Торцовое уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 

1

Изобретение относится к уплотни тельной технике, в частности к устройствам для герметизации вращающихся валов и может использоваться при герметизации абразивных газовых сред, например узлов выходных валов горных машин.

Известно торцовое уплотнение, выполненное в виде образующих торцовую пару подвижных и неподвижных уплотнительных колец, охваченных прижимакацими их один к другому эластичными кольцами .

Недостатком такого уплотнения является сложность конструкции уплотнитель ных колец, так как в одном материале необходимо обеспечить трудносочетаемые свойства износостойкость, коррозионную стойкость, заданные теп.лофизические свойства и т. п.

Известно торцовое уплотнение, в котором для повышения надежности работы уплотнения наружные периферийные участки уплотнительных колец в тех Местах, где они соприкасаются с эластичными ко.пьцами, раздельно покры ты згицитным покрытием, обладающим водоотталкивающими свойствами 2 .

Недостатком такого уплотнения явлйется невысокая надежность уплотнения из-за старения эластичных колец, поглощающих тепло из зоны трения.

Известно также торцовое уплотнение , в котором для исключения поглощения тепла эластичными кольцами на конусные внешние поверхности уплотнительных колец, контактирующие с эластгичными кольцами, нанесено покрытие, обладающее теплоизоляционными свойствами рЗ .

Однако такое техническое решение не обеспечивает необходимой надежности уплотнения.

Известно торцовое уплотнение, фрикционный контакт уплотнительных колец которых образован эластичными кольцами, расположенными между коническими опорными поверхностями уплотнительных колец и корпуса, при этом на фрикци20онных поверхностях уплотнительных колец выполнено износостойкое покрытие р.

Однако при герметизации абразивных газовых сред в условиях угольных шахт в горных машинах уплотнения подвергаются воздействию арессивной внешней среды, что ведет к абразивному износу уплотнительных колец от ударного воздействия пылевых частиц породы очень высокой твердости а также к коррозии

30 ОТ влажного воздуха, воды, вредных примесей; возникновение вибраций ведет к возможности кратковременных рас крытий стыков между эластичными и уплотнительными кольцами; наличие повышенного окисления при нагреве деталей в условиях длительной работы снижает долговечность уплотнительных и эластичных колец. Кроме Того, уплотнение обладает тем недостатком, что в условиях влажной газовой среды и вибраций происходит износ не только поверхности тре ния, то и эластичных колец. Это связано с тем, что для хорошей передачи крутящего момента уплотнительным коль цам необходимо большое сжатие эластичнЕдх колец, которое недопустимо, так как в свою очередь, приводит к неоправданному повышению нагрузки на поверхность трения уплотнительных колей и, как следствие, повышенный износ .ч низкая долговечность уплотнения При небольшом сжатии, о.пределяемым требуемым уровнем герметичности и дол говечностью уплотнения, вследствие вибраций и влажной абразивной среды, происходит проскальзывание эластичных колец по уплотнительным кольцам, что ведет к их обоюдному изнашиванию. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности уплотнения в условиях абразивной газовой среды, Поставленная цель достигается тем, что покрытие выполнено по всей поверх ности уплотнительных колец, взаимодей ствующих с абразивной газовой средой и по конусным поверхностям, взаимодействующих с эластичными кольцами, при этом покрытие выполнено из окиси металла, На фиг, 1 изображен общий вид узла с торцовым уплотнением, осевой разрез;на фиг.2 - торцовое уплотнение Торцовое уплотнение состоит из уплотнительных колец 1 и 2, фрикционный контакт 3 которых образован эяастичными кольцами 4 и 5; Эластичные кольца 4 и 5 расположены между коническими опорными поверхностями 6 и 7 уплотнительных колец 1 и 2 и корпуса 8, На уплотнительных кольцах 1 и 2 выполнено покрытие 9 из окиси металла по всей поверхности, взаимодей ствуквдей с абразивной газовой средой и эластичными кольцами 4 и 5, а имен но на фрикционных поверхностях 10, наружных периферийных поверхностях 1 и конусных поверхностях б, Крутящий момент от вала 12 через переходную втулку 13 и эластичное кольцо 5 передается на подвижное уплотнительное кольцо 1, Неподвижное уплотнительное кольцо 2 через другое эластичное кол цо 4 связано с крышкой 14,корпуса 8. Давление на фрикционный йонтакт 3 создается за счет требуемого обжатия 1 кс«1ец 4 и 5, Покрытие 9 из окиси металла позволяет обеспечить за счет определенной пористости и шероховатости надежную передачу крутящего момента за счет высокой сцепляемости (адгезии) эластичных колец 4 и 5 и покрытия 9 даже при небольшом их обжатии. Небольшое обжатие эластичных колец 4 и 5 приводит к низкому давлению йа фрикционный контакт 3, вследствии чего при высокой износостойкости покрытия 9 из окиси металла уплотнение обладает высокой долговечностью. Кроме того, покрытие из окиси металла позволяет предотвратить старение эластичных колец за счет низкого коэффициента-теплопроводности, а также вредное влияние ударного воздействия абразивной среды, за счет высокой твердости. При этом жесткость фрикционного контакта, образованного данным покрытием, выше встречающихся горных пород, что обеспечит высокую герметичность по отношению к абразивной среде. Как показывают специальные исследования, наиболее оптимальным для горношахтного оборудования является применение в качестве покрытия окиси алюминия .При этом,для обеспечения наибольшей износостойкости диаметр гранул на фрикционных поверхностях должен быть равен 10-20 мкм,а для обеспечения наибольшей сцепляемости эластичных колец с уплотнительными кольцами, диаметр гранул на конусных поверхностях должен быть равен 30-40 мкм. Использование предлагаемого торцового уплотнения позволяет с высокой надежностью и долговечностью герметизировать узлы машин, работающих в абразивной газовой среде, в особенности в шахтных условиях. Формула изобретения Торцовое уплотнение преимущественно для абразивных газовых сред, фрикционный контакт уплотнительных колец которых образован эластичными кольцами, расположенными между коническими опорными поверхностями уплотнительных колец и корпуса, при этом на фрикционных поверхностях уплотнительных колец выполнено износостойкое покрытие, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, покрытие выполнено по всей поверхности уплотнительных колец, взаимодействующих с абразивной газЬвой средой и по конусным поверхностям, взаимодействующих с эластичными кольцами, при этом покрытие выполнено из окиси металла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СЗЙА № 3073689, 277-92, 1963, 2.Патент СССР № 372842, кл. F 16 Э 15/16, 1971, 3.Патент США W 3547452, кл. 277-92, 1970, 4.Патент США I 3086782, кл. 277-92, 1963,