Торцовое уплотнение

 

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно - к торцовым уплотнениям вращающихся валов нагнетательных агрегатов, перекачивающих жидкую или газообразную среду. В торцовом уплотнении, содержащем вращающийся и невращающийся блоки, по меньшей мере, один из них подвижен в осевом направлении, соединен с корпусом или валом пружинами сжатия и поводковыми устройствами. Между подвижным блоком и корпусом или валом установлено промежуточное кольцо, в отверстиях или пазах которого размещены в одной горизонтальной плоскости четыре поводковых устройства попарно во взаимно перпендикулярных аксиальных сечениях на внутренней и наружной цилиндрических поверхностях промежуточного кольца. Промежуточное кольцо с торцов демпфировано пружинами сжатия. Изобретение повышает надежность и долговечность торцовых уплотнений путем устранения износа деталей, вызванного несовершенством поводковых устройств. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к торцовым уплотнениям вращающихся валов нагнетательных агрегатов, перекачивающих жидкую или газообразную среду.

Известно торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее вращающийся и невращающийся уплотнительные блоки, при этом один из них подвижен в осевом направлении и в месте подвижного контакта связан с деталью, передающей или воспринимающей крутящий момент, "поводковым устройством", состоящим из 2-х штифтов (см. например, "Уплотнения и уплотнительная техника", справочник, М. : Машиностроение, 1986 г., стр. 310-312, рис. 9.22). Приведенное устройство обладает рядом недостатков.

1. Нарушение осевой и угловой подвижности перемещаемого уплотнительного элемента. Это происходит вследствие того, что при передаче крутящего момента штифт, имея линейный контакт с поверхности паза, образует в местах контакта цилиндрическую лунку. Такое сопряжение (лунка-штифт) приводит к выходу уплотнения из строя (см. например, "Механические уплотнения". Причины и анализ повреждений. Журнал "Pumps, pompes, pumpen, апрель 1980 г., N 163, стр. 159-169).

2. Износ вала в месте контакта с подвижным уплотнительным элементом, поскольку в конструкции с таким поводковым устройством возникает крутящий момент, причем одна из сил пары образуется в сопряжении штифта с поверхностью паза, а вторая - в сопряжении подвижного уплотнительного блока с валом или втулкой в районе вторичного уплотнения, то есть подвижный элемент при работе вступает в контакт с валом и вследствие неперпендикулярности уплотнительного стыка и прецессии вала возникает трение металл по металлу и образуется фреттинг-коррозия, которая как абразивный элемент разрушает вторичное уплотнение (см. например, вышеуказанный справочник, стр. 311).

3. Из-за неравномерности зазора во вторичном уплотнении с одной стороны происходит более значительное выравнивание резинового кольца и при колебаниях вторичного уплотнения ведет к выщипыванию кольца острой кромкой уплотнительного пояса вторичного уплотнения (справочник, стр. 305-306).

Известно торцовое уплотнение (см. например патент РФ N 2133899, F 16 J 15/34, приоритет от 25.01.97 г. - прототип), у которого для передачи крутящего момента используются два поводка с тремя степенями свободы. Такая конструкция поводкового устройства обеспечивает контакт по плоскости сопрягаемых деталей, высокую угловую подвижность, а также обеспечивает нужную технологичность при сборке блоков уплотнения и повышает ресурс уплотнения в целом.

Однако при работе уплотнения возникает крутящий момент, а значит и пара сил в сопряжении поводков, а вторая - в сопряжении подвижного уплотнительного блока с валом или втулкой в районе вторичного уплотнения. Очевидно что, как и в первом случае, ресурс уплотнения ограничен теми же причинами (п. 2,3).

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение надежности и долговечности торцовых уплотнений путем устранения износа деталей, вызванных несовершенством поводковых устройств.

Указанная задача решается тем, что в торцовом уплотнении, содержащем вращающийся и невращающийся блоки, при этом, по меньшей мере, один из них подвижен в осевом направлении, соединен с корпусом или валом пружинами сжатия и поводковыми устройствами, между подвижным блоком и корпусом или валом установлено промежуточное кольцо, в отверстиях которого размещены в одной горизонтальной плоскости четыре поводковых устройства попарно во взаимно перпендикулярных аксиальных сечениях на внутренней и наружной цилиндрических поверхностях промежуточного кольца, которое с торцов демпфировано пружинами сжатия.

Собранное в таком виде уплотнение обеспечивает автоматическую установку равномерного зазора между втулкой подвижного блока и корпусом или валом в районе вторичного уплотнения за счет внутреннего давления, возникающего при натяге эластичного резинового кольца и проскальзывания в пазах поводков во всех направлениях. При вращении обеспечиваются угловые движения подвижного блока во всех сечениях окружности, а момент передается или воспринимается четырьмя поводками, тем самым устраняя контакт втулки подвижного блока и корпуса или вала во вторичном уплотнении.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых изображены: на фиг. 1 - продольный разрез предлагаемого торцового уплотнения; на фиг. 2 - поперечное сечение А-А уплотнения.

К корпусу 1 (фиг. 1) нагнетательного агрегата примыкает корпус 2 торцового уплотнения, которое предотвращает или ограничивает протечку перекачиваемой среды. Уплотнение состоит из вращающегося блока 3 и подвижного в осевом направлении блока 4. Блок 4 контактирует с корпусом 2 через промежуточное кольцо 5 и поводковые устройства 6 и 7, расположенные в одной горизонтальной плоскости А-А и во взаимно перпендикулярных сечениях Б и В. Промежуточное кольцо 5 демпфировано с двух сторон пружинами 8 сжатия, которые также служат для первоначального прижатия уплотнительного стыка. Втулка 9 подвижного блока 4 сопряжена с пояском 10 корпуса 2 через вторичное уплотнение 11 круглого сечения. Вращающийся блок 3 установлен на валу 12 нагнетательного агрегата.

Уплотнение может быть выполнено с подвижным вращающимся блоком.

Предлагаемое уплотнение работает следующим образом.

При сборке уплотнения благодаря наличию промежуточного кольца 5, в отверстиях (или пазах) которого размещены четыре расположенные в одной горизонтальной плоскости и во взаимно перпендикулярных сечениях поводковых устройства 6 и 7, вторичное уплотнение 11 равномерно распределено в канавке за счет внутреннего давления, возникающего вследствие натяга резинового кольца. За счет этого давления поддерживается одинаковый по образующей зазор между пояском 10 корпуса 2 и втулкой 9. При подаче давления в уплотнение к внутреннему усилию в резиновом кольце добавляется еще и сила давления жидкости. За счет этих сил и возможности поворота и проскальзывания поводковых устройств в отверстиях и пазах, а также благодаря демпфированному кольцу 5 между пояском 10 и втулкой 9 выдерживается заданный конструктивно зазор, который остается неизменным и при вращении вала 12. Следовательно, вторичное уплотнение 11 не подвергается износу, что в целом повышает надежность и ресурс торцового уплотнения.

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, содержащее вращающийся и невращающийся блоки, при этом, по меньшей мере, один из них подвижен в осевом направлении, соединен с корпусом или валом пружинами сжатия и поводковыми устройствами, отличающееся тем, что между подвижным блоком и корпусом или валом установлено промежуточное кольцо, в отверстиях или пазах которого размещены в одной горизонтальной плоскости четыре поводковых устройства попарно во взаимно перпендикулярных аксиальных сечениях на внутренней и наружной цилиндрических поверхностях промежуточного кольца, причем промежуточное кольцо с торцов демпфировано пружинами сжатия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2