Опорно-уплотнительный узел

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (2!) 5059800/29 (22) 03.06.92 (46) 30.1093 Бюп Na 39 — 40 (7!) Индивидуальное семейное предприятие

"Эконда" (72) Касаткин АП. (73) Индивидуальное семейное предприятие

"Эконда" (54) ОПОРНО-УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗУН (57) Использование: в уплотнениях насосов. Сущность изобретения: опорно-уплотнительный узел содержит вал, опирающийся на концевые опоры, плавающее торцовое уплотнение. Опора установлена в стакане корпуса насоса. Опора выполнена из (в) RU - (ii) 2002149 С1 (51) 5 F16 315 34 наружной и внутренней обоймах подшипника

Внутренняя обойма выполнена со срезами торцевых поверхностей под углом 45 . Обоймы и контактные кольца выполнены из силицированного графита

Вращающееся кольцо установлено в аксиальноподвижной втулке с удлиненной юбкой. Юбка под— жата пружиной посредством регупировочной гайки.

Наружная обойма установлена в стакане по предварительно напряженной посадке на сжатие. Внутренняя обойма поджата металлическими кольцами.

На юбке установлена резиновая манжета с ворот-: ником. Вокруг вала установлена концентрично защитная втулка. 4 зп ф-лы, ил.

2002149

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к опорно-уплотнительным узлам насосов, элементы которых выполнены из силицированного графита, преимущественно используемых в нефтяной промышленности.

Известен уплотнительный узел, содержащий корпус насоса с приемным и выходным патрубками, опирающийся на концевые опоры вала, торцевое уплотнение.

Недостатком известного устройства является низкая надежность при работе в аг. рессивных средах.

Известно устройство опорно-уплотнительного узла насоса, содержащего корпус насоса с приемным и выходным патрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опоры, находящиеся в масле или консистентной смазке, концевые уплотнения вращающегося вала в виде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невращающееся контактные кольца пары трения, поджатые друг к другу подвижным упругим элементом, карманы утечек для обеспечения приема жидкости и отвода ее в безнапорную емкость.

Недостатком известного устройства является низкая надежность элементов конструкции узла за счет малого предела прочности материала силицированного.графита при растяжении и изгибе и низкой ударной вязкости, из которого выполнены опоры подшипники качения или скольжения и кольца пары трения. Поэтому силицированный графит, обладающий высоким пределом прочности при сжатии 411,9 МПа и коэффициентом трения 0,04, до настоящего времени не нашел широкого применения в насосах.

Целью изобретения является создание опорно-уплотнительного узла экологически чистого насоса с элементами из спеченного высокопрочного материала — силицированного графита (Сà — ПТУ 48-20-89 — 90) с повышенной надежностью эксплуатации за счет специального способа крепления этих элементов узла.

Поставленная цель достигается тем, что в опорно-уплотнительном узле, преимущественно насоса, содержащем корпус насоса с приемным и выходным патрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опоры„находящиеся в масле или консистентной смазке, концевые уплотнения вращающегося вала в аиде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невращающееся контактные кольца пары трения, поджатые друг к другу поджимным упругим элементом, карманы утечек для

50 кой на задней части удлиненной юбки выполнен выступ с кольцевой канавкой для размещения уплотнительного элемента и на внутренней поверхности регулировочной гайки также выполнена кольцевая канавка для размещения уплотнительного элемента.

Манжета с воротником установлена в выполненной на внутренней поверхности корпуса торцового уплотнения кольцевой канавке. Гладкая рубашка с упорным кольцом выполнена разрезной. Поджимное меобеспечения приема жидкости и отвода ее в безнапорную емкость, в корпусе насоса установлен стакан, в котором размещена концевая опора, сообщенная с рабочей полостью насоса, уплотненная резиновыми уплотнительными кольцами, а с приемной стороны насоса последовательно с концевой опорой в стакане расположено торцевое уплотнение, выполненное плавающим, причем концевая опора выполнена из наружной и внутренней обойм подшипника и наружная обойма посажена в стакан по предварительно напряженной посадке,на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана, а внутренняя обойма подшипника выполнена со срезом торцовых поверхностей под углом 45 в форме усеченного конуса и закреплена на валу посредством поджимных металлических колец, выполненных с ответной торцевым поверхностям внутренней обоймы поверхностью, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, подшипники и контактные кольца пары трения выполнены из силицированного графита.

