Торцовое уплотнение Советский патент 1983 года по МПК F16J15/34 

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

1

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в .химической и других отраслях промышленности.

Известно торцовое уплотнение, включающее подвижное и неподвижное кольца трения, выполненные состоящими из металлической обоймы с запрессованным в нее антифрикционным кольцом и поджимаемые друг к другу пружинами. Герметичность соединения - антифрикционное кольцо - металлическая обойма и вращающееся кольцо осуществляется прессовой посадкой по узкому пояску, расположенному в центре (по оси) поперечного сечения 1.

Недостатками данного уплотнения являются искажение формы в стыке колец при наличии температурного градиента по сечению антифрикционного кольца, обуславливающего появление скручивающих моментов, образование конфузорных и диффузорных щелей, а также то, что вращающиеся и неподвижные кольца различны по форме, конструкции и отношению к температурным градиентам - все это ухудщает герметичность уплотнения и снижает его надежность особенно в двойных торцовых уплотнениях при знакопеременных колебаниях давлений

затворной жидкости и уплотняемой среды . аппарата.

Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения и повышение степени герметичности при переменны.х режимах

5 работы (пусках, установивщемся режиме, остановках и г. д.).

Поставленная цель достигается тем, что металлическая обойма выполнена сборной и состоит из бандажа, в котором запрессова,Q но антифрикционное кольцо, опорного кольца и диска в виде мембраны установленного между тыльной поверхностью антифрикционного кольца и связанного по наружному диаметру с внешней поверхностью бандажа, а по внутреннему - с внутренней поверх15 ностью опорного кольца, причем антифрикционное кольцо выполнено симметричным относительно осей сечения.

Такое выполнение металлической обоймы обеспечивает плотное прилегание колец

20 по номинальной площади, компенсируя поворот сечения кольца и деформацию сечения кольца за счет деформирования диска при действии на него давления в случае, когда давление среды в аппарате больше

давления затворной жидкости, а также при сбросе давления (т. е. в условиях знакопеременных давлений). При нагревании антифрикционного кольца с бандажом за счет тепловыделения от трения и температуры в аппарате в силу разных коэффициентов линейного расширения (у углеграфитов коэффициент .шнейного расширения Л 4,0 - - 5,0-10 1/град, а у стали 12Х18Н10Т 16,8-10 1/град) силовые воздействия на антифрикционное кольцо со стороны бандажа снимаются. При этом рабочие поверхности стремятся занять свое исходное взаимогюложенне, образуя нри этом конфузорную uJ;eль (противоположную диффузорной). Наличие же диска (мембраны), его деформирование и воздействие на антифрикционное кольцо от действия затворной жидкости обеспечивает полное прилегание рабочих поверхностей трения в пределах номинальной нлондади, нри которой межконтактное пространство стыка, которое регламентирует утечку среды, сводится к минимуму, т. е. устраняются диффузоры или конфузоры, и увеличивается число фактических точек контакта. Сохранение стабильного нрилегания колец в пределах номинальной нлош,ади в различн.ых режимах эксплуатации предотвран1ает раскрытие стыка уплотнительных колец, так как раскрывающая еила в етыке постоянна независимо от изменения условий эксплуатации, что повышает надежность и степень герметичности унлотнения.

Выполнение антифрикционного кольца симметрнпным относительно главных осей сводит к минимуму или вообще исключает появление силовых скручивающих моментов, деформирующих кольцо и нарушающих нлоскость трущейся поверхности, так как равнодействующая сила направлена по оси сим.метрии.

Кро.ме того, такое выполнение кольца позволяет сократить запаеные части за счет иепользования кольца дважды путем его раснрессовкн и поворота с последующей запрессовкой.

На фиг. 1 изображено уплотнение, общий вид, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, при воздействии на кольцо трения давления; на фиг. 4 - узел II на фиг. 3.

Торцовое уплотнение состоит из корпуса 1, опорного фланца 2, в которые установлены через эластичные кольца 3 и 4 неподвижные кольца 5 и 6. Поджатие вращающихся колец 7 и 8 к неподвижным кольцам 5 и 6 осуществляется с помощью пружин 9, которые установлены в гнезда обоймы 10, а герметизация по обойме - резиновыми кольцами 11 и 12. В конструкции уплотнения подвижные и неподвижные кольца трения взаимозаменяемы и состоят из антифрикционного кольца 13, запрессованного в металлический бандаж 14, а между тыльной поверхностью антифрикционного кольца и

поверхностью опорного кольца расположен диск в виде мембраны 15, связанный при помощи сварных щвов 16 и 17 по наружному диаметру с внещней поверхностью металлической обоймы, а по внутреннему - с внутренней поверхностью опорного кольца.

Уплотнение работает следующим образом.

После запрессовки антифрикционного кольца в. металлический бандаж имеет .место деформация рабочего етыка с образованием диффузорного зазора за счет деформации сечения кольца

Затем Притиркой до сборки уплотнения рабочие поверхности колец доводятся до неплоекостности 0,0009 мк. В первом приближении можно считать, что контактирование рабочих поверхностей достигнуто в пределах номинальной площади. После сборки и подачи в затворную камеру затворной жидкости на кольца со стороны бандажа действует давление затворной жидкости, образуя при этом также диффузорную щель за счет деформации сечения кольца и его поворота отпосительно центра тяжести.

При этом давление затворной жидкости действует на поверхноеть 18 диска (мембраны) 15 и за счет ее деформирования вокруг щарнира обеспечивает полное прилегание колец по номинальной площади, компенсируя поворот кольца и деформацию еечения кольца.

Таким образом, наличие диска (мембраны), расположенного между тыльной поверхностью антифрикционного кольца и новерхностью опорного кольца, его дефор.мирования и воздействия на антифрикционное кольцо от действия затворной жидкости обеспечивает плотное прилегание колец трения пр номинальной площади и, как следствие, высокую степень герметизации, компенсируя поворот сечения кольца и деформацию сечения кольца за счет деформирования диска при действии на него давления в случае, когда давление среды в аппарате больше давления затворной жидкости, а также при сбросе давления.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в том, что плотное прилегание рабочих поверхностей колец в пределах номинальной площади при различных режимах нагружения пары трения обуславливают равенство контурной номинальной площади, при которой межконтактное пространство стыка, которое регламентирует утечку среды, сводится к миниму.му, что повыщает степень герметичности и надежность уплотнения.

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, включающее подвижное и неподвижное кольца трения, выполненные состоящими из металлической обоймы с запрессованным в нее антифрикционным кольцом и поджимаемые друг к другу пружинами, отличающееся тем, что, с целью повышения степени герметичности и надежности работы уплотнения, металлическая обойма выполнена сборной и состоит из бандажа, в котором запрессовано антифрикционное кольцо, опорного кольца и диска в виде мембраны, установленного между тыльной поверхностью антифрикционного кольца и поверхностью опорного колыга и

связанного по наружному диаметру с внешней поверхностью бандажа, а по внутреннему - с внутренней поверхностью опорного кольца, причем антифрикционное кольцо выполнено симметричным относительно осей сечения.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Фуг.г