Торцовое уплотнение вала

 

1. ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА, содержащее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, разделенные на упорный подшипник и уплотнительный поясок , причем подвижные их части установле2 /в 25 10 22 19 1 I ГХг ны на обш,ем перемеш,аемом относительно вала основании, а неподвижные размещены в корпусе через вторичные уплотнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности уплотнения путем обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка, между кольцами и соответственно корпусом и основанием , а также между подшипником и уплотнительным пояском подвижного кольца выполнены гибкие кольцеобразные перемычки, которые установлены соосно на среднем диаметре подшипника, причем кольца в месте установки вторичных уплотнений содержат упругозакрепленные выступы. (Л ю о «

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(59 F 16 J 1534

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f0 22 6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3631 1 00/25-08 (22) 09.08.83 (46) 23.10.84. Вюл. № 39 (72) Н. А. Вахрамов, Ю. Н. Кошкин и Э. Г. Новинский (53) 62-762 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 409032, кл. F 16 J 15/34, 1971 (прототип) . (54) (57) 1. ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

ВАЛА, содержащее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, разделенные на упорный подшипник и уплотнительный поясок, причем подвижные их части установле„„SU„„1120141 А ны на общем перемещаемом относительно вала основании, а неподвижные размещены в корпусе через вторичные уплотнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности уплотнения путем обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка, между кольцами и соответственно корпусом и основанием, а также между подшипником и уплотнительным пояском подвижного кольца выполнены гибкие кольцеобразные перемычки, которые установлены соосно на среднем диаметре подшипника, причем кольца в месте установки вторичных уплотнений содержат упругозакрепленные выступы.!!20!41

2. Уплотнение по и. 1, отличающееся тем, что между подшипником и уплотнительным пояском неподвижного кольца выполнена гибкая кольцеобразная перемычка.

3. Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности

Изобретение относится к машиностроению, а конкретнее к торцовым уплотнениям врагцающихся валов насосов, перекачивающих жидкукх среду под высоким давлением.

Известно торцовое уплотнение вращающегося вала с автоматически регулируемым зазором, содержагцее подвижное и неподвижное уплотнительные кольца. Рабочая поверхность кольца разделена»а два пояска, один из которых является уплотнительным, а другой — опорным и разделен радиальными канавками на ряд площадок, поверхности которых наклонены в сторону вращения вала и образуют с рабочей поверхностью вращающегося уплотнительного кольца гидродинамические клиньи. В этом уплотнении при вращении вала автоматически поддерживается и регулируется малый зазор между рабочими поверхностями уплотнигельных колец. Автоматическое поддержание и регулирование зазора достигается за счет действия гидродинамических сил, раскрываю ших стык уплотнения, при этом между рабочими поверхностями уплотнительных колец образуется стабильная жидкостная пленка,,которая препятствует непосредственному контакту рабочих поверхностей 11).

Недостатком известного уплотнения является то, что вследствие жесткого крепления опорного пояска к основанию и основаия к корпусу при воздействии высокого избыточного давления происходят значительные яловые деформации корпусных де,;Iæé и уплотнительного стыка, что приводит к искажению плоскопараллельного рабочего зазора, к снижению несущей способности упорного подшипника и, следовательно. надежности узла уплотнения в целом.

Цел ью и зоб рете ни я я вл я ется повышение надежности и долговечности уплотнения путем обеспечения плоскопараллельности уплотнительного стыка.

Указанная цель достигается тем, что в торцовом уплотнении вала, содержащем подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, разделенные на упорный подшипник и уплотнительный поясок, причем подвижные их части установлены на общем перемещаерегулирования величины протечек, подшипник неподвижного кольца выполнен с возможностью перемещения вдоль оси относительно уплотнительного пояска, а в корпусе установлен регулировочный винт, соединенный с подшипником с помощью резьбового отверстия. мом относительно вала основании, а неподвижные размещены в корпусе, через вторичные уплотнения, между кольцами и соответственно корпусом и основанием, а также меж5 ду подшипником и уплотнительным пояском подвижного кольца выполнены гибкие кольцеобразные перемычки, которые установлены соосно на среднем диаметре подшипника, причем кольца в месте установки вторичных !