При этом в корпусе торцевого уплотнения установлена аксиально-подвижная втулка с удлиненной юбкой, в которой закреплено невращающееся контактное кольцо пары трения, а на валу установлена гладкая рубашка с упорным кольцом для закрепления в нем вращающегося контактного кольца пары трения, причем поджимная пружина выполнена с большим ходом, установлена со стороны юбки аксиально-подвижной втулки и поджата установленной в корпусе торцевого уплотнения регулировочной гайкой, Концентрично валу установлена для защиты от агрессивной среды защитная втулка, уплотненная по наружной поверхности уплотнительными элементами относительно удлиненной юбки и регулировочной гайки. При этом между корпусом торцевого уплотнения и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета с воротником, посаженная свободно по наружной поверхности последней и направленная воротником в сторону пары трения, В ме.те сопряжения с защитной втул2002149

10

30

50 таллическое кольцо со стороны рабочей полости насоса выполнена в виде гайки. смещенной к центру рабочей полости, На чертеже изображен опорно-уплотнительный узел насоса в разрезе.

Опорно-уплотнительный узел, преимущественно насоса, содержит вал 1, на котором установлена монтажная гайка 2, выполняющая функцию поджимного металлического кольца, Монтажная гайка 2 поджимает внутреннюю обойму 3 подшипника концевой выносной опоры вала 1. Наружная обойма 4 подшипника охватывает внутреннюю обойму 3 подшипника, при этом концевая опора поджата с другой стороны другим поджимным металлическим кольцом 5.

Между поджимными металлическими кольцами и внутренней обоймой 3 подшипника установлены резиновые уплотнительные кольца в виде уплотнительного компенсатора 6 осевых ударных нагрузок. Концевые опоры находятся в масле или консистентной смазке. Концевое уплотнение вращающегося вала расположено последовательно за опорой и выполнено в виде плавающего торцевого уплотнения. Вращающееся контактное кольцо 7 пары трения расположено со стороны опоры. Аксиальна-подвижная втулка 8 с удлиненной юбкой расположена в корпусе 9 торцевого уплотнения, выполненного со ступенчатой внутренней расточкой, в которой также расположена поджимная пружина 10, выполняющая функцию поджимного упругого элемента. Поджимная пружина 10 поджата торцом поджимнай регулировочнай гайкой 11. На валу 1 также установлена гладкая рубашка с упорным кольцом 12. в катарам закреплена вращающееся контактное кольцо Т пары трения. Гладкая рубашка зафиксирована на валу 1 гайкой 13 вала. Корпус 9 торцевого уплотнения поджат поджимным фланцем

14, Вокруг вращающегося вала 1 для защиты от агрессивной среды концентрично установлена защитная втулка 15. Поджимной фланец 14 установлен на балтах крепления

16.

Для крепления наружной обоймы 4 подшипника стакан 17 установлен в корпусе 18 насоса с приемным и выходным патрубками. Наружная обойма 4 подшипника посажена в стакан 17 по предварительно напряженной посадке на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана 17.

Внутренняя обойма 3 подшипника выполнена со срезом торцевых поверхностей (торцев) пад углом 45О в форме усеченного .конуса. Торцевые поверхности поджимных металлических колец выполнены с ответной поверхностью торцевым поверхностям внутренней обоймы 3 подшипника. Концевая выносная опора сообщена с рабочей полостью насоса, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, а с приемной стороны насоса последовательно с концевой опорой в стакане расположено плавающее торцевое уплотнение.

Невращающееся контактное кольцо 19 пары трения торцевого уплотнения установлена в гнезде аксиально-подвижной втулки

8. Подшипники (выносные концевые опоры) и контактные кольца 7, 19 пары трения выполнены из силицированного графита. Поджимная пружина 10 выполнена с большим ходом и расположена со стороны торца удлиненной юбки.

