Торцовое уплотнение вращающегося вала
Использование: для уплотнения полости с различными давлениями. Сущность изобретения: аксиально-подвижное кольцо 3 установлено на втулке 1 вала 2. Кольцо 3 прижато к уплотнительному невращающемуся кольцу 4, размещенному в корпусе 5, пружиной 6 и имеет поводки 8 для передачи вращения. Кольцо 3 соединено с втулкой 1 по меньшей мере двумя поводками 8, выполненными в виде прямоугольных пластин , закрепленных между ответными торцовыми поверхностями кольца 3 и втулки 1. Пластины расположены под углом к оси вращения вала 2. Угол наклона пластин от втулки 1 направлен против вращения вала 2. 3 ил. (Л С vj 00 ч| Ю О О
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13 4 6д Ю () О,> К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4867584/29 (22) 18.09.90 (46) 30.05,92. Бюл, М 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт компрессорного машиностроения Сумского научно-производственного объединения им, М,В.Фрунзе (72) В,P,Ïøèê, В.А.Марцинковский, И,С,Бережной и В.В.Усенко (53) 62-762 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N 1536121, кл. F 16 J 15/34, 1987, (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА „„Я „„1737200 А1 (57) Использование: для уплотнения полости с различными давлениями. Сущность изобретения: аксиально-подвижное кольцо 3 установлено на втулке 1 вала 2. Кольцо 3 прижато к уплотнительному невращающемуся кольцу 4, размещенному в корпусе 5. пружиной 6 и имеет поводки 8 для передачи вращения. Кольцо 3 соединено с втулкой 1 по меньшей мере двумя поводками 8, выполненными в виде прямоугольных пластин, закрепленных между ответными торцовыми поверхностями кольца 3 и втулки 1. Пластины расположены подуглом коси вращения вала 2. Угол наклона пластин от втулки 1 направлен против вращения вала 2. 3 ил. 1737200 Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в компрессоростроении, насосостроении, химической промышленности и других отраслях, где необходимо уплотнять полости с 5 различными давлениями сред. Цель изобретения — повышение надежности за счет поддержания оптимального режима трения и лучшего охлаждения узла трения. 10 На фиг. 1 приведена конструкция торцового уплотнения вращающегося вала, продольный разрез; на фиг, 2 — развертка аксиально подвижного кольца и втулки, скрепленных между собой упругими повод- 15 ками; на фиг. 3 — расчетная схема торцового уплотнения. Торцовое уплотнение вращающегося вала содержит втулку 1, закрепленную на валу 2, аксиально-подвижное уплотнитель- 20 ное кольцо 3 поджато к уплотнительному невращающемуся кольцу 4, установленному в корпусе 5, пружиной 6. Кольца 3 и 4 герметизируются вторичными уплотнениями 7. Втулка 1 и аксиально-подвижное коль- 25 цо 3 соединены между собой по меньшей мере двумя упругими поводками 8, передающими крутящий момент. Поводки 8 жестко прикреплены к торцовым поверхностям А и В втулки 1 и аксиально-подвижного кольца 30 3, например, высокотемпературной пайкой или механическим способом, при помощи фигурных пазов 9, выполненных во втулке 1 и кольце 3, хвостовиков 10, выполненных на поводках 8. При этом их фиксация может 35 осуществляться посредством накидных гаек 11 и 12, В корпусной детали выполнены каналы 13, соединяющие полость 14 над парой трения с уплотняемой полостью 15. Поводки 8 расположены под углом р к оси 40 вращения вала, причем угол наклона от втулки 1 направлен против вращения вала. Длина I поводков 8 больше расстояния между торцовыми поверхностями втулки 1 и кольца 3, в которых закреплены поводки 8. 45 но меньше длины окружности, на которой расположены поводки. При работе торцового уплотнения в расчетном режиме аксиально-подвижного кольца 3 и кольца, образующие пару тре- 50 ния, прижаты друг к другу действием давления уплотняемой среды и пружиной 6, при этом сила трения в стыке уплотнительных колец будет равна суммарной силе упругости поводков 8. 55 При повышении давления уплотняемой среды или при появлении зоны обедненной смазки в стыке уплотнительных колец 3 и 4 режим трения изменится на граничное или сухое, что приведет к увеличению момента трения в контактной паре, а следовательно, и силы трения. При этом на упругие поводки 8 будет действовать изгибающая сила, превышающая их силу упругости. Это приведет к прогибу поводков 8 на какой-то угол А р, что в свою очередь вызывает уменьшение осевого расстояния, между аксиально-подвижным кольцом 3 и втулкой 1, на величину Ж, а это уменьшает силу трения в торцовой паре. Прогиб поводков 8 будет продолжаться до тех пор, пОка из суммарная сила упругости не станет равной силе трения в контактной паре, т.е. пока не наступит силовое равновесие. При этом контактное давление в стыке колец 3 и 4 уменьшится, а микрозазор в паре трения увеличится, что приведет к восстановлению смазочного слоя, Таким образом, сила трения в контактной паре фактически не зависит от величины давления уплотняемой среды и равна суммарной силе упругости поводков 8, передающих момент трения. чем и обеспечивается оптимальный режим трения между кольцами 3 и 4. Выполнение поводков 8 в виде прямоугольных пластин позволяет расширить диапазон применения торцовых уплотнений в сторону увеличения окружных скоростей, так как при этом можно обеспечить их достаточную радиальную жесткость, что не дает им прогибаться под действием центробежных сил. В то же время малая изгибная жесткость позволяет достигнуть малой силы трения в торцовой паре. Кроме того, выполнение поводков прямоугольной формы и наклонными способствует лучшему охлаждению узла за счет насосного эффекта, создаваемого ими при вращении. Рабочая среда, нагнетаемая поводками, пройдет над трущейся парой, образованной кольцами 3 и 4, и далее по каналам 13 возвратится в уплотняемую полость, При этом исключается образование застойных зон и обеспечивается охлаждение трущейся пары. В случае, если длина поводков будет больше длины окружности, на которой они располагаются, то увеличение момента трения в трущейся паре будет приводить к закрутке поводков, практически не изменяя расстояние Z, т,е. не происходит изменение зазора между кольцами 3 и 4. В случае, когда аксиально-подвижное кольцо 3 и втулка 1 установлены в корпусе 5, а кольцо 4 — на валу, механизм работы торцового уплотнения аналогичен описанному выше. 1737200 Фиг.Ю Составитель И,Пащенко Техред wi, Ì oðãå Hòàë Корректор М.Шароши Редактор АДолинич Заказ 1880 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретения Торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее аксиально-подвижное кольцо, установленное на втулке вала, прижатое к уплотнительному невращающемуся кольцу, размещенному в корпусе, упругими элементами и имеющее поводки для передачи вращения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности за счет поддержания оптимального режима трения, аксиально-подвижное кольцо соединено с втулкой вала по меньшей мере двумя упругими поводками, выполненными в виде прямоугольных пластин, закрепленных 5 между ответными торцовыми поверхностями упомянутого кольца и,втулки вала, при этом пластины расположены под углом к оси вращения вала, а угол наклона пластин от втулки вала направлен против вращения ва10 ла.
