Торцовое уплотнение вращающегося вала Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

1

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов химических, бумагоделательных и других машин и аппаратов.

Известны торцовые уплотнения вращающихся валов, включающие в себя подвижные и неподвижные кольца трения, а также установленную в камере гидрозатвора разгрузочную пяту 1).

Однако известные конструкции торцовых уплотнений не обеспечивают осевого перемещения вала при сохранении условий нормальной работы торцового уплотнения, отключения в процессе работы гидродинамического воздействия подвижного кольца разгрузочной пяты, с целью исключения усилий распора и создания сил равновесия для подвижных элементов, установленных на вращающемся валу.

Известно также торцовое уплотнение, включающее аксиально подвижную относительно вала и вращающуюся вместе с ним втулку, на одном конце которой с внещней стороны корпуса уплотнения установлен подщипник, неподвижная обойма которого свободно расположена в корпусе пружин,

а на другом выполнен выступ для поджима подвижного кольца 2.

Недостатками известного торцового уплотнения является неприменимость указанной конструкции для двойного торцового

уплотнения, ограниченное перемещение вала, увеличение габаритов уплотнения по горизонтальной оси, что является недопустимым для быстроходных машин и аппаратов с консольным расположением валов (например, сепараторы, мельницы и др. мащины), постоянная работа в процессе эксплуатации подЩипника, в результате чего увеличивается мощность, потребляемая уллотнениями, наличие трения наружной обоймы подщипника по корпусу, щпонки и втулки вала по подвижному кольцу, что создает перекосы для колец трения и может привести к нарущению плоско-ларалдельного ориентирования контактных поверхностей колец трения.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности работы торцовых уплотнений.

Указанная цель достигается благодаря тому, что предлагаемое торцовое уплотнение снабжено гидродинамическим кольцом-насад кой, установленной на поджимном рабочем кольце трения, имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутреннюю часть полости гидроподпора с наружной его частью. Таким образом, предлагаемая конструкция, благодаря применению в работе подвижного гидродинамического кольца-насадка контактирующей с неподвижными кольцами или подшипниками и имеющего систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих полость уплотнения с полостями полутороидальной формы, выполненными в корпусе и крыщке уплотнения, позволяет производить больщие осевые перемещения вала при сохранении нормальной рафотоспособности торцового уплотнения. При .смещении вала под действием сил трения насадка смещается до прикосновения контакта с подвижным кольцом или выполняющим его функцию подщипником. При остановке перемещающегося вала под действием сил, вызванных воздействием жидкости, поступающей из полости уплотнения через аксиальные и радиальные .каналы в полость полутороидальной формы, происходит отодвигание насадки, установленной на подвижном рабочем кольце трения, в нейтральное положение. В этом положении действие гидродинамических сил прекращается благодаря перекрытию радиальных каналов цилиндрической поверхностью корпуса и крыщки и уплотнение работает по прямому назначению без дополнительных затрат мощности на трение. Для создания уравновешенной системы сил, действующих на подвижные элементы торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке порщню. Камера,образованная внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью вала, сообщается с аппаратом через отверстие в поршне и втулке. При этом внутрен...... НИИ диаметр цилиндра, перемещающегося по поршню, равен внутреннему диаметру резинового кольца, уплотняющего неподвижные кольца по корпусу уплотнения. Следовательно, обеспечивается независимость работы торцового уплотнения от больших осевых перемещений вала, а также увеличивается надежность и долговечность его работы. На фиг. 1 показано уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - узел контакта подщипников с подвижным кольцом. Уплотнение состоит из корпуса 1, скрепленного через прокладку 2 с крыщкой 3. Внутри корпуса 1 и крыщки 3 расположено подвижное кольцо 4, посаженное на втулку 5 через прокладку 6 и поджатое поршнем 7 через промежуточную втулку 8 к уступу втулки 5, установленной на валу 9 с жестко закрепленным на нем болтами 10 цилиндром 11, перемещающимся по порщню 7. На наружный диаметр подвижного кольца -4 жестко посажено гидродинамическое кольцо-насадка 12. Неподвижные рабочие кольца 13 пар трения, резиновые кольца 14, зафиксированы от проворота щтифтами 15 и поджаты к подвижному кольцу 4 пружинами 16, вставленными в корпус 1 и крыщку 3, в которых установлены также кольца 17, выполненные из антифрикционного материала и контактирующие насадкой 12. Штифт 18 установлен на валу и входит в паз втулки 5. Герметизация штока 7 по втулке 5 и цилиндру 11 осуществляется резиновыми кольцами 19 и 20, а цилиндра по валу кольцом 21. Подвижное кольцо 4 взаимодействует с подшипниками 22, которые .могут быть установлены вместо колец 17. Подвижные обоймы подщипников 22, контактирующие с насадкой 12, имеют уступ 23. В корпусе 1 и крышке 3 имеются симметричные полости а, выполненные тороидальны.ми, для снижения гидравлического сопротивления и сообщающиеся с полостью уплотнения. Через зазоры в между кольцами 12 и 17, аксиальными г и радиальными д каналами в кольце 12, а также зазором е подвод и отвод охлаждающей и смазывающей (запирающей) жидкости осуществляется через отверстия ж и k. Сквозные отверстия л и м, выполненные во втулке 5 и поршне 7, соединяют полость н, образованную тыльной стороной поршня и внутренней поверхностью цилиндра,с аппаратом. Это позволяет устанавливать- втулку 5 на валу 9 на резиновых кольцах. Уплотнение работает следующим образом. При вращении вала 9 с цилиндром И происходит передача вращения через штифт 18 втулке 5 с установленными на ней подвижным кольцом 4, кольцом и насадкой 12, поршнем 7 и промежуточной втулкой 8. К кольцу 4 с обеих сторон пружичами 16 и давлением запирающей жидкости, находящейся в полости уплотнения, поджи.маются неподвижные рабочие кольца 13 пар трения. Среда из аппарата через отверстия л во втулке 5 и л в поршне или по зазору между втулкой 5 и валом 9 поступает в полость н и оказывает давление через тыльную сторону поршня 7 на вращающиеся элементы торцового уплотнения, создавая равновесие сил относительно оси вращения, в результате чего подвижное кольцо 4 находится в нейтральном положении и уплотне.ние работает без дополнительных нагрузок, вызываемых давлением среды в аппарате. Под действием случайных осевых нагрузок, при перемещении вала 9 в осевом направлении, например влево, вращающиеся элементы торцового уплотнения, учитывая силы трения втулки 5 по валу 9, сместятся

