Торцовое уплотнение

 

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. Кольцевая канавка выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца и направлена наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Угол α принимается из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенку кольцевой канавки. Таким образом, уплотняемая среда, попавшая в кольцевую канавку, под действием центробежной силы прижимается к внешней стороне канавки и за счет угла наклона α внешней боковой стороны канавки в ней возникает осевая сила, под действием которой уплотняемая среда движется в сопряженные каналы, через которые попадает в радиально расположенные полости, что способствует движению уплотняемой среды из кольцевой канавки обратно в уплотняемую полость и исключает возможность проникновения уплотняемой среды наружу. 2 ил.

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Известно торцовое уплотнение (А.с. СССР N 2028525)? наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка прямоугольного профиля, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания. Эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин.

Основным недостатком известного торцового уплотнения является то, что затруднено движение уплотняемой среды по осевым каналам, вследствие прилепания уплотняемой среды под действием центробежной силы к стенкам канала.

Задача изобретения - повышение надежности торцового уплотнения и уменьшение утечки уплотняемой среды.

Технический результат достигается тем, что кольцевая канавка выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца и направлена наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Угол α принимается из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенку кольцевой канавки.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - вид Б на фиг. 1.

Торцовое уплотнение состоит из неподвижного кольца трения 1, установленного в корпусе 2, загерметизированного посредством вторичных уплотнений 3 и 4 и закрепленного штифтами 5, подвижного кольца трения 6, на торцовой поверхности которого выполнена кольцевая канавка в форме прямоугольной трапеции 7, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца, установленного во втулке 8 и загерметизированного вторичными уплотнениями 9 и 10. Во втулке 8 выполнены конические радиально расположенные полости 11, соединенные продольными каналами 12 с кольцевой канавкой 7, закрытые шариками 13 при помощи пластинчатых пружин 14. Втулка 8 соединена с валом 15 посредством шпонки 16 и герметизируется вторичным уплотнением 17. Неподвижное кольцо трения 1 прижато к подвижному кольцу 6 нажимным элементом 18 через пружину 19.

Уплотнение работает следующим образом.

При остановленном вале 15 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 6 за счет их прижатия нажимным элементом 18 через пружину 19, а конические радиально расположенные полости 11 закрыты шариками 13 посредством пластинчатых пружин 14. При вращении вала 16 вращается втулка 8 с кольцом трения 6. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 6 наружу и попадает в кольцевую канавку 7, которая выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца 6. Под действием центробежной силы уплотняемая среда прижимается к внешней стороне канавки 7 и за счет угла наклона α ее внешней стороны в ней возникает осевая сила, под действием которой уплотняемая среда движется в сопряженные каналы 12, через которые попадает в радиально расположенные полости 11. Под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 13, преодолевая упругость пружин 14, через образованную щель выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 14 шарики 13 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 11. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 11 и продольные каналы 12 в кольцевую канавку 7 и далее наружу.

Таким образом, предложенная конструкция торцового уплотнения способствует движению уплотняемой среды из кольцевой канавки обратно в уплотняемую полость и исключает возможность проникновения уплотняемой среды наружу.

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, содержащее корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка прямоугольного профиля, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания, эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин, отличающееся тем, что кольцевая канавка выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца и направлена наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды, угол α принимается из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенку кольцевой канавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2