Аксиальное уплотнение Советский патент 1992 года по МПК F16J15/34 

йие.2

Изобретение относится к машиностроению и преимущественно к област уплотнительной техники.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

На фиг.1 показано аксиальное уплотнение, продольный разрез; на фиг.2 - взаимное расположение канавок на неподвижном кольце при подвижном кольце, вращающемся по часовой стрелке при направлении и подводе избыточного давления уплотняемой среды со стороны внешнего

зависит от перепада давления ДР Р - Р, и переноса частичек жипкос- ти прилипших к поверхности вращающегося кольца из области высокого давления Р в область низкого давления. В случае нулевого перепада давления (ДР . О, Р2 Р, ) в таких уплотнениях может быть утечка за счет одного переноса, например из точки а в точку Ь. Величина утечки жидкости зависит от длины пути, ее частиц, равной дуге окружности S, и движения жидкости, а также от удельной

Изобретение позволяет повысить надежность аксиального уплотнения вращающегося вала. Вращающееся 2 и неподвижное 1 уплотнительные кольца ииеют гидромеханические смазочные канлвки, расположенные в чередующемся порядке по внутреннему и наружному контурам уплотнителы-юго пояска. Минимальная ширина пояска равна сумме величин глубин канавок 4 и 5. Минимальное расстояние между .ближайшими канавками, расположенными на разных контурах, равно наименьшей разности значений ширины пояска и глубины соответствующей канавки. Расстояния от любой канавки на одном контуре до двух смежных на другом контуре равны между собой. Из пары канавок на разных контурах первой по ходу вращения расположена канавка, размещенная со стороны меньшего давления. Несимметричное расположение смежных канавок на разных контурах позволяет получить минимальные утечки. 6 ил. о Ј СО

контура; на фиг.З - то же, на подвиж- нагрузки в паре трения.

ном кольце; на фиг. - то же, на неподвижном кольце при подводе избыточного давления уплотняемой среды со стороны внутреннего контура; на фиг. 5 то же на подвижном кольце , на фиг.6 - расположение канавок, вариант.

Аксиальное уплотнение вращающихся валов состоит из невращающегося 1 и вращающегося 2 уплотнительных колец, упруго поджатых оцно к другому пружиной 3 и контактирующих своими торцовыми поверхностями. Уплотнитель- ный поясок невращающегося уплотни- тельного кольца (фиг.2) имеет канавки с радиальной глубиной К на наружном контуре и канавки 5 с радиальной глубиной Кг на внутреннем контуре, причем ширина уплотнительного пояска равна сумме их радиальных глубин:

Т.Ј К, .+ К2.

При этом наименьшее расстояние между двумя наиболее близкими точками канавок внешнего или внутренгт него контура равно минимально допустимой величине уплотнительного пояска, выбираемой из условия обеспечения необходимой герметичности уплотнения и которая должна быть не менее 3 мм.

Уплотнение работает следующим образом.

При внешнем нагружении колец, т.е. когда давление среды на периферии кольца больше, чем давление в центре (Рг Р), а вращение сопряженного подвижного кольца происходит по часовой стрелке, величина утечки в гидродинамических уплотнениях с канавками на наружных и внутреннем контурах (фиг. 2) так же, как и в уплотнениях с эллиптическим контуром

20

25

30

При больших удельных и при достаточно большом тички жидкости под дейст щегося при трении тепла и испаряются. В этом слу незначительна и визуальн не замечена.

При более низких удел ках и относительно малом тицы жидкости не успеваю и испаряться и выносятся Р в область Р , и велич возрастет.

В случае положительно пявления ДР Р - Р , 0 движения частичек жипкос мых вращающимся кольцом, и представляют собой спи

35

40

45

50

55

(фиг.2

т .т.

ки при этом возрастут, т тятся пути S от перифери Оля увеличения пути S ч кости необходимо максима нуть канавки в окружном но с другой стороны, рас другой смежной канавки д больше минимальной велич торая зависит от размера работы уплотнений. Позиц казана зона обильной сма канавок.

