Уплотнительный узел вала Советский патент 1981 года по МПК F16J15/52 

(54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ВАЛА

Изобретение относится к мгиииностроению и может быть использовано во всех областях народного хозяйства .для герметичности уплотнения валов в условиях повышенного давления в уплотняемой полости.

Известны уплотнительные узлы,содежащие два вала,подвижно соединенные с промежуточным кинематическим звеном,служащим для передачи крутящего момента, и гибкий уплотнитель-диаЛрагму l .

Однако при малых размерах диафрагмы последняя из-за деформации ее кинематическим звеном быстро разрушается,а при больших размерах диафрагмы невозможно использовать узел при повытеннЬм давлении в уплотняемой полости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство герметической передачи вращательного движения,содержащее два соосно установленных вала,подвижно и эксцентрично соединенных с промежуточным кинематическим звеном,и гибкий уплотнитель,связанный с корпусом вала и промежуточным кинематическим звеном. Промежуточное кинематическое звено выполнено в виде соединенной муфты с двумя соосно установленными подшипниками,а гибкий уплотнитель выполнен в виде либо гофрированной диафрагмы,либо диафрагмы с вонообразным профилем и расположен между боковой поверхностью кинематическго звена (муфты) и цилиндрической стенкой корпуса. Зазор между кинематическим звеном и внешними стенками корпуса при вращении валов циклично изменяется в зависимости от положения соединительной муфты, подвижнс5 связанной с эксцентриками валов 2.

Однако в работе гибкого уплотнителя участвуют одни и те же участки диафрагмы. Такое конструктивное исполнение приводит к тому,что гибкий элемент испытывает не только деформацию изгиба на одних итех же участках, но и деформацию растяжения,которая возникает под действием сил от давления уплотняемой среды,изменяющихся в зависимости от величины зазора. Таким образом,гибкий уплотнитель испытывает циклическую нагрузку,что приводит к его быстрому из носу, т.е. сокращению ресурса уплотните1льного узла.

Цель изобретения - повышение надежности и ресурса работы уплотнительного узла. Поставленная цель достигается тем что в уплотнительном узле вала,содер жащем два соосно установленных вала/ подвижно и эксцентрично соединенных с промежуточным кинематическим звено и гибкий уплотнитель,связанный с кор пусом вала и промежуточным кинематическим звеном,последнее выполнено в виде диска с двумя цапфами ,.а гибкий уплотнитель выполнен в виде замкнуто полой оболочки,размещенной в зазоре между диском и корпусом вала. При этом полость гибкого уплотнителя заполнена подвижной средой. На чертеже схематически изображен предлагаемый уплотнительный узел в сборе с сопряженными деталями,разрез Уплотнительный узел вала содержит выходной вал 1,который подвижно уста новлен в корпусе 2,на валу 1 закреплена полумуфта 3,3 .корпус которой вмонтирована антифрикционная втулка 4. Аналогичная полумуЛта 5,жестко соединенная с внешним валом б и установленная подвижно в крышке 7,имеет антифрикционную втулку 8. Обе полумуфты 3 и 5 кинематически связаны между собой посредством промежуточного кинематического звена, выполненного в виде диска 9 с двумя соосно установленными цапфами 10 и 11, которые в свою очередь,также подвижно соединены с полумуфтами 3 и 5 . .В зазор постоянной величины между диском 9 и корпусом 2 вала встроен гибкий уплотнитель 12 ,выпoлнeнныIf в виде замкнутой полой дискообразной оболочки с двумя отверстиями,причем кромка одного отверстия герметично закреплена в корпусе 2 вала,а другого отверстия - в цапЛе 1Q, проходящей внутри уплотнителя 12, Внутренняя полость 13 гибкого уплотнителя 12 свободно сообщается с полостью корпуса 2 через не.уплотненные зазоры в подшипниковом узле 14. Уплотнительный узел работает следующим образом. Вращение выходного вала 1 через полумуфту 3,цапфы 10 и 11 и полумуфту 5 передается внешнему валу 6. Так как цапфы Ю и 11 подвижно установле ны в полумуфтах 3 и 5 посредством втулок 4 и 8, то при вргицении выходного и внешнего валов промежуточное кинематическое звено,перемещаясь по круговой траектории, не вращается вокруг своей оси и тем самьл. обеспечивает перекатывание и нескручивание гибкого уплотнителя 12, Избыточное давление уплотняемой полости благодаря неуплотненным зазорам в подшипниковом узле 14 прижимает полую оболочку гибкого уплотнителя 12 с одной стороны к торцовой поверхности корпуса 2,а с другой стороны - к диску 9 кинематического звена. Выполнение гибкого уплотнительного элемента в виде полой перекатывающейся оболочки и размещение его в зазоре ПОСТОЯННОЙ величины между диском промежуточного кинематического звена и корпусом вала приводит к значительному увеличению ресурса уплотнительного узла при повышенных давлениях. Это объясняется тем,что в предлагаемой конструкции величина зазора между диском кинематического звена и корпусом вала,где размещен гибкий уплотнитель,всегда постоянна и может быть приведена к минимальным значениям,определяемым толщиной оболочки гибкого уплотнителя и радиусом ее перекатывания. Это приводит к равномерному распределению давления уплотняемой среды на стенки корпуса,причем гибкий уплотнитель испытывает только деформацию изгиба,в то же время как циклические изменения нагрузок отсутствуют, следовательно отсутствует переменная деформация растяжения. Кроме того, при перекатывании закнутого гибкого уплотнителя в работе участвует значительная часть его поверхности и торцовые стенки гибкого уплотнителя разгружены,так как они опираются с одной стороны на торцовую поверхность корпуса,с другой стороны на поверхность диска,т.е. давлением нагружен только край гибкого уплотнителя. Таким образом,предлагаемая конструкция позволяет за счет уменьшения размера зазора между диском кинематического звена и корпусом картера работать при повышенных давлениях рабочего газа в герметизируемой полости. Формула изобретения 1.Уплотнительный узел вала,содержащий два соосно установленных вала, подвижно и эксцентрично соединенных с промежуточным кинематическим звеноМ| и гибкий уплотнитель,связанный с корпусом вала и промежуточным кинематическим звеном, отличающийс я тем,что,с целью повышения надежности и ресурса работы,промежуточное кинематическое звено выполнено в виде диска с двумя цапфами,а гибкий уплотнитель выполнен в виде замкнутой полой оболочки,размещенной в зазоре между диском и корпусом вала. 2.Узел ПОП.1, отличающийся тем,что полость гибкого уплотнителя заполнена подвижной средой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рот А, Вакуумные уплотнения Энергия, 1971,-с. 308. 2.Патент Франции № 1278003, KTL, F 16 а,опублик. I960.