Уплотнительный элемент торцевого уплотнения Советский патент 1992 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к технике герметизации деталей машин, в частности к торцевым уплотнениям валов.

Известны уплотнительные кольца, в которых герметизация одного кольца относительно другого (например, относительно расточек в корпусе) осуществляется посредством уплотнительных колец круглого сечения, манжет, прессовой посадки или завальцовки, а передача крутящего момента - посредством специальных поводков (см.Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник, М.: Машиностроение, 1986, рис.9.9, 9.18, 9.102 и др., а также Голубев Г.А. и др. Контактные уплотнения вращающихся валов. М.: Машиностроение, 1976, с.197, рис.110).

Недостатком перечисленных устройств является их сложность и невысокая эксплуатационная надежность.

Известно торцевое уплотнение (авт.св. СССР № 1204849, кл. F 16 J 15/34, 1984), включающее уплотнительные кольца трения, состоящие из антифрикционного вкладыша и опорного кольца, на контактной поверхности одного из которых выполнены концентрично расположенные кольцевые проточки, заполненные упругим уплотнителем. Проточки соединены между собой и с внутренней поверхностью опорного кольца или вкладыша радиальными каналами, в качестве уплотнителя использован термопластичный материал, а проточки заполнены уплотнителем под давлением. Указанное устройство имеет недостаток, заключающийся в невысокой надежности крепления вкладыша в опорном кольце при наличии осевых и тангенциальных сил, имеющих место при эксплуатации, и невысокой эффективности герметизации вкладыша в опорном кольце при наличии избыточного

СЖЯСЯ.&

xf

Ssr.

давления среды с внешней сторони вкладыша.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков, повышение надежности крепления вкладыша и эффективности его герметизации в опорном кольце.

Сущность изобретения заключается в обеспечении надежной герметизации вкладыша в опорном кольце по цилиндрическим поверхностям и в исключении взаимного перемещения вкладыша в опорном кольце при наличии крутящего момента и осевой силы путем заполнения специальных полостей между ними твердеющим после сборки веществом.

Поставленная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении, включающем уп- лотнительное кольцо трения, состоящее из опорного кольца и вкладыша, выполненного из антифрикционного материала, а средство крепления и герметизации вкладыша в опорном кольце, вкладыш размещен с радиальным зазором в глухой кольцевой проточке опорного кольца, в опорном кольце внутри проточки и на цилиндрических поверхностях вкладыша выполнены напротив друг друга канавки (одна или несколько). В опорном кольце со стороны днища проточек и во вкладыше выполнены напротив друг друга глухие осевые каналы (один или несколько). Свободные объемы каналов канавок и зазоров заполнены средством крепления и герметизации из материала с температурой плавления ниже температуры плавления опорного кольца и вкладыша и выше температуры эксплуатации торцевого уплотнения.

Новизна предложенного решения состоит в наличии в опорном кольце глухой кольцевой проточки и кольцевых канавок в теле опорного кольца со стороны проточки и на цилиндрических поверхностях вкладыша, сообщенных между собой посредством радиального зазора между ними и расположенных напротив друг друга, а также в наличии глухих осевых каналов в опорном кольце и вкладыше, расположенных напротив друг друга, и в размещении во всех свободных полостях средства крепления и герметизации в твердом состоянии (после сборки).

На чертеже изображено уплотнитель- ное кольцо трения торцевого уплотнения после сборки, продольный разрез. Оно может быть как вращающимся, так и невращающимся элементом пары трения торцерого уплотнения и состоит из опорного кольца 1 и вкладыша 2, выполненного из антифрикционного материала или имеющего на поверхности трония средство снижения

трения и износа (в виде покрытия, антифрикционных вставок, выступов и впадин и пр.). В опорном кольце 1 выполнена глухая кольцевая проточка 3 с днищем 4 и стенками

5 (не показана) и 6. Вкладыш 2 вставлен в проточку 3 до упора в днище А. В опорном кольце 1 и вкладыше 2 выполнены одна или несколько кольцевых канавок, соответственно 7 и 8 так. что они расположены напро0 тив друг друга.

