Торцовое уплотнение вращающегося вала Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА.

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов химических аппаратов.и может быть использовано в химической и других отраслях промьшшенности. Известно торцовое уплотнение с регулируемой утечкой, содержащее неподвижное и вращающееся уплотнительные кольца с кaнJaлaми, подводящими жидкость к рабочим поверхностям 1. Недостатками этого торцового уплот нения являются большой износ колец трения вследствие того, что отверстия камер и каналов находятся на одном диаметре, малый гидравлической распор в контакте трения, так как центробежные силы препятствуют проникновению жидкости в подвижные кольца, ограничивая при этом смазку, недостаточное охлаждение и отсутствие защиты контак та трения от абразива. Наиболее близким по своей технической сущности к .изобретению является торцовое уплотнение, содержащее неподвижное кольцо и подвижное кольцо пары трения, в котором предусмотрено приводимое от вала средство для подвода жидкости к поверхности трения в виде желобообразного козырька, содержащее напорную полость, связанную с парой трения каналами в подвижном кольце 2. Такое торцовое уплотнение не обеспечивает необходимой гидростатической жесткости в отношении угловых перемещений и имеет неравномерный износ в кольцах трения. Цель изобретения - увеличение срока службы торцового уплотнения. Цель достигается тем, что средство установлено с тыльной стороны подвижного кольца и выполнено в виде двух вращающихся шевронных колес, зубья которых направлены под острым углом относительно их оси симметрии по направлению вращения вала, между которыми образована напорная полость. 38 Каналы, соединяющие поверхность трения с. напорной полостью выполнены в виде системы пересекающихся радиальных и осевых каналов, а на поверхности подвижного кольца выполнены сегментные круговые канавки, сооб- . щенные с осевыми каналами. Для улучшения равномерности распределения жидкости по контакту трения путем повышения плоскопараллельности трущихся поверхностей напорная полость между шевронными колеса раз делена радиальными перемычками. Установкой на валу с тыльной сто-роны подвижногокольца двух вращаювдхся шевронных колес, зубья которых направ лены под острым углом относительно их оси симметрии по направлению вращения вала, обеспечивается захват уплотняе , мой среды и подача ее под избыточным давлением через радиальные каналы, с единенные с осевыми каналами подвижн го кольца к поверхности трения. Благ даря применению на поверхности тре; НИН подвижного кольца круговых сегме ных канавок, сообщенных с осевыми ка налами, происходит непрерывная устой чивая циркуляция поступающей в контакт трения и перетекающей обратно в полость среды уплотняемой жидкости, создавая при этом необходимую смазку охлаждение и отвод абразивных частиц находящихся в среде, от контакта тре ния. Применение в полости между шевронными колесами раздельных радиальных перемычек позволяет образовать о дельные независимые друг от друга секторные полости, связанные с инди.видуальными каналами в контакте трения, что обеспечивает высокую гидростатическую жесткость в отношении уг ловых перемещений подвижного кольца трения, а гакже в отношении улучшенного равномернсэго распределения жидкости по контакту трения с повышениемилоскопаралпельного ориентирования трущихся контактных колец. Это позволяет в итоге увеличить срок слу .бы торцового уплотнения. На фиг. 1 показано уплотнение в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фяг, 1. Уплотнение состоит из корпуса 1, укрепленного на фланце 2 аппарата, в котором через резиновое кольцо 3 установлено неподвижное кольцо 4 пары трения, взаимодействующее с подви ным кольцом 5, уплотненным с помощью эластичного кольца 6, на вращающемся валу 7. Подвижное кольцо 5 поджимается к неподвижному кольцу 4 пружиной 8, упирающейся в опорное кольцо 9, жестко закрепленное на валу, на наружном диаметре которого жестко установлены два шевронных колеса 10. Штифт П передает вращение вала 7 подвижному кольцу 5, а штифтом 12 осуществляется фиксация от проворота неподвижного кольца 4 относительно корпуса 1. В корпусе 1 через резиновые кольца 13 установлена обе.