Вращающееся и невращающееся контактные кольца 7, 19 пары трения уплотненных соответственно относительно упорного кольца и аксиально-подвижной втулки уплотнительными вторичными элементами 20, 21, Вторичными эти элементы являются потому, что выполняют функцию статических уплотнений, а пара трения является основным уплотнением.

Между корпусом 9 торцевого уплотне-. ния и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета 22 с воротником. Резиновая манжета 22 посажена свободно по наружнай поверхности юбки и направлена воротником в сторону пары трения. Резиновая манжета 22 расположена в кольцевой канавке на внутренней поверхности корпуса 9 торцевого уплотнения, За резиновой манжетой 22 в направлении ат пары трения установлены дополнительные уплотнения в виде дополнительного уплотнительнага кольца 23 для обеспечения лучшей центрации аксиальна-подвижной втулки 8 при возможных,биениях вала и его колебаниях ва время работы насоса.

В месте сопряжения с защитной втулкой 15 на задней части удлиненной юбки выполнен выступ с кольцевой канавкой, в которой расположено уплотнительное кольцо 24. На внутренней поверхности регулировочной гайки 11 также выполнена кольцевая канавка и в ней размещена уплотнительное кольцо 25, Регулировочная гайка 11 после регулировки контактного усилия в паре трения застопорена болтом (на чертеже изображение стопарения отсутствует). Между поджимным фланцем 14 и торцом стакана 17 установлено уплотнение

26 для герметизации этого места стыка

Для улучшений монтажных и демонтажных работ при эксплуатации устройства гладкая рубашка с упорным кольцом 12 выполнена разрезной. Поджимное металличе2002149 янно находится в зам,(нутом состоянии под

30 действием поджимнай пружингя 10, обладак>щей большим хсг4ом. Для создания сма30 Ii!0-ахJ!3>K e-О щей циркуляции жидкости длл опар-подшипников часть жидкости, KQтарая подается в приемный трубопровод на1 соса, направляется для смазки и охлаждения 35 подшипников, а так;ке трущихся контактных колец 7, 19 пары трения плавающего торцевого уплотнения после этого эта часть жидкости возвращается на прием насоса, непосредственна в его полость.

Надежность эксплуатации устррйства можно объяснить гакже особым способ закрепления опгры, Внутренняя обойма 3 паДшипни)(а саДится на Вал 1 па сВабаДной посадка, но за счет уплатнительнага кам(56) Авторское свидетельство СССР

Nã 1145193, кл. F 16 F 15/34, Майер 3, Торцовое уплотнение. М,: Машиносгроение, 1978, с. 259.

Формула изобретения

1. ОПОРНО-УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ, ема жидкости и отвода ее в безнапорную емкость, (гличающийся тем, что в корпусе насоса установген стакан, в котором раэпреимущественна насоса. садер>кащий

50 мещена концевая опора, сообщенная с ракорпус насоса с приемным и выходным бочей полостью насоса, уплотненная резиновыми уплотнительными кольцами, а с приемной стороны насоса последовапатрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опоры, находящиеся в масле или консистентнай смазке, концевые

55 тельно с концевой опорой в стакане расположено торцевое уплотнение, выполненное плавающим, причем концеуплотнения Вращающегося вала в Виде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невращак>щееся конвая опора выполнена из наружной и внуттактные кольца пары трения, поджать,е

ppyr к другу паджимным упругим элемен- ренней обойм подшипника, наружная том, карманы утечек для обеспечения при- обойма посажена в стакан по предвариское кольцо со стороны рабочей полости насоса, выполненное в виде гайки смещено к центру рабочей полости, Поджимная пружина. которая предопределяет работу торцевогоо уплотнения и всего агрегата в целом, располагается в данной конструкции в замKHJJTQA rIQJ1ocT11, T e. rIQJlH0cT I0 изолиРаванной от влияния агрессивной среды, Регулировочная гайка 11 соединена с корпусам 9 торцевого уплотнения резьбой по поверхности большей ступени расточки корпуса 9. В устройстве также предусмотрены карманы для утечек, обеспечивающие прием просочившейся жидкости и отвод ее в беэнапарную емкость, Работает опорно-уплотнительный узел слеДующим образам.

