Торцовое уплотнение вращающегося вала Советский патент 1992 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в компрессоростроении,насосостроении,химической промышленности и других отраслях, где необходимо уплотнять полости с различными давлениями сред.

Цель изобретения - повышение надежности за счет поддержания оптимального режима трения и лучшего охлаждения узла трения.

На фиг. 1 приведена конструкция торцового уплотнения вращающегося вала, продольный разрез; на фиг. 2 - развертка аксиально подвижного кольца и втулки, скрепленных между собой упругими поводками; на фиг. 3 - расчетная схема торцового уплотнения.

Торцовое уплотнение вращающегося вала содержит втулку 1, закрепленную на валу 2, аксиально-подвижное уплотнитель- ное кольцо 3 поджато к уплотнительному невращающемуся кольцу 4, установленному в корпусе 5, пружиной 6. Кольца 3 и 4 герметизируются вторичными уплотнениями 7. Втулка 1 и аксиально-подвижное кольцо 3 соединены между собой по меньшей мере двумя упругими поводками 8, передающими крутящий момент. Поводки 8 жестко прикреплены к торцовым поверхностям А и В втулки 1 и аксиально-подвижного кольца 3, например, высокотемпературной пайкой или механическим способом, при помощи фигурных пазов 9, выполненных во втулке 1 и кольце 3, хвостовиков 10, выполненных на поводках 8. При этом их фиксация осуществляться посредством накидных гаек 11 и 12. В корпусной детали выполнены каналы 13, соединяющие полость 14 над парой трения с уплотняемой полостью 15. Поводки 8 расположены под углом р к оси вращения вала, причем угол наклона от втулки 1 направлен против вращения вала Длина I поводков 8 больше расстояния между торцовыми поверхностями втулки 1 и кольца 3, в которых закреплены поводки 8 но меньше длины окружности, на которой расположены поводки

При работе торцового уплотнения в расчетном режиме аксиально-подвижного кольца 3 и кольца , образующие пару трения, прижаты друг к другу действием давления уплотняемой среды и пружиной б, при этом сила трения в стыке уплотнительных колец будет равна суммарной силе упругости поводков 8.

При повышении давления уплотняемой среды или при появлении зоны обедненной смазки в стыке уплотнительных колец 3 и 4 режим трения изменится на граничное или сухое, что приведет к увеличению момента

трения в контактной паре, а следовательно, и силы трения. При этом на упругие поводки 8 будет действовать изгибающая сила, превышающая их силу упругости. Это приведет

к прогибу поводков 8 на какой-то угол , что в свою очередь вызывает уменьшение осевого расстояния, между аксиально-подвижным кольцом 3 и втулкой 1, на величину &Z., а это уменьшает силу трения в торцовой

паре. Прогиб поводков 8 будет продолжаться до тех пор, пока из суммарная сила упругости не станет равной силе трения в контактной паре, т.е. пока не наступит силовое равновесие. При этом контактное давление в стыке колец 3 и 4 уменьшится, а микрозазор в паре трения увеличится, что приведет к восстановлению смазочного слоя.

Таким образом, сила трения в контактной паре фактически не зависит от величины давления уплотняемой среды и равна суммарной силе упругости поводков 8, передающих момент трения, чем и обеспечивается оптимальный режим трения между

кольцами 3 и 4.

Выполнение поводков 8 в виде прямоугольных пластин позволяет расширить диапазон применения торцовых уплотнений в сторону увеличения окружных скоростей,

так как при этом можно обеспечить их достаточную радиальную жесткость, что не дает им прогибаться под действием центробежных сил. В то же время малая изгибная жесткость позволяет достигнуть

малой силы трения в торцовой паре.

Кроме того, выполнение поводков прямоугольной формы и наклонными способствует лучшему охлаждению узла за счет насосного эффекта, создаваемого ими при

вращении. Рабочая среда, нагнетаемая поводками, пройдет над трущейся парой, образованной кольцами 3 и 4, и далее по каналам 13 возвратится в уплотняемую полость. При этом исключается образование

застойных зон и обеспечивается охлаждение трущейся пары.

В случае, если длина I поводков будет больше длины окружности, на которой они

располагаются, то увеличение момента трения в трущейся паре будет приводить к закрутке поводков, практически не изменяя расстояние Z, т.е. не происходит изменение зазора между кольцами 3 и 4.

В случае, когда аксиально-подвижное

кольцо 3 и втулка 1 установлены в корпусе 5, а кольцо 4 - на валу, механизм работы торцового уплотнения аналогичен описанному выше.

Формула изобретения Торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее аксиально-подвижное кольцо, установленное на втулке вала, прижатое к уплотнительному невращающемуся кольцу, размещенному в корпусе, упругими элементами и имеющее поводки для передачи вращения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности за счет поддержания оптимального режима тре0

ния, аксиально-подвижное кольцо соединено с втулкой вала по меньшей мере двумя упругими поводками, выполненными в виде прямоугольных пластин, закрепленных между ответными торцовыми поверхностями упомянутого кольца и втулки вала, при этом пластины расположены под углом коси вращения вала, а угол наклона пластин от втулки вала направлен против вращения вала.

Использование: для уплотнения полости с различными давлениями. Сущность изобретения: аксиально-подвижное кольцо 3 установлено на втулке 1 вала 2. Кольцо 3 прижато к уплотнительному невращающемуся кольцу 4, размещенному в корпусе 5, пружиной 6 и имеет поводки 8 для передачи вращения. Кольцо 3 соединено с втулкой 1 по меньшей мере двумя поводками 8, выполненными в виде прямоугольных пластин, закрепленных между ответными торцовыми поверхностями кольца 3 и втулки 1. Пластины расположены под углом к оси вращения вала 2. Угол наклона пластин от втулки 1 направлен против вращения вала 2. 3 ил. (Л С vj 00 ч| Ю О О

Ю

Фиг.2

фиг. J

Редактор А.Долинич

Состави ель И.Пащенко Техред М.Моргентал

Корректор М.Шароши