Двустороннее торцевое уплотнение

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерация по патентам и товарным знакам

1 (21) 4942814/29 (22) 05.05.91 (46) 15.1293 Бюл. М0 45 — 46 (71) Центральное конструкторское бюро машиностроения (72) Боровиков В.П. (73) Центральное конструкторское бюро машиностроения (54) ДВУХСТОРОННЕЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ (57) Использование: в механических уплотнениях вращающихся валов высокооборотных машин.

Сущность изобретения: на валу плотно установлено вращающееся кольцо трения, на оба торца которого опираются два невращающихся кольца трения, . закрепленные на внутренних буртах двух обойм. Со стороны внешних буртов каждой обоймы выполнены открытые осевые прорези с образованием Г(в) RU (и) 2004869 С1 (5Ц 5 F16Ë15 34 образных выступов, которые размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением внешних буртов в сторону невращающе-ося кольца трения.

Распорные пружины размещены между двумя сепараторами, выполненными в виде опорных полуколец, а последние установлены между внешними буртами обойм. Элементы уплотнения размещены в корпусе с KpblloKBMM, уплотненными вторичными уплотнительными элементами Обоймы неподвижно связаны с корпусом посредством фиксатора

Жесткая связь двух обойм между собой и с корпусом исключает возможность появления крутильных колебаний обойм с закрепленными в них невращающимися кольцами трения относительно вращающегося кольца трения в плоскости его вращения, что повышает надежность уплотнения. Узел уплотнения имеет малые осевые габариты и относительно простую конструкцию. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

2004869

10

30

40

50

И:обретение относится к механическим уплотнениям вращающихся валов и предназначено для уплотнения вала высокооборотной машины при повышенных требованиях к осевым габаритам уплотнительного узла.

Известно сдвоенное торцовое уплотнение, содержащее вращающееся вместе с валом кольцо трения, к обоим рабочим торцам которого пружинами поджаты невращающиеся кольца трения, установленные аксиально подвижно в корпусе.

Данное уплотнение имеет увеличенные осевые габариты ввиду наличия двух пружинных механизмов, расположенных по оси уплотнительного узла по обе стороны вращающегося кольца трения.

Известно также .торцовое уплотнение вала, содержащее укрепленное неподвижно в корпусе невращающееся кольцо трения и вращающееся кольцо трения, установленное в аксиально подвижной обойме, уплотненной относительно вала и охватывающей упругий. элемент, контактирующий с внутренним буртом обоймы, который смещен в сторону неподвижного кольца трения. .В: данном торцовом уплотнении вместе . с валом вращаются обойма с кольцом трения и упругий элемент, что в высокооборотных машинах действие инерционных сил может вызвать повышенные деформации обоймы и раскрытие стыка колец трения.

Наиболее близким к изобретению является двухстороннее торцовое уплотнение, содержащее установленные в корпусе две аксиально подвижные обоймы в виде упругих уплотнительных диафрагм с шайбами, в которы : закреплены невращающиеся кольца трения, взаимодействующие с расположенным между ними вращающимся кольцом трения, плотно установленном посредством втулок на валу, цилиндрическую пружину сжатия, установленную между двумя кольцевыми сепараторами, охватывающими по периферии кольца пар трения и соединенными с крючками противолежащих шайб, В данном уплотнении обе обоймы, сепараторы и пружина сжатия являются невращающимися элементами, а узел в целом имеет уменьшенные осевые габариты, Однако наличие в уплотнении шарнир-. ных и упругих элементов (диафрагм) в соединениях сепараторов с обоймами и обойм с корпусом снижает надежность работы уплотнения иэ-эа возможности появления крутильных колебаний невраща( ющикся колец трения относительно вращающегося кольца трения е .плоскости его вращения.

Для высокооборотныхмашин, работающих с текучими средами, важным является не только надежная работа механического уплотнения вала, но и в ряде случаев предьявляются повышенные требования к осевым габаритам уплотнительного узла.

Цель изобретения заключается в повышении надежности двухстороннего торцового уплотнения вала машины, например высокооборотного центробежного компрессора, путем исключения неустойчивой работы пар трения, вызываемой крутильными колебаниями колец трения s плоскости вращения при относительно простой конструкции и малых осевых габаритах уплотнительного узла.

Это достигается благодаря тому, что в двухстороннем торцовом уплотнении, содержащем установленные в корпусе в двух аксиально подвижных обоймах, невращающиеся кольца трения, опирающиеся рабочими торцами на соединенное с валом вращающееся кольцо трения, вторичные уплотнительные элементы и распорные пружины, расположенные между двумя кольцевыми сепараторами, охватывающими по периферии пары трения и связанными с обоймами, каждая обойма выполнена с двумя торцевыми буртами — внутренним и внешним, на внутреннем бурте закреплено невращающееся кольцо трения, а со стороны внешнего бурта в торце обоймы выполнены открытые осевые прорези с образованием Г-образных выступов с шириной, не превышающей ширину прорезей, при этом выступы каждой обоймы размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением в сторону установленного в обойме невращающегося кольца трения, а распорные пружины размещены с сепараторами между внешними буртами обойм.

Для удобства монтажа распорных пружин кольцевые сепараторы выполнены в виде опорных полуколец.