Во время работы уплотнительный узел обеспечивает уплотнение уплатняемай полости насоса от выхода рабочей (агрессивной среды) через уплотнение. За счет того, чта паджимное металлическое кольца, выполненное в видс гайки, смещено к центру вала 1, само уплотнение также смещается K центру массы насоса„что поьышает надежность эксплуатации насоса и устранение не>кслательных явлений. Пара трения плава ащего торцевого уплотнения посто5

25 пенсатора 6 осевых ударных нагрузок и скосов торцевых поверхностей обоймы создается предварительно напряженное состояние этой обоймы, поскольку материал внутренней обоймы 3 подшипника имеет предел прочности на растяжение. Преимущества данного материала обоймы при таком ее закреплении заключается в том, что он является самосмазывающимся и может работать на сухом трении, поскольку имеется наличие свободного графита, При этом дополнительно для улучшений работы опор на наружной обойме 4 подшипника на противоположных сторонах выполнены два канала для создания BQ время работы жидкостного клина, С целью обеспечения надежной работы силицированного графита Сà — П (материала элементов конструкции) при ударных нагрузках наружная обойма 4 подшипника посажена s металлический стакан 17 по предварительно напряженной посадке на сжатие с допуском Т7 (-0,131 -0,171) с обязательным предварительным нагревом металлического стакана, Также можно отметить, что плавание торцевого уплотнения во время работы насоса предопределено выполнением аксиальноподвижной втулки 8 с удлиненной обкой, чта позволяет ей свободно перемещаться и обеспечивать постоянный надежный контакт трущейся пары трения Ile зависимо от величины износа дисков системы гидроразгрузки и осевого разбега ротора (вала), Во время рабаты торцевого уплотнения его рабочие органы полностью защищены от контакта с агрессивной средой, Резиновая манжета 22 с воротником при работе вступаег в контакт с защищенной поверхность,а„резьбовое соединение и поджимная пружина защищены защитной втулкой 15, 2002149

Составитель А,Касаткин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор М.Максимишинец

Редактор А,Бер

Заказ 3166

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тельно напряженной посадке на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана, а внутренняя обойма подшипника выполнена со срезом торцевых поверхностей под углом 45 в форме усеченного конуса и закреплена на валу посредством поджимных металлических колец, выполненных с поверхностью, ответной торцевым поверхностям внутренней обоймы, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, подшипники и контактные кольца пары трения выполнены иэ силицированного графита, при этом в корпусе

1 орцевого уплотнения установлена аксиально-подвижная втулка с удлиненной юбкой, в. которой закреплено невращающееся контактное кольцо пары трения, а на валу установлена гладкая рубашка с упорным кольцом для закрепления в нем вращающегося контактного кольца пары трения, причем поджимная пружина выполнена с большим ходом, установлена со стороны юбки аксиально-подвижной втулки и поджата установленной в корпусе торцевого уплотнения регулировочной гайкой, а концентрично валу установлена для защиты от агрессивной среды защитная втулка, уплотненная по наружной поверхности уплотнительными элементами относительно удлиненной юбки и регулировочной гайки, при этом между корпусом торцевого уплотнения и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета с воротником. посаженная свободно по

5 наружной поверхности последней и направленная воротником в сторону пары трения.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что в месте сопряжения с защитной втулкой на

10 задней части удлиненной юбки выполнен выступ с кольцевой канавкой для размещения уплотнительного элемента и на внутренней поверхности регулировочной гайки также выполнена кольцевая канавка для

15 размещения уплотнительного элемента, 3, Узел по пп,1 и 2, отличающийся тем, что манжета с воротником установлена в выполнвнной на внутренней поверхности корпуса торцевого уплотнения кольцевой канавке, 4, Узел по п.1, отличающийся тем, что гладкая рубашка с упорным кольцом выполнена разрезной.

25 5. Узел по п.1, отличающийся тем, что поджимное металлическое кольцо со стороны рабочей полости насоса выполнено в виде гайки, смещенной к центру рабочей полости, 30