Стояночное уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/32 

(54) СТОЯНОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

I

Изобретение касается уплотнительной техники, в частности стояночных уплотнений вращающихся валов гидравлических агрегатов, представляющих собой комбинацию из последовательно установленных бесконтактного (динамического) уплотнения, обеспечивающего необходимую степень герметичности при вращении вала, и отключающегося контактного уплотнения, обеспечивающего герметичность при неподвижном валу и при малых скоростях его вращения.

Известны стояночные уплотнения манжетного типа, в которых в качестве контактного уплотнения использована манжета 1.

Недостаткам известного стояночного уплотнения является невысокая надежность и эффективность раскрытия манжеты при раскрутке вала, а также возможность взаимодействия нагружающих и разгружающих устройств с рабочей средой, что связано с размещением последних непосредственно на открытом участке губки манжеты, обращенной к полости с рабочей средой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату, а также более соверщенным в части надежности и эффективности раскрытия манжеты, изоляции нагружающих и разгружающих устройств от воздействия рабочей среды является стояночное уплотнение манжетного типа, содержащее прижимающее рабочую кромку манжеты к выступу корпуса на стоянке и отжимающее ее при вращении вала устройства, размещенные в кольцевой полости, выполненной в губке манжеты и открытой со стороны, обратной уплотняемой полости с рабочей средой, а также опорный диск с кольцевым выступом, ограничивающим аксиальное пе10ремещение губки манжеты и указанных устройств под действием давления в уплотняемой полости 2.

Известное устройство имеет недостаточно высокую надежность и быстродействие раскрывающего устройства и не обеспечивает неравномерности обжатия выступа корпуса рабочей кромкой манжеты, что не позволяет создать условия для возникновения гидродинамического режима трения в зоне контакта рабочей кромки с выступом корпуса и,