На фиг.6 показан один выполнения уплотнения с навками на наружном конт мя канавками на внутренн во канавок зависит от не пути S, обеспечивающего но минимальную утечку и ку и охлаждение всей по трения.

В рассмотренных случа гается положительный пе лений &Р Р - Р 0. С ферийных участков кольца

0

5

0

При больших удельных нагрузках и при достаточно большом пути S частички жидкости под действием выделяющегося при трении тепла разрушаются и испаряются. В этом случае утечка незначительна и визуально может быть не замечена.

При более низких удельных нагрузках и относительно малом пути S частицы жидкости не успевают разрушаться и испаряться и выносятся из области Р в область Р , и величина утечки возрастет.

В случае положительного перепада пявления ДР Р - Р , 0 траектории движения частичек жипкости, переносимых вращающимся кольцом, изменяются и представляют собой спирали Архимеда

(фиг.2

т .т.

т.д.). Утеч5

0

5

0

5

ки при этом возрастут, так как сократятся пути S от периферии к центру. Оля увеличения пути S частиц жидкости необходимо максимально раздви- нуть канавки в окружном направлении, но с другой стороны, расстояние до другой смежной канавки должно быть больше минимальной величины с, которая зависит от размера и режима работы уплотнений. Позицией 6 показана зона обильной смазки одной из канавок.

На фиг.6 показан один из вариантов выполнения уплотнения с четырьмя канавками на наружном контуре и четырьмя канавками на внутреннем. Количество канавок зависит от необходимого пути S, обеспечивающего одновоемен- но минимальную утечку и хорошую смазку и охлаждение всей поверхности трения.

В рассмотренных случаях предполагается положительный перепад оав- лений &Р Р - Р 0. Смазка периферийных участков кольца осуществляется как за счет течения жидкости к центру под действием перепада давлений, так и за счет переноса ее частичек вращающимся кольцом, а на внутренних участках поверхности кольца з счет переноса просочившейся через уплотнение жидкости или промывочной жидкости, подаваемой в полость с низким давлением Р (например, воды) . При этом смазка и охлаждение внутренних участков могут оказаться недостаточными, поэтому одним из вариантов исполнения уплотнения предусмотрено увеличение количества канавок на внутреннем контуре (фиг.7) При внутреннем нагружении кольца при P Р для достижения ранее указанного эффекта необходимо расположитьь канавки, как на фиг..

При выполнении канавок на подвижных кольцах и при Р2 PJ , их необходимо располагать согласно фиг.З или при Р, Р, фиг.5.

При изменении направления вращения канавки должны располагаться зеркально приведенным примерам.

В связи с тем, что в уплотнении осуществляется принудительная смазка . всей поверхности уплотнительных колец за счет переноса жидкости вращающимся кольцом, износостойкость и долговечность всего уплотнения значительно возрастут, а выполнение

г

0

5

0

5

0

несимметричного расположения смежных канавок на разных контурах позволяет получить минимальные утечки в уплотнении.

Формула изобретения

Аксиальное уплотнение вращающегося вяла, содержащее упруго поджатые ПРУг к другу вращающееся и неподвижное уплотнительные кольца с гидродинамическими смазочными канавками, расположенными в чередующемся порядке по внутреннему и наружному контурам, уплотнительного пояска, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, минимальная ширина уплотнительного пояска равна сумме величин глубин канавок на наружном и внутреннем контурах, а минимальное расстояние между ближайшими канавками, расположенными на разных контурах, равно наименьшей разности значений ширины уплотнительного пояска и глубины соответствующей канавки, причем расстояния от любой канавки на одном контуре до двух смежных на другом контуре не равны между собой, при этом из пары канавок на разных контурах первой по ходу вращения расположена канавка, размещенная со стороны меньшего давления.

Фиг.1

Фие.З

v

/

Фиг. 5

N

Фие.Ь

Фиг. б