О уплотнений содержат упругозакрепленные выступы.

Между подшипником и уплотнительным пояском неподвижного кольца выполнена гибкая кольцеобразная перемычка. ! 5 Кроме того, с целью обеспечения возможности регулирования величины протечек, подшипник неподвижного кольца выполнен с возможностью перемещения вдоль оси относительно уплотнительного пояска, а в корпусе установлен регулировочный .винт, соединенный с подшипником с помощью резьбового отверстия.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, продольный разрез; на фиг. 2 — второй вариант уплотнения; на фиг. 3 — тре25 тий вариант уплотнения; на фиг. 4 — сечение А — А на фиг. 1.

Торцовое уплотнение содержит корпус

1 с крышкой 2, проходящий внутри них вал

3, на котором установлена втулка 4 с кольцевой выточкой 5, в которую установлено на пружине 6 основание 7 уплотнения. На основании 7 установлены с помощью гибкой кольцеообразной перемычки 8 подвиж- ная часть 9 уплотнительного пояска 10 и нижняя подвижная часть 11 упорного подшипника 12, установленная также на гибкой кольцеобразной перемычке 13. Неподвижная часть 14 упорного подшипника 12 с помощью детали 15 с кольцеобразным Bblступом 16 опирается на неподвижную часть

17 уплотнительного пояска 10, которая, в

40 свою очередь, с помощью гибкой кольцеобразной перемычки 18 соединена с крышкой

2. Все гибкие кольцеобразные перемычки 8, 13 и 18 расположены соосно, и их средний диаметр проходит через центр давлений указанного подшипника, который располагает! i2 0! -l!

| ся в пределах !.()1--1,03 среднего диаметр;( подшипника.

Между основанием 7 и подвижной ча. стью 9, а также крышкой 2 и неподвижной частью 17 установлены неподвижные вторичные уплотнения 19 и 20. соответственно расположенные на упругозыкрепленных выступах 21 и 22. Между основанием 7 и втулкой

4 установлено уплотнение 23.

Все три вторичных уплотнения !9, 20 и 23 расположены на одном диаметре для обеспечения разгрузки уплотнительного по: яска 10 от силовых деформаций высокого давления уплотняемой среды и обеспечения плоскопараллельности уплотнител ьного стыка, который образуется между частями 9 и 17.

Передача момента трения осуц1ествляется с помощью поводкового устройства 24.

Отверстия 25 служат для удалеHHH воздуха.

В соответствии со вторым вариантом уплотнения (фиг. 2) между неподвижной частью 14 упорного подшипника !2 и неп((двпжной частью 17 уплотнительног() пояска !О установлена гибкая кольцеобрызная перемычка 26. В этом случае все перемычки 8, l3, 18 и 26 расположены соосно и с равным средним диаметром, проходящим через центр давлений упорного подшипника.

В трегьем варианте уплотнения (фиг. 3) неподвижная часть 14 упорного подшипника 12 выполнена перемещаемой (подвижной) вдоль оси относительно неподвижной части 17 уплотнительного пояска 10 и имеет резьбовые отверстия 27, в которые установлены винты 28, пропущенные через крышку

2 корпуса 1 и имеющие уплотнение 29. Для обеспечения микронных перемещений части

l4 подшипника относительно части 17 пояска 10 в крышке 2 выполнены резьбовые отверстия 30 с шагом резьбы, отличающимся от шага резьбы отверстий 27.

Уплотнение работает следующим образом.

При монтаже уплотнения пружина 6, сжимающая подвижную 11 и неподвижную

14 части упорного подшипника, приводит зазор между ними к нулю, в то время как между частями 9 и 17 уплотнительного пояска 10 сохраняется микрозазор, при этом усилие пружийы 6 передается только по перемычкам 8, 13 и 18, а также выступу 16 и на уплотнительный поясок 10 воздействия не оказывает.