Выполнение осевых прорезей с образованием Г-образных выступов на торцах обойм со стороны их внешних буртов позволяет при сборке узла уплотнения разместить в прорезях Г-образные выступы со смещением последних в сторону противолежащих невращающихся колец трения, а распорные пружины установить между внешними буртами обойм, что обеспечивает уменьшение осевых габаритов уплотнительного узла. Такое соединение обойм между собой практически устраняет их подвижность друг относительно друга в плоскости, перпендикулярной оси вгращения вала. г.е. эа счет достаточной жесткости соединения обойм в тангенциальMîм Hапп;н.f1+.íèM нск2004869 (56) Патент США Йг 4721311, кл. F 16 J 15/38, 1988.

45 Авторское свидетельство СССР

N 1242672, кл. F 16 J 15/34, 1986.

Авторское свидетельство СССР

O 537209, кл. F 16 J 15/34, 1976.

Формула и зоб рете н ия,ные между двумя кольцевыми

50 сепараторами, охватывающими по перифе- (pBVCTOP0HHFE 10РЦЕВОЕ УП- Р» пары трения и связанными с обоймаЛ0гнЕНИЕ, содержащее установленные в ми, отличающееся тем, что каждая обойма корпусе в двух аксиально подвижных обой- 55 выполнена с двумя торцевыми буртами -. мах невращающиеся кольца трения, опи- внутренним и внешним, пРичем на внутрающиеся рабочими торцами на реннем бурте закреплено невращающееся вращающееся кольцо трения, соединенное кольцо трения, а со стороны внешнего бурс валом, вторичные уплотнительные эле- та в торце обоймы выполнены открытые менты и распорные пружины, расположен- осевые прорези с образованием Г-образлючаются крутильные колебания обойм с невращающимися кольцами трения относительно вращающегося кольца трения, что предотвращает неустойчивую работу узла уплотнения и повышенный износ колец трения, Упрощение конструкции узла уплотнения вала в изобретении достигается за счет уменьшения числа составляющих элементов и более простой его сборке. Последнему способствует также вцполнение кольцевых сепараторов в виде опорных полуколец.

На фиг.1 изображен меридиональный разрез уплотнения; на фиг.2 — фрагмент вида сверху на соединение обойм (распорные пружины и опорные полукольца не показаны).

В двухстороннем торцовом уплотнении . на валу 1 при помощи несущей втулки 2 плотно установлено вращающееся кольцо трения 3, на оба торца которого опираются невращающиеся кольца трения 4, закрепленные на внутренних буртах 5 обойм 6. На торцах каждой из обойм 6 со стороны их внешних буртов 7 выполнены открытые осевые прорези 8 с образованием Г-образных выступов 9, имеющих ширину, не превышающую ширину прорезей. Выступы 9 каждой обОймы размещены в прорезях 8 противолежащей обоймы со смещением внешних буртов 7 в сторону невращающегося кольца трения 4. Между внешними буртами 7 установлены распорные пружины 10, прижимающие кольца трения 4 к вращающемуся кольцу трения 3. Пружины размещены между двумя сепараторами 11, выполненными в виде опорных полуколец. Комплект элементов уплотнения размещен в камере корпуса 12 с крышками 13, уплотненными относительно обойм 6 вторичными уплотнительными элементами 14. В корпусе 12 предусмотрены каналы 15 для циркуляции охлаждающей среды (на фиг,1 показан один канал). Для предотвращения поворота обойм 6 относительно корпуса 12 в крышках 13 установлены фиксаторы

16, связанные с обоймами 6, а втулка 2 зафиксирована на валу гайкой 17.

При сборке уплотнительного узла на несущую втулку 2 плотно устанавливают враI щающееся кольцо трения 3, по обе стороны которого размещают обоймы 6 с закрепленными на их внутренних буртах 5 невращающимися кольцами трения 4, при этом

5 Г-образные выступы 9 каждой из обойм вводят в прорези 8 противолежащей обоймы до упора колец трения 4 во вращающееся кольцо трения 3. Пакеты распорных пружин 10, установленных между колукольца10 ми 11 сепараторов, предварительно сжимают и размещают между внешними буртами 7 обойм, Втулку 2 с упомянутыми элементами устанавливают на шейку вала

1 и фиксируют гайкой 17, после чего за15 крепляют на корпусе крышки 13 с фиксаторами 16 и вторичными уплотнительными элементами 14.

Во время работы машины вместе с валом 1 вращаются втулка 2, гайка 17 и кольцо

20 трения 3. При взаимодействии рабочих торцов колец трения 3 и 4 возникает момент трения, который передается на корпус 12 через обоймы 6 и фиксатор 16. Поскольку между обоймами 6 и между корпусом и

25 обоймами обеспечена жесткая связь в тангенциальном направлении, то практически исключается возможность появления крутильных колебаний обойм с закрепленными на них невращающимися кольцами трения

30 относительно вращающегося кольца трения в плоскости его вращения, что повышает надежность уплотнения, так как устраняется дополнительный фактор, вызывающий повышенный износ колец трения и неустой35 чивые режимы работы уплотнения. Торцовое уплотнение, кроме того, при малых осевых габаритах имеет по сравнению с прототипом более простую конструкцию, а технология его изготовления, сборки и регу40 лировки не имеют принципиальных трудностей, 2004869 ных выступов обойм шириной, не превышающей ширину прорезей, при этом выступы каждой обоймы размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением в сторону невращающегося кольца трения, а распорные пружины размещены

ЫГ. Z

Составитель И. Рогозин

Редактор Н. Федорова Техред M,Mîðãåíòàë Корректор Л. Филь

Заказ 3393

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1б

В

17 с сепараторами между внешними буртами обойм.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что кольцевые сепараторы выполнены в виде опорных полуколец.