Торцовое уплотнение Советский патент 1984 года по МПК F16J15/34 

f

Изобретение относится к угшотнительной технике и может быть использовано в химическом, биологическом, фармацевтическом, пищевом машиностроении и медицине при уплотнении вращаюнщхся валов,

Известны торцовые уплотнения с использованием в качестве пары трения неподвижного керамического кольца, вращгиощегося, выполненного из фторопласта 4 -за одно целое с сильфоном С 1.

Так как свойства полимерных материалрв в значительной степени За- . висят от температуры, применеиие этого уплотнения ограничено по температуре и давлениюуплотняемой среды.

Известно также уплотнение, в котором неподвижный сильфон выполнен многозаходным винтовым, в витках .которого установлена пружина )Однако с применением коЛец из полимерных материалов в зтом устройстве из-за отсутствия тепЛоотвода в месте контакта трущейся пары ПРОИСХОДИТ нагрев, приводящий к изменению физико-химических и механических свойств поверхностного слоя пары трения и, как следствие, снижению срока службы уплотнения.

Цель изобретения - увеличение срока службы уплотнения при повы-. шенных давлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении,состоящем из вращающегося и неподвижного колец пары трения, сильфонног упругого элемента, пружины и опорного фланца, сильфонный упругий элемент выполнен в виде трех сильфонов установленных коаксиально, поичем сильФоны .с одной стороны связаны с ОПОРНЫМ фланцем, в котором выполнены каналы для подвода и отвода хладоносителя в полости между сильфонами, а с другой стороны наружный и BHyTpeHHidi сильфоны жестко связаны с кольцом пары трения.

В кольце пары трения выполнен сквозной канал, в котором установлена термопара.

На чертеже изображено торцовое уплотнение, разрез.

Торцовое уплотнение состоит из трех иогозаходных винтовых сильфонов 1-3 различных диаметровс витками одинакового шага, расположенных коаксиально относительно друг,

67542

друга, причем сильфон 1 выполнен из металла, силЬ|фон 2 - из резины и имеет тисненную поверхность для лучшего прохождения жидкости сильфон 3 выполнен из фторопласта-4. При помощи резьбовых соединений сильфоны 1,2 и 3 связаны с одной стороны с опорными фланцами 4 и 5, а с другой .стороны наружный сильфон 1 и внутренний сильфон 3 жестко связаны с полым.керамическим кольцом 6. Между торцом среднего сильфона 2-й . внутренней торцовой поверхностью керамичес1 ого .к ольца имеется щель 7.В винтовых углублениях наружного сильфона 1 расположены пружины 8 предварительного поджатия. Опорные фланцы 4 и 5. закреплены-на аппарате (на чертеже не показан / неподвижно и ют две несообщающиеся между собой полости 9 и 10 и два штуцера 11 и 12 .входа и выхода хладоносителя.,

Полое керамическое кольцо 6 имеет сквозной канал, выходящий непосред-. ственно в место контакта трущихся пар. .В канал вставляют термопару 13 до соприкосновения с торцовой поверх-, ностью вращающегося кольца 14 из композиционноГ9 материала на основе фторопласта-4 или из фторопласта-4.

Торцовое уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала, 15 кольцо 14, закрепленное на валу разрезным хомутом 16, взаимодействует с керамическим КОЛЬЦО 6, которое за счет предварительной деформации пружин 8, а также давления, охлаждающей жидкости плотно прижато к вращающемуся кольцу 1 4 .

В конструкции уплотнения охлаждающая термостатированная жидкость входит по-штуцеру 11 в канал бпорного фланца 4, проходит в полость между наружным нецентральным сильфонами, приобретает вращательное движение в спирал-ьиом канале, образованном стенками сильфонов, омывает внутреннюю полость керамического кольца и возвращается в обратном направлении мезкду центральным и внутренним сильфонами 2 и 3 к опорному фланцу 5 и выходит через штуцер I2, Силь- . фонный узел компенсирует износ, перекосы и биения трущихся пар.

Такое решение конструкции позволяет обеспечить равномерный теплосъем со всей контактной площади керамического кольца, а подал; гурбулизован

ной термостатированной жидкости равномерно на всю внутреннюю поверхность керамического кольца позволяет выровнять тепловые потоки от трущейся пары и исключить ее деформацию. При движении, жидкости между центральным и внутренним сильфонами понижается температура сильфона из фторопласта-4, а это в свою очередь -позволяет увеличить нагрузки на сильфон.

Кроме того, сильфонный узел выпол няет функции точного исполнительного органа для передачи давления на пару трения. Давление в полости между сильфонами создается охлаждающей жидкостью и может автоматически ре.гулироваться в зависимостиот давл иия в аппарате шш же выбираться в зависимости от свойств материала трущихся пар. Давление жидкости такт же разгружает внутренний сильфон. выполненный из фторопласта-4. Это позволяет увеличить рабочее давление для уплотнения.

В канал полого керамического кольца в.ставлена термопара так, что она

контактирует с вращакицимся кольцом из компози1а1онного материала на основе фторопласта-4 и измеряет температуру на поверхности вращающегося кольца..

Термопара может быть связана через усилитель, датчик температуры и блок сравнения с регулятором расхода термостатированной жидкости, которая подается к уплотнению от автономных систем питания в таком количестве, которое обеспечивает температуру на поверхносяги вращающе гося кольца из композиционного материала на основе фторопласта-4 в пределаз 14-15 С с заданной точность При этой температуре фторопласт-4, входящий в состав компози1 оннызс . материалов, имеет более плотную кристаллическую модификацию с наиболее низким коэффициентом трения.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в увеличении срока службы уплотнения за счет обеспечения оптимальной температуры рабочей поверхности контактных колец |путем улучшения системы их охлаязде- ния.

1.ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ,сос тоящее из вращающегося и неподвижно колец ьары трения, сильфонного упр гого элемента, пружины и опорного Пбу фланца, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы уплотнения, сиЛьфонный упругий элемент выполнен в виде трех сильфозлв, установленных коаксиально,причем сильфоны с одной стороны связаны с опорным фланцем, в котором выполнены каналы дпя подвода и отвода хладоносителя в полости между сильфонами, а с другой стороны наружный и внутренний, .сильфоны жестко связаны с кольцом пары трения. 2. Уплотнение по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем. что в кольце пары трения выполнен сквозной канал, в котором установлена термопара.