Сальниковое уплотнение вала Советский патент 1987 года по МПК F16J15/16 

1

Изобретение относится к уплотни- тельной технике, может быть использовано в гидроагрегатах, компрессорах и насосах и является усовершенствованием уплотнения вала по авт. ев. №1257342,

Цель изобретения - повьппение надежности и долговечности уплотнения за счет снижения износа набивки путем поддержания оптимального режима трения в контакте 1и выравнивания эпюры контактных давлений по длине сальниковой набивки.

1

На фиг.1 показано предлагаемое уплотнение, продольный разрез; на фиг.2 вариант с упругим уплотнительным кольцом.

Сальниковое уплотнение вала 1 содержит нажимную втулку 2, которая устройством 3 для перемещения связана с корпусом 4. В корпус 4, образуя с ним кольцевую камеру 5, помещена аксиально подвижная сальниковая коробка 6, которая охватывает сальниковую набивку 7 и размещенные по обе стороны сальниковой набивки нажимные кольца 8 и 9, имеющие осевую подвижность относительно сальниковой коробки 6. Нажимная втулка 2 соединена с близлежащим нажимным кольцом 9 упругими элементами 10, конструкция которых обеспечивает при повороте нажимного кольца 9 его осевое смещение относительно нажимной втулки 2. Функцию упругих элементов 10 могут выполнять, например, цилиндрический стакан со сквозными косыми вьфезами или ряд равномерно расположенных по тор-v цу нажимного кольца 9 стержней, наклонных к торцу нажимной втулки 2. Причем направление наклона упругих элементов 10 со стороны нажимной втулки 2 совпадает с направлением вращения вала 1, чем обеспечивается отрицательная обратная связь между моментом трения вала 1 о сальниковую набивку 7. и усилием ее поджатия, что в конечном итоге приводит к саморегулированию момента трения под сальни-, ковой набивкой. Нажимное кольцо 9 зафиксировано стопором 11 от проворо- та в сальниковой коробке 6. Нажимное кольцо 8, расположенное со стороны уплотняемой полости 12, содержит тор- цовьй поясок 13, выступающий за торец сальниковой коробки 6 и образующий с ответной поверхностью 14 корпуса 4

10

15

-

20

25

3357662

радиально подвижную уплотнительную контактную пару.

Возможен вариант с выполнением в торцовом пояске 13 нажимного кольца кольцевой канавки 15, в которой помещено уплотнитёльное кольцо 16, контактирующее с ответной поверхностью 14 корпуса 4.

Сальниковое уплотнение вала работает следующим образом..

При осевом смещении устройством 3 нажимной втулки 2 деформирующиеся упругие элементы 10 перемещают нажимное кольцо 9, которым поджимается сальниковая набивка. 7. При этом она прижимается к валу 1 и сальниковой коробке 6. За счет силы трения, которая возникает между кольцами сальниковой набивки 7 расположенными у на-, жимного кольца 9, и сальниковой ко- .- робкой 6, последняя увлекается в осевое движение вместе с указанными набивочными кольцами. Этим обусловливается сжатие расположенных у нажимного кольца 8 колец сальниковой кабивки 7, которые, прижимаясь к сальниковой коробке 6, затормаживают ее осевое продвижение вплоть до полной остановки, когда напряжения в кольцах сальниковой набивки 7 становятся одинаковыми по всей ее длине. Таким образом, осевая подвижность сальниковой коробки 6 в процессе поджатия обеспечивает

35 равномерное распределение напряжений по длине сальниковой набивки 7, что уменьшает износ набивки и рабочей поверхности вала 1, повышая надежность и долговечность уплотнения.

40 Сальниковая набивка 7 воздействует на нажимное кольцо 8, прижимая его торцовым пояском 13 (уплотнительным кольцом 16) к ответной поверхности 14 корпуса 4, что препятствует пе45 ретрку уплотняемой среды из уплотняемой полости 12 в кольцевую камеру 5. Вращающийся вал 1 своей рабочей поверхностью, практически имеющей несо- осности, воздействует на плотно охватывающую его сальниковую набивку 7. Воспринятые сальниковой набивкой 7 механические радиальные усилия передаются сальниковой коробке 6 и далее нажимным кольцам 8 и 9. Усилия со стороны кольца 9 воспринимаются упругими элементами 10, что вызьшает их радиальные деформации, а нажимное кольцо 8 скользит торцовым пояском 13 (уплотнительным кольцом 16) по от30

50

55

веткой поверхности 14 корпуса 4. Это приводит к радиальному перемещению всего функционального узла, включающего сальниковую набивку 7, сальниковую коробку 6 и нажимные кольца 8 и 9. Таким образом, происходит отслеживание радиальных перемещений вращающегося вала 1 сальниковой набивкой 7 , что защищает ее от циклического меха нического воздействия, снижая износ и, следовательно, повьшая надежность и долговечность уплотнения.