В кольце 1 со стороны днища 4 и во вкладыше 2 выполнены глухие осевые каналы соответственно 9 и 10, один или несколько, Сборка осуществляется так, что каналы

5 9-и 10 располагаются напротив друг друга. Вкладыш 2 размещен в проточке с радиальным зазором 11 (или, кроме того, с зазором 12) относительно поверхности проточки 3. Все свободные объемы между опорным

0 кольцом 1 и вкладышем 2, а именно канавки 7 и 8, глухие каналы 9 и 10 и радиальные зазоры 11 и 12 заполнены средством 13 крепления и герметизации. Особенностью средства 13 является то, что его температу5 ра плавления ниже температуры плавления опорного кольца 1 и вкладыша 2, но выше температуры эксплуатации торцевого уплотнения. В качестве средства 13 могут быть использованы известные материалы, удов0 летворяющие указанному требованию по соотношению значений температуры. Так, при температуре эксплуатации до 100°С и при опорном кольце 1 из стали, а вкладыше - из керамики в качестве средства 13 можно

5 использовать термопластичные полимеры, например полиэтилен НД, легкоплавкие металлы, например, олово и др., а также анаэробные композиции, адгезивы на основе твердеющих смол и т.д.

0 Сборка опорного кольца 1 с.вкладышем 2 трудности не представляет. В проточке 1 размещают средство 13 и вкладыш 2, нагревают до температуры плавления средства 13, размещают вкладыш в проточке 1 до

5 упора в ее днище4так, чтобы осевые каналы 9 и 10 и канавки 7 и 8 оказались соответственно напротив друг друга, при этом средство 13 размещается во всех обьемах каналов 9,10, канавок 7 и 8 и радиальных

0 зазоров 11 и 12. После охлаждения до температуры эксплуатации средство 13 становится твердым и надежно скрепляет и герметизирует детали.

Уплотнение работает следующим обра5 зом.

В процессе эксплуатации имеет место трение в торцевом уплотнении и возникают осевые нагрузки, например, вибрационные, воспринимаемые вкладышем 2. Эти нагрузки стремятся переместить вкладыш 2 в

опорном кольце 1: крутящий момент (момент трения, приложенный к вкладышу 2) стремится повернуть вкладыш 2 в кольце 1, а осевые нагрузки - сдвинуть их в осевом направлении.

В предложенной конструкции указанные нагрузки передаются от вкладыша 2 к кольцу 1 через средство 13 крепления и герметизации. При этом участки средства 13 в зазорах 11 и 12 между канавками 7 и 8 и в самих канавках воспринимают осевые нагрузки и работают на срез, а стержни из затвердевшего средства 13 в расположенных напротив друг друга глухих каналах 9 и 10 воспринимают крутящий момент и также материал работает на срез. Прочность и размеры средства 13 после затвердевания, естественно, ДОЛЖНУ быть достаточными для надежной работы при эксплуатационных условиях. Герметизация вкладыша 2 в опорном кольце 1 обеспечивается как адгезионными свойствами средства 13, так и конфигурацией места соединения вкладыша 2 в проточке 3 кольца 1. которое представляет собой своеобразный лабиринт с высоким гидравлическим сопротивлением.

Таким образом, совокупность указанных признаков является новой, ранее в технических решениях не встречалась и позволяет получить реальный технический эффект, заключающийся в высокой надежности крепления и эффективности герметизации вкладыша 2 в опорном кольце 1 и повышении работоспособности в целом всего торцевого уплотнения.

Изготовление устройства технических и технологических сложностей не представляет и может быть осуществлено в условиях любой ремонтной мастерской.

Формула изобретения Уплотнительный элемент торцевого уплотнения, включающий уплотнительное кольцо трения, состоящее из опорного кольца и вкладыша из антифрикционного материала и средства крепления и герметизации вкладыша в опорном кольце, отличаю-- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности крепления вкладыша и эффективности его герметизации в опорном кольце, вкладыш размещен с радиальным зазором в выполненной в опорном кольце глухой кольцевой проточке, а на цилиндрической поверхности проточки опорного кольца вкладыша выполнены одна напротив другой кольцевые канавки, причем в опорном кольце со стороны днища проточки и во вкладыше выполнены напротив друг друга глухие осевые каналы, а свободные объемы канавок, каналов и зазоров заполнены средством крепления и герметизации, выполненным из материала с температурой плавления ниже температуры плавления опорного кольца и вкладышами выше температуры эксплуатации уплотнения.

/О

4

1779860

7 /J /7

Использование: для герметизации деталей машины. Сущность изобретения: уплот- нительное кольцо трения состоит из опорного кольца и вкладыша из антифрикционного материала и средства крепления и герметизации вкладыша в опорном кольце. Вкладыш размещен с радиальным зазором в выполненной а опорном кольце глухой кольцевой проточки. На цилиндрической поверхности проточки опорного кольца выполнены напротив друг друга кольцевые канавки. В опорном кольце со стороны днища проточки и во вкладыше выполнены напротив друг друга глухие осевые каналы. Свободные объемы канавок, каналов и зазоров заполнены средством крепления и герметизации, выполненном из материала с т-рой плавления ниже т-ры плавления опорного кольца и вкладыша и выше т-ры эксплуатации уплотнения.1 ил.