Контактное уплотнение Советский патент 1981 года по МПК F16J15/34 F16C33/66 

(54) КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к области уплотнительной техники. Известнь контактные уплотнения для подшипников, выполненные в виде кольцеобразной диафрагмы из упругого материала, расположенной между торцами подшипников и деталями их крепления 1 . Недостатком их является малая долговечность из-за отсутствия компенсации износа. Цель изобретения - повышение долго вечности путем автоматической компенсации износа. Для этого диафрагма выполнена в ви де полого цилиндрического кольца, тор цы которого с одной стороны упираются в уплотняемые поверхности, а с другой стороны соединены между собой стенкой на которой выполнены V-образные рифле ные выемки или выступы, скользящие под действием момента трения по выступам или V-образным выемкам в крышке, причем диафрагма выполнена плавяющей относительно вала и подпшпника, причем рифления на откосах V-образных выемок имеют углы, обратные углам откосов, а торцовые поверхности диафрагмы могут быть снабжены контактными кольцами из самосмазывающихся пластмасс . На фиг. 1 показано контактное уплотнение; на фиг. 2 - сечение А-А фиг.1; на фиг. 3 - сечение Б-Б фиг. 2; на фиг. 4-7 - варианты исполнения ушютнительных элементов; на фиг. 8 - пример применения контактного уплотнения для роликоопоры конвейера. Подшипниковый узел с контактным торцовым уплотнением состоит из антифрикционной втулки 1, корпуса 2, вала 3, крьш1ки 4 и уплотнительного элемента 5, выполненного в виде цилиндрического полого кольца, торцовые поверхности которого с одной стороны контактируют с уплотняемыми поверхнос-тями вала и подшипника, а с другой соединены между собой стенкой, на на3. 8 ружной боковой поверхности которой расположены выступы, взаимодействующие с рифлениями-упорами, выполненными на внутренней стороне крышки. Рифления на крышке 4 расположены в V-образной выемке, углы откоса которой У. Каждое рифление имеет впадину с углом vL , имеющим обратным знак по отношению к углу У . Уплотнит.ельный эле мент снабжен кольцами 6 из антифрикционного материала или выполнен из двух шайб 7 и 8, соединенных пружиной 9 (см. фиг. 5 и 7) . Уплотнение работает следующим образом. При вращении вала 3 между.торцом его уступа и торцом цилиндрического уплотнительного элемента возникает мо мент трения, действующий в направлении вращения вала и стремящийся провернуть уплотнительный элемент. Однако выступы уплотнительного элемента 5 находятся в зацеплении с рифлениями в выемках крьшки 4. Такое зацепление не позволяет уплотнительному элементу 5 свободно вращаться вместе с валом 3, а только провернуться под действием момента М F.- -г. При провороте уплотнительного элемента 5 его выступы, скользя по рифлениям V-образных выемок, перемещаются вдоль оси вращения. На фиг. 3 это перемещение условно обозначено, стрелкой Н. При перемещении выступав на один шаг рифления Н в осевом направлений в стенках уплотнительного элемента создаются дополнительные упругие деформации, обеспечивающие постоянный контакт в торцовой уплотнительной паре. При износе уплотняемых поверхностей уплотнительный элемент автоматически доуплотняет контакт на величину одного или более ДН. Автоматическое доуплотнение происходит до тех пор, пока выступы не достигнут последних ступенек в сопряженных с ними деталях. Величина предварительного натяга уплотнительного элемента рассчитывается таким образом, чтобы-поворот уплотнительной диафрагмы на 1 ступень ку происходил при величине крутящего момента, равного 0,3+0,6 от момента трения в торцовой уплотнительной пар В этом случае при уменьшении усилия прижима в уплотнительной паре, например, в результате.износа контакти рующих поверхностей, до величины (0,3+0,6)AHZ, (где Z - жесткость диафрагмы в кг/мм), произойдет проворот 5 на один шаг ЛН. Находясь на однол из ступеней рифления при остановке узла (остановке вращения вала), разуплотнение торцового контакта не происходит, так как этому препятствует обратный угол ei. . Таким образом обеспечивается стояночное уплотнение. При изменении направле ния вращения разуплотнение контакта также не происходит благодаря симметричности V-обратных выемок. Количество выступов и V-образных выемок, первоначальные усилия прижима уплотняющих элементов к уплотняемым поверхностям, величины углов JP и ot в каждом конкретном случае зависят от конструкции и габаритов узла трения, от свойств выбранных конструкционных материалов, от условий эксплуатации узла трения и других специальных требований, предъявляемых к узлу трения. Уплотнительные элементы могут быть изготовлены из различных материалов - металлов, пластмасс и др. Для увеличения степени герметичности, износостойкости и долговечности уплотнения контактные поверхности уплотйительных элементов могут быть снабжены кольцевыми вставками из самосмазывающихся композиционных материалов - графитопластов, металлополимерных композиций и т.п. На фиг. 4-7 изображены четыре варианта уплотнительных элементов для подшипниковых узлов. На фиг. 4 уплотнительный элемент 5 вьшолнен из упругой пластмассы и снабжен кольцевой вставкой (кольцом) 6 из самосмазывающегося материала; на фиг. 5 -. в виде тонкостенного, полого металлического кольца, снабженного контактными кольцами 6 из антифрикционного материала; на фиг. 6 - в виде фасонной монолитной детали (диафрагмы) из антифрикционной пластмассы, например полиамида; на фиг. 7 - уплотнительйыйалемент выполнен составным из двух фасонных шацйб 7 и 8, сопряженных между собой пружинами 9 для обеспечения начального и дополнительного стояночного прижима уплотнительного элемента к уплотняемым поверхностям под- . шипника. Возможные варианты конструктивного исполнения уплотнительного элемента не охватываются приведенными на фиг. 4-7 устройствами. Очевидно, что V-образные выемки с рифлениями могут быть выполнены на уплотнительном- элементе 5, выступы (упоры)

на крышке 4 или на корпусе иодшнпкнка 2. В этом случае уплотнительный узел может, быть выполнен более компактным, например без крышки 4. Для изготовления уплотнительного элемента могут быть применены самые разнообразные технологические процессы литье, прессование, точение и др.

Предложенное контактное уплотнение может быть применено как для подтипНИКОВ скольжения, так и для стандартных открытых подшипников качения. В качестве примера -применения контактного уплотнения на фиг. 8 изображена роликоопора ленточного конвейера. Роликоопора состоит из корпуса 10, крышки 11, уплотнительного элемента 1 шарикоподшипника 13, оси 14. Роликоопоры, снабженШ)1е контактными уплотнениями подшипников, испытаны в производственных условиях завода химических удобрений. Ресурс работы роликов при попадании на них кислот и щелочей возрос в четыре раза благодаря применению уплотнений.

Формула изобретения 1. Контактное уплотнение для подшипников, выполненное в виде кольцеобразной диафрагмы из упругого материала-, расположенной между торцами подшипников и деталями их крепления, о тличающееся тем, что, с целью повышения долговечности путем автоматической компенсации износа, диафрагма выполнена в виде полого цилиндрического кольца, торцы которого с одной стороны упираются в уплотняемые поверхности, а с другой стороны соединены между собой стенкой, на которой выполнены V-образные рифленые выемки или выступы, скользящие под действием момента трения соответственно по выступам или V-образным выемкам, выполненным в ограничивакщих деталях подшипников, например в крышках, причем диафрагма выполнена плавающей относительно вала и подшипника.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

/

4

iftf

s

0(K.ff