На сальниковую набивку 7 действует момент от силы трения скольжения со стороны вращающегося вала 1, который стремится увлечь сальниковую набивку 7 в окружное движение. Сальниковая набивка 7 сжата между нажимными кольцами 8 и 9 и прижимается к сальниковой коробке 6, образуя за счет сил трения покоя с ними единый функциональный узел, на который передается окружное усилие со стороны вала 1. При нормальном режиме работы уплотнения окружное усилие уравновешивается силой трения между торцовым пояском 13 (уплотнительным кольцом 16) и ответной поверхностью 14 корпу сд 4, а также силой со стороны сде- формированных упругих элементов 10, имеющих угловую жесткость. В случае, если момент трения вала 1 о сальниковую набивку 7 внезапно возрастает, увеличивается окружное усилие, деист вующее на функциональный узел, который поворачивается за валом 1. Поворот нажимного кольца 9 вызывает его осевое смещение упругими элементами 10 в сторону нажимной втулки 2. При этом расщиряется камера, заполненная сальниковой набивкой 7, вызывая ослабление ее поджатия. Снижение прижатия сальниковой набивки 7 к валу 1 ведет к уменьшению момента трения скольжения в контакте между ними, а значит, уменьшается окружное усилие, действующее на функциональный узел, и нажимное кольцо 9 возвращается упругими элементами 10 в исходное положение. Таким образом, осуществляется автоматическое поддержание заданного момента трения скольжения между вращающимся валом 1 и сальниковой набив

5

0

5

кой 7, чем обеспечивается оптимальный режим работы уплотнения даже при изменениях режима работы агрегата.

В случае, когда в кольцевую канавку 15 в торцовом пояске 13 нажимного кольца 8 помещено уплотнительное кольцо 16, повьщгается надежность уп- лотнительного стыка между торцовым пояском и ответной поверхностью корпуса за счет упругого сжатия уплотни- тельного кольца 16. Подбор материала уплотнительного кольца, обеспечивающего определенный коэффициент трения его с ответной поверхностью корпуса,, позволяет эффективно демпфировать угловые колебания функционального узла, предотвращая внезапное расхлопы- вание уплотнительного стыка между торцовым пояском 13 и корпусом 4, а также выход из строя упругих элементов 10.

Формула изобретения

5

1. Сальниковое уплотнение вала по авт. св. № 1257342, содержащее корпус, нажимное устройство, сальниковую набивку, расположенную в сальниковой коробке, размещенной в корпусе с образованием кольцевой камеры, вторичные уплотнения в виде нажимных колец с обеих сторон сальниковой набивки, одно из которых образует ра- диально подвижную пару трения с ответной поверхностью корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, уплотнение снабжено упругими элементами, размещенными равномерно по свободному торцу нажимного кольца с наклоном в сторону вращения вала со стороны нажимного устройства и взаимодейст- вуюшлх с нажимным устройством и наJ- жимным кольцом, причем нажимное кольцо зафиксировано от проворота относительно сальниковой коробки.

0

0

2. Уплотнение вала по п.1, о т - личающееся тем, что нажимное кольцо, расположенное со стороны корпуса, снабжено упругим уплотнительным кольцом, взаимодействующим ; ответной поверхностью корпуса.

16

Редактор О.Юрковецкая

Составитель В.Красильников

Техред Л.Олийнык Корректор А.Зимокосов

Заказ 4035/32

Тираж 811Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий II3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг.1

Изобретение относится к уплот- нительной технике. Цель изобретения- повышение надежности и долговечности изобретения. Нажимная втулка 2 соединена с близлежащим кольцом 9 упругими элементами 10, конструкция которых обеспечивает при повороте нажимного кольца 9 его осевое смещение относительно нажимной втулки 2. Направление наклона упругих элементов 10 со стороны нажимной втулки 2 сов« падает с направлением вращения вала 1. Нажимное кольцо 9 зафиксировано стопором 11 от проворота в сальниковой коробке 6. При нормальном режиме работы уплотнения окружное усилие уравновешивается силой трения между торцовым пояском 13 и ответной поверхностью 14 корпуса 4, а также сулой со стороны с деформированных упругих элементов 10. Если момент трения возрастает, увеличивается окружное усилие, действующее на функциональный узел, который при этом поворачивается за валом 1. Поворот нажимного кольца 9 вызывает его осевое смещение в сторону нажимной втулки 2. При .этом расширяется камера, заполненная сальниковой набивкой 7, вызьшая ослабление ее поджатия. Снижение прижатия сальниковой набивки 7 к валу 1 ведет к уменьшению момента трения скольжения в контакте между ними, и нажимное кольцо 9 возвращается упругими элементами 10 в исходное положение . 1 3.п. ф-лы, 2 ил. i (Л 00 00 ел О5 О5 N)