Уплотнение вращающегося вала Советский патент 1981 года по МПК F16J15/16 

Изобретение относится.к уплотнительной технике и может быть исполь зовано для уплотнения высокооборотных валов, вращающихся с радиальным биением при вводе их в вакуумную камеру. Известно уплотнение вращающегося вала, содержащее пакет зафиксированных от вращения дисков, выполненных в виде полуколец, установленных в корпусе с зазором по наружному диаме ру , превышающим максимально возмржно радиальное биение уплотняемого вала при его вращении в корпусе, охватывающих своими цилиндрическими пояска ми цилиндрическую поверхность вала с диаметральным зазором, меньщим,. чем указанное биение, и поджатых в осевом направлении упругими элемента ми, допускающими упругое радиальное смещение дисков и их перекос относительно оси вала ± . Такое уплотнение требует смазки, а для .условий вакуума может быть при .менена только специальная смагка, что потребует значительного усложнения уплотняющего устройства. К тому, же уплотнение, состоящее из полуколец, при вибрациях вала может раскрыться и потерять герметичность. Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения работающего без смазки в условиях сильной вибрации и при значительных деформациях вала под действием осевых и радиальных сил. Указанная цель достигается тем, что диски йыполнены неразрезными, причем ширина b цилиндрического пояска каждого диска равна О,01...О,03 диаметра D цилиндрической поверхности вала, а диаметральный зазор между указанными поверхностями дисков и зала равен С (1,2. ..l,5)d«. Ь, где оО - максимальный угол перекоса дисков относительно оси вала, рад. На фиг. 1 схематически изображено уплотнение, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1} на фиг. 3 схема расположения пакета дисков относительно цилиндри-4еской поверхности вала. В корпусе 1 вакуумной камеры (не показана) выполнено гнездо 2 с двумя пазами 3 и кольцевой канавкой 4. В канавке 4 установлено упругое уплотнительное кольцо 5, к которому прилетает пакет неразрезных дисков 6, зaфикcиpoвaнs ьix от вращения выступами 7,-входящими в пазы 3. Диски б ох ватывают своими цилиндрическими пояс ками 8 цилиндрическую поверхность вала 9 с диаметральным зазором меньшим, чем радиальное биение вала 9 при его вращении. Нажимное кольцо 10, поджатое пружинами 11, установленными в крышке 12, прижимает пакет рисков 6 к ушютнительному кольцу 5. Нажимное кольцо 1U может перемещаться вдоль оси цилиндрической поверхности 13 крышки 12. Диски 6 установлены в гнезде 2 корпуса :. с зазором по наружному диаметру D ,. превышающим максимально возможное радиаль ное биение вала 9 при его вращении. Уплотнительное кольцо 5, нешимное кольцо 10 и зазоры cf и допускают упругое радиальное смещение дисков б и их перекос относительно оси вала 9, что компенсирует все погрешности, возникающие при изготовлении, монтаже и работе элементов уплотнения и механизмов привода вала. Для предотвращения заедания дисков 6 на валу 9 при их перекосе отно сительно .оси вала 9 ширина Ь цилиндрического пояска 8 выбирается равной 0,01 .... 0,03 диаметра D цилиндрической поверхности вала 9. Диаметральный зазор rf между повер ностями вала 9 и цилиндрического пояска В выбран таким образом, чтобы свести к минимуму утечку газа и исключить заедание дисков б на валу 9 при их перекосе, и равен cf (1,2.. 1,5) Ь, где oi - максимальный угол перекоса дисков б относительно оси вала 9, рад. Выбор параметров уплотнения определяется из условия получения минимальных утечек. При увеличении ширины пояска каждого диска сверх 0,03 D вследствие соответствующего увеличения зазора С утечки увеличиваются. Уменьшение ширины пояска до величин, меньших 0,01 D, хотя и позволяет уменьшить зазор б , также снижает сопротивление перетеканию рабочей среды через уплотнение, так.как умен шается протяженность щели. Выбор коэффициента при определении величины С, равного 1,2 ... 1,5, определяется необходимостью иметь некоторый запас зазора при перекосе дисков для компенсации некруглости и тепловых деформаций вала и дисков. Уплотнение вала для ввода в вакуумную камеру работает следующим образом. Вал 9 предварительно прокручивают на малых оборотах. При этом диски б легко смещаются и находят свои места тносительно вращающегося вала 9. мещение дисков б облегчается тем, то в данный момент пакет дисков б сжимается лишь небольшим усилием пруин 11 и поэтому при смещении дисков б не происходит их нагрев и заедание, после чего включаются вакуумные насосы и создается разрежение в вакумной камере. При этом на нажимное кольцо 10 ействует разность давлений: с одной стороны - давление атмосферы, а с другой - вакуум в камере. Возникающее при этом усилие дополнительно сжимает пакет дисков б и фиксирует их в рабочем положении. При деформации или радиальном биении вала 9 под действием осевых и радиальных сил диски б благодаря зазору S между цилиндрической поверхностью гнезда 2 и наружным диаметром 0 могут смещаться в радиальном направлении. В результате постоянно сохраняется диаметральный зазор об между поверхностью вала 9 и цилиндрической поверхностью пояска В каждого из дисков 6. Таким образом, исключено трение дисков б о цилиндрическую поверхность вращающегося вала 9 и, следовательно, отсутствует износ дисков. Формула изобретения Уплотнение вращающегося вала, содержащее, пакет зафиксированных от вращения дисков, установленных в корпусе с зазором по наружному диаметру, превышающим максимально возможное радиальное биение уплотняемого вала при 81 о вращении в корпусе, охватывающих своими цилиндрическими поясками цилиндрическую поверхность ваша с диа1 1етральным зазором, меньшим, чем указанное биение, и поджатых в осевом направлении упруг ими элементами, допускающими упругбе радиальное смещение дисков и их перекос относительно оси вала, отличающееся тем, что, с целью повыиения надежности работы уплотнения, диски выполнены неразрезными, причем ширина Ь цилиндрического пояска каждого диска равна 0,01 ... 0,3 диаметра D цилиндрической поверхности вала, а диаметральный зазор У между указанными поверхностями дисков и вала равен 0 (1,2 1,5)Л- Ь, где 0 - максимальный угол перекоса дисков относительно оси вала, рад. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1237594, кл, F 2 В, опублик. 1970.

---7

14