корпуса 6 большую часть напряжений, возникающих при этом, воспринимает кольцо 3, что уменьшает действие напряжений на полимерную оболочку 4. Это сохраняет форму полимерной оболочки 4 и обеспечивает постоянный натяг полимерной оболочки 4 с заключенным в ней кольцом 2 по сопрягаемым деталям. Диаметр кольца 3 в осевом сечении больше нли равен диаметру полимерной оболочки 4 с заключенным в ней кольцом 2. Увеличение диаметра кольца 3 позволяет воспринимать большую часть напряжений, возникающих при работе торцового уплотнения, кольцу 3, уменьшая напряжение на оболочку 4. Расстояние между центрами колец 2 и 3 OiOz, меньше суммы их радиусов RI+RE обеспечивает плавный переход соединенных между собой колец 3 и 2. При перекосах и биениях вала происходит перераспределение объема эластомерного материала из кольца 2 в кольцо 3 и наоборот, что сохраняет постоянный натяг полимерной оболочки 4 с заключенным в ней

0 кольцом 2 по сопрягаемым деталям.

При двустороннем действии агрессивных сред на уплотнительный элемент оно выполняется в виде трех соединенных между собой по оси колец. Кольцо 3 находится в середине, кольца 2 с краев. На кольца 2 уста5навливаются полимерные оболочки 4. При такой конструкции обеспечивается двусторонняя защита уплотнительного элемента 1 от действия агрессивных сред. С целью уменьшения осевых размеров уплотнительный

0 элемент может состоять из двух соединенных между собой по оси колец 2, на которых устанавливаются полимерные оболочки 4.

Все это повышает надежность работы и герметичность торцового уплотнения.

Экономический эффект от изобретения

5 достигается за счет увеличения срока службы уплотнения и уменьшения эксплуатационных издержек.

1. УПРУГИЙ ВТОРИЧНЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, включающий уплотнительное кольцо из эластомерного материала, заключенное в полимерную оболочку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы и герметичности уплотнения, уплотнительный элемент выполнен в виде по крайней мере двух соединенны.х между собой в осевом направлении колец из эластомёрного материала, различных в осевом сечении диаметров, осевое расстояние между центрами которых меньше суммы их радиусов, при этом меньшее ПС диаметру сечения кольцо, расположенное со стороны агрессивной среды, заключено в полимерную оболочку. 2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что, с целью его защиты при двустороннем действии агрессивной среды, он выполнен в виде двух соединенных между собой по оси колец, которые заключены в полимерные оболочки, 3.Элемент по п. , отличающийся тем, что, с целью его защиты при двустороннем действии агрессивной среды, он выполнен в виде трех соединенных между собой по (Л оси колец, выполненных из эластомёрного материала, крайние из которых заключены в полимерные оболочки.