Торцовое уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к области уплотнительной техники. Известны торцовые уплотнения, содержащие вращающееся и невращающееся кольца пары трення и средство для управления деформациями невращающегося кольца, выполненное в виде камер и кансшов, соединяющих камеры с источником внешнего давления, например, от дельным насосом 1 . Недостатком их является сложность конструкции. Цель изобретения - упрощение конструкции уплотнения. Это достигается тем, что средство для управления деформациями выполнено в виде плавающего кольца, связанного с невращающимся кольцом упругим элементом, и системы каналов в плавающем и невращающемся кольцах, связывающих камеры нагружения с пространством высокого давления и рабочим торцовым стыком. На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг.1; на фиг. 4 - положение основных элементов при работе уплотнения. Уплотнение состоит из вращающегося кольца 1, установленного на валу 2, и невращающегося кольца 3, установленного в корпусе 4, сопряженных по рабочему стыку 5 и разделяющих пространство 6 уплотняемой среды и пространство 7 внешней среды. На невращающемся кольце 3 со стороны уплотняемой среды расположено плавающее коль- . цо 8, сопряженное с вращающимся кольцом по стыку 9 и с невращающимся кольцом - по стыку 10. В плавающем кольце 8 выполнен канал 11, сообщающий пространство уплотняемой среды с камерой 12 в стыке 10. В невращающе.-юя кольце 3 выполнены каналы 13 и 14, сообщающие камеры 15 и 16, расположен- ные между корпусом 4 и наружной перифе5(ией невращающегося кольца 3 со стыком 10. Кроме того, камеры 15 н 16 соединены с рабочим стыком 5 кэналами 17 и 18. Камеры 15 и 16 отдел ны одна от друго и пространства внешней и уплотняемой среды вторичными уплотнительными элементами 19., Плавающее кольцо 8 и невращающееся кольцо 3 связаны упругим элементом пружиной 20, расположенной в канавках 21 и 22, выполненных, в теле колец 8 и 3, причем длина этих канавок в окружном направлении короче длины пружины в свободном состоянии на 10-15%. Устройство работает следующим образом. I До вращения вала и нагружёния плавающего кольца 8 моментом треш я положение камеры, связанной с пространством 6 уплотняемой среды в стыке между плавающим кольцом 8 и невращающимся кольцом 3, определяется уг- лом Y, относительно оси симметрии 1кольца 3 (см. фиг. 4). При вращении вала 2 плавающее кольцо 8 нагружается моментом трения и под воздействием этого момента перемещается в сторону вращения вала, преодолевая сопротивление пружины 20 и сжимая ее. В пусковой период момент трения достигает максимума и плавающее кольцо 8.смещается на максимальную величину Прухсина 20 также сжимается на максимальную величину. При этом выхо ное отверстие канала 14 в стыке 10 совмещается с камерой 12 (см. фиг.4) Давление уплотняемой среды нагружает камеру 16 и заднюю концевую часть кольца 3, дальнюю по отнощению к рабочему стыку 5j и деформирует его та ким образом, что в рабочем стыке 5 и в стыке 10 пары образуется конфузо ная щель. Зазор в стыке 9 между вращающимся кольцом 1 и плавающим кольцом 8 увеличивается. Распирающая сил в рабочем стыке 5 и в стыке 10 пары возрастает, момент трения в стыке 10 снижается, и плавающее кольцо 8 под действием сжатых пружин 19 перемещае ся в окружном направлении в сторону, противоположную вращению вала до положения равновесия, определяемого ра венством силы трения и силы от пружи ны, воздействующих на плавающее коль цо 8. При этом избыточное ;авление в камере 16 нагружает рабочий стык 5 в зоне выхода в него канала 18, сообща ющего камеру 16 с этим стыком, и срабатывается на нем. Нагрузка, вы зывающая деформацию кольца, исчезает и кольцо принимает первоначальную форму. В случае, если равновесное положение определяется таким положением плавающего кольца, что камера 12 в стыке 10 окажется между выходными отверстиями каналов 13 и 14 в невращающемся кольце 3, т.е. в пределах угла f, уплотнение будет работать в расчетном режиме. Если же равновесное положение плавающего кольца окажется таким, что камера 12 в стыке 10 совместится с отверстием 13 в невращающемся кольце, то давление уплотняемой среды нагрузит переднюю концев5по часть невращающегося кольца 3 пары трения и деформирует кольцо таким образом, что в стыке 5 образуется диффузорная щель. Сближение трущихся поверхностей колец 1 и 3 осуществится на внешнем радиусе щели стыка 5, а кольца 8 с кольцом 3 - на внешнем радиусе стыка 10. распирающая сила нерабочем стыке 5 и стыке 10 упадет, момент трения в стыке 10 возрастет и плавающее кольцо 8 переместится в направлении вращения вала, преодолевая усилие пружины, до установления положения равновесия. В это же время избыточное давление в камере 15, нагружая рабочий стык 5 в зоне выхода в него канала 17, сообщает камеру 15 со стыком 5 и срабатывается на нем. Нагрузка, вызывающая деформацию кольца 3, исчезает и кольцо принимает первоначальную форму. Характеристика пружины выбирается такой, чтобы при работе уплотнения в расчетном режиме камера 12 в стыке 10 находилась между выходными отверстиями каналов 13 и 14 в невращающемся кольце 3. Изобретение может найти широкое , применение в тех устройствах, где требуется высокая надежность и долговечность уплотнений, например в судовых насосах и насосах АЭС. Формула изобретения Торцовое уплотнение, разделяющее пространства высокого и низкого давления, содержащее вращающееся и невращающееся кольца пары трения, сопря- женные по рабочему торцовому стыку, и средство для управления деформация ш невращающегося кольца, состоящее из камер нагружёния и каналов, соединя58878ющих эти камеры с источником давления, отличающееся тем, что, с цел.ью упрощения конструкции, гредство для управления деформациями выполнено в виде плавающего кольца, j связанного с невращающимся кольцом упругим элементом, и системы каналов в плавающем и невращающемся кольцах.

А . W 17

тНг Ф. ffy 16

W. / 24 снизывающих камеры нагружения с пространством высокого давления и рабочим торцовым стыком. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Патент США № 3948530,кл.277-3, опублик. 1974. // Z2 (риг.г 1 Фаг Л Фиг.З