20 как следствие этого, повысить долговечность контактного уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности и быстродействия отжимающего устройства при одновременном обеспечении неравномерпости обжатия выступа корпуса рабочей кромкой манжеты. Указанная цель достигается тем, что кольцевой выступ опорного диска выполнен с радиальными отверстиями, в которых расположено отжимающее устройство, выполненное в виде тел вращения, а поджимающее устройство выполнено в виде разрезной втулки с упругими лепестками, охватывающими тела вращения отжимающего устройства, при этом суммарный размер толщины разрезной втулки и диаметра тел вращения равен радиальному размеру кольцевой полости. На фиг. 1 представлен вариант выполнения стояночного уплотнения; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, на опорный диск; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - вид А на фиг. , на разрезную втулку. Манжета с кольцевой полостью 1 в ее эластичной губке 2 своим армированным корпусом 3 установлена во втулке 4, закреплена в ней с помощью пружинного кольца 5 и контактирует с опорным диском 6, имеющим кольцевой выступ 7, входящий в кольцевую полость 1 губки 2. Втулка 4 скреплена с валом 8 и герметизирована относительно него с помощью уплотнения 9. В кольцевом выступе 7 выполнены радиальные отверстия 10, в которых установлены тела вращения 11 отжимающего устройства, в качестве которых использованы щарики подщипников из материала с больщой плотностью, например из металла. Указанные тела вращения 11 контактируют с поверхностью меньщего диаметра кольцевой полости 1 эластичной губки 2 манжеты и под действием усилия от возникающей при монтаже деформации упругих лепестков 12 разрезной тонкостенной втулки 13, закрепленной вблизи основания кольцевого выступа 7 опорного диска б, прижимают рабочую кромку 14 губки манжеты к цилиндрическому выступу 15 корпуса 16 гидравлического агрегата, обеспечивая некоторую неравномерность по периметру зоны контакта распределения контактного усилия и создавая тем самым условия для возникновения гидродинамического режима смазки 45 в зоне контакта при вращении вала. С корпусом 3 манжеты скреплен ограничитель радиальной деформации губки 2 манжеты, выполненной в виде кольца 17, внутренний диаметр которого больще наружного диаметра губки 2 манжеты, например на величину, не меньшую радиального натяга, возникающего при контакте рабочей кромки 14 губки 2 манжеты с цилиндрическим выступом 15 корпуса 16. Роль такого же ограничителя радиальной деформации участ- 55 ка губки 2 манжеты со стороны меньщего диаметра кольцевой полости 1 выполняет обращенная к нему поверхность кольцевого выступа 7 опорного диска 6, причем разница в диаметрах этих поверхностей также не меньше радиального натяга. На валу 8 установлено динамическое уплотнение, например в виде винтового, насоса или импеллера с лопатками 18, которое может быть выполнено как совместно с втулкой 4, так и раздельно. Для удержания тел вращения 11 в радиальных отверстиях 10 кольцевого выступа 7 опорного диска б при монтаже в каждом отверстии 10 выполнен участок 19, сужающийся в сторону рабочей кромки 14 губки -2 манжеты, причем наименьщий размер этого участка меньще диаметра тела вращения 11. Стояночное уплотнение работает следующим образом. При неподвижном вале 8 гидравлического агрегата утечка рабочей среды, находящейся под давлением в уплотняемой полости, предотвращается с помощью манжеты, губка 2 которой под действием тел вращения 11, поджимаемым лепестками 12 разрезной тонкостенной втулки 13 к внутренней поверхности меньщего диаметра кольцевой полости 1 губки 2, контактирует своей рабочей кромкой 14 с цилиндрическим выступом 15 корпуса 16 гидравлического агрегата. Выступом 7 опорного диска 6 ограничиваются радиальные и осевые перемещения губки 2 манжеты под действием давления рабочей среды. При вращении вала 8 вместе с втулкой 4, опорным диском 6, манжетой, ее поджимающим и отжимающим, устройством, и импеллером с лопатками 18 возникают центробежные силы от массы губки 2 манжеты, тел вращения И и лепестков 12 разрезной тонкостенной втулки 13, воздействующие на лепестки 12 и эластичную губку 2 манжеты и деформирующие их в радиальном направлении до соприкосновения наружной поверхности губки 2 с кольцом 17, а поверхности кольцевой полости меньщего диаметра с внутренней поверхностью кольцевого выступа 7 опорного диска 6. При этом манжета раскрывается, т. е. нарушается контакт рабочей кромки 14 с цилиндрическим выступом 15 корпуса 16 гидравлического агрегата, предотвращается изнашивание рабочей кромки 14 при номинальных оборотах вала, а необходимая герметичность обеспечивается динамическим уплотнением. При переходном режиме от стоянки к номинальным оборотам вала 8 и от номинальных оборотов к остановке в зоне контакта рабочей кромки 14 с цилиндрическим выступом 15 корпуса 16 возникает гидродинамический режим трения, обусловленный неравномерностью распределения контактного усилия по периметру рабочей кромки 14, вызванной дискретной передачей радиального усилия от действия давления рабочей среды и упругих лепестков 12 тонкостенной втулки 13 через тела вращения 11 на губку 2 и рабочую кромку 14, что предотвращает изнащивание рабочей кромки 14 и обеспечивает высокую долговечность стояночного уплотнения в целом. Использование тел вращения И, установленных в направляющих радиальных отверстиях 10 кольцевого выступа 7 опорного диска 6, обеспечивает снижение трения при их перемещении, увеличивает надежность и быстродействие отключающего устройства при повыщении .оборотов вала 8, а также ускоренное возвращение тел ври щения 11 в исходное положение и закрыти манжеты при снижении оборотов вала, что в целом повыщает герметичность стояночного уплотнения, особенно в период работы его в переходном режиме. Подбором массы тел вращения 11 можно осуществлять регулировку (при одних и тех же условиях рабЬты и неизменных конструктивных характеристиках уплотнения) величины скорости вращения, при которой необходимо включать и отключать стояночное уплотнение для получения оптимального эффекта по долговечности и герметичности. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повыщении долговечности и надежности стояночного уплотнения.

/

/5

Формула изобретения Стояночное уплотнение манжетного типа, содержащее прижимающее рабочую кромку манжеты к выступу корпуса на стоянке и отжимающее ее при вращении вала устройство, размещенное в кольцевой полости, выполненной в губке манжеты и открытой со стороны, обратной уплотняемой ,полости с рабочей средой, а также опорный диск с кольцевым выступом, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности и быстродействия отжимающего устройства при одновременном обеспечении неравномерности обжатия выступа корпуса рабочей кромкой манжеты, кольцевой выступ опорного диска выполнен с радиальными отверстиями. в которых расположено отжимающее устройство, выполненное в виде тел вращения, а прижимающее устройство выполнено в виде разрезной втулки с упругими лепестками, охватывающими тела вращения отжимающего устройства, при этом суммарный разтел вращения равен радиальному разрему тел вращения равен радиальному размеру кольцевой полости. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Голубев Г. А. и др. Контактные уплотнения вращающихся валов. М., «Мащиностроенне, 1976, с. 71-72, рис. 39. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке/ 2771796/25-08, кл. F 16 J 15/32, 1979.

(

б Фс/г.2

ВидА

6-6

/3

fpcj.5

Фиг,и