влево до соприкосновения насадки 12 с кольцом 17 или 25 (фиг. 2) и вступит в контакт трения или качения. Далее вал 9 с цилиндром 11 перемещается по втулке 5. С целью отвода подвижного кольца 4 в нейтральное положение в насадке 12 (фиг. 2) жестко установленной на кольце 4, выполнена система аксиальных г и радиальных д каналов, соединяющих внутренние части :полости гидроподпора с наружными его частями. Под действием центробежных сил. жидкости из полости б через каналы г и d нагнетается в полость а, создавая в ней избыточное по отнощению к полости б давление, которое действует на торцовую поверхность насадки 12, отодвигает и возвращает ее в нейтральное положение. В нейтральном положении радиальные каналы перекрываются кольцевой перегородкой, образованной внутренней кольцевой поверхностью корпуса 1 и крыщки 3. В результате чего, происходит уравновешивание осевых усилий и торцовое уплотнение работает по прямому назначению.

При перемещении вала в обратном направлении механизм перемещений вала и элементов уплотнения, а также ориентирование подвижного кольца в нейтральном положении происходит аналогично описанному.

Формула изобретения

независимости работы уплотнения от осевого перемещения вала, а также для увеличения надежности и долговечности его работы, оно снабжено насадкой, установленной на подвижном рабочем кольце трения,

имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутренние части полОсти гидроподпора с наружными его частями, а в корпусе выполнена кольцевая перегородка, расположенная напротив ра- диальных каналов и разделяющая наружные части полости на две симметричные половины.

5 элементы- торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке порщню, при этом камера, образованная тыльной стороной поршня, внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью ва0ла сообщена с уплотняемой полостью через, отверстия в поршне и втулке.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг. 2 Q