Затем полость уплотнения заполняется уплотнительной жидкостью, которая вытесняет воздух, проходящий через отверстия

25 и воздушный вентиль (на чертеже не показан). Далее в корпусе 1 уплотнения устанавливается рабочее давление уплотняемой жидкости, при этом диаметр вторичных уплотнений 19, 20 и 23 подобран таким образом, что величина равнодействующей сил, действующих на подвижную 9 и неподвижпую 17 части уплотнительного пояска 10, приближается к нулю, а возникающие силовые деформации корпуса 1 и крышки 2 не влияют на положение частей 9 и 17 уплотнительпого пояска 10, так кык они гасятся в имеющихся гибких связях, выполненных в виде 11еремычек 8 и 18, а также упругозакрепленных выступах 21 и 22.

Таким образом, в уплотнении устанавливается некоторая величина протечек.

10 При вращении вала 3 вступает в работу упорный подшипник 12.

При работе подшипника между его частями устанавливается микрозазор, «а ко-, торый увеличивается зазор между частями уплотнительного пояска 10. Однако величина протечки практически не возрастает, так как начинает работать насосный эффект . в уплотнительном стыке.

Вследствие воздействия моментов сил на части 9 и 17 уплотнительного пояска 10 у0 и на основание 7 последние деформируются, т.е. положение их в пространстве изменяется.

Уплоп(яющая 1цель становится диффузорной или конфузорной (в продольном сечении по высоте, в пределах нескольких микрон). Это практически «е сказывается на вели lllllc протечек, однако на работу упорного подшипника может оказать решающее воздействие, в частности, если уплотняемыя среды --- -жидкость с малои вязкостью — воды.

30 1 !есу 01ая (0()(обность упорного подц1ипника ны воде знычительно уменьшается даже при незначительном изменении плоскопараллельности его рабочих поверхностей. Для сохранения плоскопараллельности рабочих поверхностей упорного подшипника предусмотрены гибкая кольцеобразная перемычка 13 и кольцеобразный выступ 16. Перемычка 13, деформируясь, позволяет сохранить плоскопараллельность подшипникового стыка.

40 Расположение подшипника 12 по периферии уплотнительного пояска 10 создает дополнительные преимущества, так как увеличение среднего диаметра упорного подшипника приводит к повышению его несущей способности и, следовательно, надеж45 ности и долговечности.

Поводковое устройство 24 позволяет исключить влияние угловых колебаний и искривлений вала на работу упорного подшип ника и уплотнительного пояска.

Осевые нагрузки упорного подшипника передаются через вертикально расположенные перемычки. 8, 13 и 18 и выступ 16>не влияя на работу уплотнительного пояска, при этом их средний диаметр проходит чеЫ рез центр давлений поверхностей скольжения, расположенный примерно посредине ширины подшипника, а точнее в пределах

1,01 — 1,03 среднего диаметра подшипника.

1120141

Таким образом, гибкие кольцеобразные перемычки выполняют роль шарниров, которые обеспечивают независимость силовых деформаций взаимодействующих через них элементов, способствуя сохранению рабочих зазоров в подшипнике и уплотнительном пояске при воздействии на конструкцию силовых факторов.

Расположение всех перемычек таким образом, что их средний диаметр проходит через центр давлений упорного подшипника, позволяет при гидравлической загруженности уплотнительного пояска сохранить плоскопараллельный рабочий зазор в подшипнике.

Работа устройства, представленного на фиг. 2,отличается лишь тем, что дополнительная гибкая кольцеобразная перемычка

26 позволяет в еще большей степени улучшить работу подшипника 12.

Работа устройства, представленного на фиг. З,отличается тем, что с помощью винта

28 имеется возможность регулировать зазор в уплотнительном пояске для регулирования уровня протечек, в том числе и при изнашивании подшипника.

1О

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности уплотнения за счет обеспечения плоскопараллельности стыка между кольцами, что приводит к увеличению долговечности упорного подшипника и уплотнения в целом.

1120141 с/7о г. 3

Составитель А. Ополченцев

Редактор H. Егорова Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Заказ 7721/27 Тираж 912 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4