чайка 14 холодильника, закрепленная крышкой 15. Опорное кольцо 9 на наружном диаметре разделено перемычками 16 на сегментные полости 17, сообщаю1циеся через радиальные 18 и осевые I9 отверстия через соединительные трубки 20 с отверстиями 21 разделительных камер 22 подвижного кольца 5. Разделительные камеры 22 через круговые сегментные канавки 23 соединены с уплотняемой полостью 24, прилегающей к паре трения. Для поступления уплотняемой жидкости из полости 25 в полость 24 в опорном кольце предусмотрены отверстия 26. В полость 27 холодильника поступает и отводится через отверстия 28 и 29 охлаждающая жидкость. Уплотнение .работает следукнцим образом. При вращении вала 7 происходит передача вращения через штифт 11 подвижному кольцу 5, связанному через трубки 20 с опорным кольцом 9. Зубьями, выполненными на наружном диаметре шевронных колес, уплотняющая жидкость, из полостей 25 и 24 нагнетается в сегментшле полости 17 и далее через радиальные 18 и осевые 19 отверстия и через трубки 20 подходит к разделительным камерам 22, сообщенным через круговые сегментные канавки 23 с уплотняемой полостью 24. Зона уплотнительного кольца с разделительными камерами и круговыми сегментными паза- , ми воспринимает нагрузку и осуществляет охлаждение, а остальная поверхность кольца является герметизирующей. В результате осуществления организованного потока уплотияемой. жидкости создается необходимый распор в контакте трения, интенсивное охлаждение и смазка, а также способность отводить посторонние частицы. Применение разобщенных сегментных полостей 17, связанных через каналы с камерами подвижного кольца, позволяет повысить гидростатическую жесткость по отношению к угловым.-перемещениям и осуществить плоскопараллельное ориентирование тру щихся контактов в процессе работы уплотнения. Обечайкой 14 холодильника, установленной на резиновых кольцах и с -подводом в нее охлаждения, обеспечивается минимальный зазор межVjUCtillC 1 у ,. зубьями шевронных колес и внутренним диаметром обечайки, в результате чего обеспечивается более эффективный напор жидкости, подводимой в пару трения. Таким образом, применение в торцовом уплотнении подвижного кольца, име ющего на рабочей поверхности раздельные камеры с круговыми сегментными ПО1С IVClt-lCf Wi V. « -- пазами, связанными с полостями опорного кольца, в которых зубьями шевро ных колес создается избыточное давле ние, позволяет осуществить надежную работу торцового уплотнения при высоких удельных нагрузках в контакте трения при обеспечении эффективного охлаждения, смазки и защиты пар трения от абразива. Формула изобретения 1. Торцовое уплотнение вращающего ся вгша, содержащее неподвижное коль цо и подвижное кольцо пары трения, в котором имеется приводимое от вала средство для подвода жидкости к поверхности трения, содержащее напорную полость, связанную с парой трения каналами в подвижном кольце, отличающееся тем, что, с целью повьшения срока службы уплотнения, указанное средство установлено с тыльной стороны подвижного кольца и выполнено в виде двух щевронных колес, между которыми образована напорная полость, причем зубья колес направлены под острым углом относительно их оси симметрии по направлению вращения вand, 2, Уплотнение по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каналы, соединяющие поверхность трения с напорной полостью выполнены в виде системы пересекающихся радиальных и осевых каналов, а на поверхности подвижного-кольца выполнены сегментные круговые канавки, сообщенные с осевыми каналами. 3. Уплотнение по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью улучшения равномерности распределения жидкости по контакту трения путем повышения плоскопараллельности трущихся поверхностей, напорная полость между шевронными колесами разделена радиальными перемычками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 446695, кл. F 16 J 15/34, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 305302, кл. F 16 J 15/34, 1969 (прототип).