Стояночное уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/54 

(54) СТОЯНОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ Р. Ф. ГАЗИЗОВА

Изобретение относится к уплотнительной технике и может, быть использовано для уплотнения подшипниковых узлов как во взаимодействии с бесконтактными, например винтоканавочными, уплотнениями, так и индивидуально при работе в абразивных и агрессивных средах для затирания жидких и газообразных сред. Известно стояночное уплотнение для уплотнения вертикальных валов. К упругому запирающему элементу прикреплены инерционные тела (центробежные грузы), снабженные с одной стороны штифтами, которые контактируют с нетюдвижной профилированной поверхностью, выполненной на втулке. Профилированная поверхность предназначена синхронизировать момент раскрытия кольцевого зазора и начало вращения вала 1. К недостаткам известного уплотнения относится то, что в момент останова пружина упругими силами прижимает манжету к рабочей поверхности неподвижной втулки и запирает таким образом кольцевой зазор. С началом движения вала соединенная с ним манжета также начинает вращаться. Увлекаемый силами трения упругий элемент С инерционными телами также начинает окружное движение. При этом инерционные тела, благодаря взаимодействию штифтов и неподвижной профилированной поверхности, пытаются раздвинуться в радиальном направлении и растянуть упругий элемент, открыть кольцевой зазор. Но как только упругий элемент растянется и оторвется от вращающейся манжеты, силы трения (благодаря которым упругий элемент должен получить достаточное вращательное движение для возникновения центробежных сил) исчезнут или становятся настолько малы, что не в состоянии дальше надвинуть инерционные тела на гребни профилированной поверхности. В следующее мгновение он под действием упругих сил сжимается и вновь прижимается к вращающейся манжете и вместе с ней к неподвижной втулке, закрывая кольцевой зазор. В следующее мгновение цикл повторяется. Упругий элемент вместе с инерционными телами будут испытывать воздействие прерывистых импульсных сил, не получая достаточного разгона для стабильного раскрытия кольцевого зазора, тем более из-за упругих сил материала он постоянно будет стремиться не только сжиматься, но и двигаться назад, против вращения. С началом вращения на каждый щтифт, который прикреплен к инерционному телу, начинает действовать радиально направленная сила и при этом, поскольку штифт расположен только с одной стороны инерционного тела, возникает момент силы, пытающийся повернуть инерционное тело в радиальной плоскости, что снижает надеж ность работы уплотнения. Недостатком этого уплотнения является и то, что в нем не предусмотрена синхронизация момента остановки вала и запирания упругим элементом кольцевого зазора. Вследствие того, что центробежные силы пропорциональны квадрату скорости вращения вала, упругий элемент запирает кольцевой зазор задолго до полной или частичной остановки вращения вала и начинает контактировать с неподвижной втулкой, приводя к усиленному его износу, особенно в абразивных и агрессивных средах. Цель изобретения - расширение техно огических возможностей, повышение надежности и увеличение долговечности. Поставленная цель достигается тем, что инерционные тела имеют две радиально pv cположенные опоры, которые в свою очередь расположены в фигурных прорезях (или канавках), выполненных в подвижных деталях уплотнения, соединенных с вращающимся валом, а каждая прорезь или канавка в периферийной наиболее удаленной от центра части имеет карман, направленный в сторону вращения вала, что позволяет использовать в изобретении не только центробежные, но и окружные инерционные силы. На фиг. 1 изображено уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 - вид А и поперечный разрез В-В на фиг. 1. Уплотнение состоит из крышки 1 корпуса, в котором помещен вращающийся вал 2. Инерционные элементы 3, взаимодействующие с упругим элементом 4, помещены в фигурных прорезях, выполненных в-обойме 5, закрепленной на подвижной втулке 6. Фигурные прорези имеют карманы 7. направленные в сторону вращения вала. Стрелкой показано направление вращения вала. При неподвижном вале 2 упругий элемент 4 плотно запирает кольцевой зазор между крыщкой 1 с неподвижной втулкой и подвижной втулкой б, соединенной с валом 2. В момент запуска обойма 5, соединенная с валом 2, набирает скорость от нуля до оптимальной в течение определенного отрезка времени. В продолжение этого времени на каждое из инерционных тел 3 (а также на упругий элемент 4) действуют окружные (касательные) силы инерции, направленные в противоположную вращению вала 2 сторону. Эти силы возникают мгновенно с началом вращения и гораздо раньше сил центробежных набирают величину. Под де ствием инерционных и постоянно возрастающих центробежных сил, а также в результате взаимодействия фигурных прорезей, выполненных в щеках подвижной обоймы 5, с опорами инерционных тел 3 упругий элемент 4, к которому присоединены инерционные тела 3, растягивается, раскрывая таким образом кольцевой зазор раньще, чем цетробежные силы наберут нужную величину. Фигурные прорези в щеках обоймы 5 выполнены с учетом динамики изменения центробежных и окружных инерционных сил, действующих на инерционные тела 3 и массу упругого элемента 4. Начинаясь с пологого угла к касательной, рабочая (нижняя), черта линии прсрези становится все круче и круче и в периферийной части принимает отрицательное значение, образуя карман 7. В самую отдаленную от центра часть - в карман - инерционные тела 3 заполняются уже центробежными силами. Таким образом, начаЛ) движения вала 2 и раскрытие упругого элемо.ьта 4 синхронизируются во времени. Рабочая поверхность фигурных прорезей легко поддается расчету и может быть заранее вычислена. Так, зная массу инерционных тел 3 и упругого элемента 4 и закон возрастания скорости вала, можно в каждый из выбранных мои .птов рассчитать величины окружных инерционных и центробежных сил. В момент остановки вал 2 сбрасывает скорость от оптимальной до О, как правило, в течение времени более продолжительного, чем набирает при запуске. В это время на инерционные тела 3 и упругий элемент 4 Действуют силы инерции, направленные в сторону направления вращения вала 2. Равнодействующая окружных сил инерции и центробежных сил при замедлении вращения вала 2, благодаря выполненным в обойме 5 карманам 7, будет более долгое время удерживать инерционные тела 3 (вместе с ними упругий элемент 4 в растянутом положении) в крайнем периферийном положе НИИ До тех пор, пока скороста вращения вала 2 не уменьшится до величин, не опасных для уплотнения. Таким образам, синхронизуются во времени момент остановки вала 2 и закрытия кольцевого зазора. Подбирая глубину и угловое направление карманов можно подобрать наиболее оптимальное время закрытия кольцевого зазора при остановке. Предлагаемое изобретение позволяет применять стояночные уплотнения для узлов валов, расположенных под любым углом в пространстве, чем расширяются возможности применения подобных уплотнений для средне- и малоскоростных машин. Вследствие того, что изобретением предусматривается синхронизация моментов запуска-остановки и открытия-закрытия кольцевого зазора, повышается долговечность и надежность уплотнения, а также рас