Торцовое уплотнение вращающегося вала

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнениям для герметизации вращающихся валов машин и механизмов, и позволяет повысить нагрузочную способность, компактность в осевом направлении и долговечность уплотнения для вращающихся валов. В торцовом уплотнении вращающегося вала, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами неподвижного и вращающегося узлов, последний из которых включает гильзу с надетым на нее кольцом, введено второе кольцо, расположенное на гильзе перед первым кольцом и закрепленное на ней, например, с помощью резьбы. Первое кольцо стянуто со вторым кольцом, например, с помощью винтов, при этом поверхность контакта между первым кольцом и гильзой выполнена конусообразной. На внутренней поверхности гильзы в районе охвата ее первым кольцом выполнены поперечные выемки в виде концентрических окружностей, а перпендикулярно к ним на цилиндрической поверхности гильзы выполнены продольные прорези, равномерно размещенные по окружности гильзы. Изобретение повышает надежность уплотнения. 3 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к торцовым механическим уплотнениям для герметизации вращающихся валов машин и механизмов.

Обычно в уплотнениях вращающегося вала, в которых уплотняющий подвижный контакт состоит из вращающихся и не вращающихся (неподвижных) узлов, гильза, являющаяся элементом вращающегося узла уплотнения, закрепляется на валу с помощью винта или шпонки (RU патент №2072460, F 16 J 15/34, 1997).

Недостатком таких конструкций является то, что на валу необходимо сверлить отверстие под крепеж, что ослабляет сечение вала, снижая надежность эксплуатации устройства.

Наиболее близким техническим решением является конструкция механического торцового уплотнения вращающегося вала, в котором гильза прикреплена к валу рабочего тела крепежным кольцом, стягиваемым болтом с гайкой (SU 1702038 А, 30.12.1991).

Недостатком такого уплотнения является ненадежность крепления гильзы на валу большого диаметра при больших нагрузках и большие размеры в осевом направлении.

Технической задачей изобретения является повышение нагрузочной способности, долговечности и компактности в осевом направлении уплотнения для вращающихся валов.

Сущность технического решения заключается в том, что в торцовом уплотнении вращающегося вала, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами неподвижного и вращающегося узлов, последний из которых включает гильзу с надетым на нее кольцом, введено второе кольцо, расположенное на гильзе перед первым кольцом и закрепленное на ней, например, с помощью резьбы, первое кольцо стянуто со вторым кольцом, например, с помощью винтов, при этом поверхность контакта между первым кольцом и гильзой выполнена конусообразной, на внутренней поверхности гильзы в районе охвата ее первым кольцом выполнены поперечные выемки в виде концентрических окружностей, а перпендикулярно к ним на цилиндрической поверхности гильзы выполнены продольные прорези, равномерно размещенные по окружности гильзы.

Длина прорезей выполняется в пределах l=L-1 мм, где l - длина прорези; L - расстояние от торца гильзы до начала резьбы на гильзе для закрепления второго кольца.

Угол уклона поверхности контакта между первым кольцом и гильзой относительно продольной оси составляет 6-8°.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого уплотнения для вращающегося вала; на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.

Уплотнение вращающегося вала содержит взаимодействующие элементы вращающегося и неподвижного узлов, образующие уплотняющий контакт. Через корпус 1 проходит вращающийся вал 2, на котором размещена гильза 3, являющаяся элементом вращающегося узла уплотнения и которая вращается вместе с валом 2. Гильза 3 закрепляется на валу 2 при помощи колец 4, 5. Для этого кольцо 4 накручивается по резьбе 6 на гильзу 3 до упора в фиксатор 7, который фиксирует при сборке положение гильзы относительно корпуса 1. Затем на гильзу 3 надевается кольцо 5 и стягивается с кольцом 4 с помощью винтов 8. При этом поверхность контакта 9 между кольцом 5 и гильзой 3 выполнена конусообразной, с углом уклона α относительно продольной оси 6°. Это позволяет эффективно передавать сжимающее усилие от кольца к гильзе и далее к валу.

Для прижима гильзы 3 к валу 2 и исключения ее проворота относительно вала на внутренней поверхности гильзы 3 в районе охвата ее кольцом 5 выполнены поперечные V-образные канавки в виде концентрических окружностей 10 с углом раскрыва ~ 60°, глубиной ≈ 1 мм и расстоянием между двумя соседними вершинами канавок ~ 2 мм, а перпендикулярно им на цилиндрической поверхности гильзы 3 выполнены продольные прорези 11, равномерно распределенные по ее окружности (фиг.2).

Длина прорезей 11 выполняется в пределах l=L-1 мм (где l - длина прорези, L - расстояние от торца гильзы 3 до начала резьбы 6 на гильзе 3) и в данном случае составляет ~ 12 мм. Количество прорезей равно шести при диаметре гильзы 80 мм. Все это позволяет сделать гильзу сжимаемой для надежного закрепления ее на вращающемся валу 2 с диаметром ~ 80 мм.

Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.

При вращении вала 2 под действием давления уплотняемой среды и разделительной жидкости возникают осевые усилия, при этом взаимодействующие элементы неподвижного и вращающегося узлов трения образуют уплотнительный контакт, предотвращающий или ограничивающий выход рабочей среды под высоким давлением из полости корпуса 1 рабочего тела.

Изобретение дает возможность создавать компактные в осевом направлении торцовые механические уплотнения для вращающихся валов больших диаметров и больших нагрузок. Конструкция позволяет в случае ослабления фиксации гильзы на валу в процессе эксплуатации подкручивать винты, прижимающие кольца, надежно закрепляя гильзу на валу.

Торцовое уплотнение может быть использовано для герметизации вращающихся валов насосов, компрессоров, нагнетателей и т.д.

Формула изобретения

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами неподвижного и вращающегося узлов, последний из которых включает гильзу с надетым на нее кольцом, отличающееся тем, что введено второе кольцо, расположенное на гильзе перед первым кольцом и закрепленное на ней, например, с помощью резьбы, первое кольцо стянуто со вторым кольцом, например, с помощью винтов, при этом поверхность контакта между первым кольцом и гильзой выполнена конусообразной, на внутренней поверхности гильзы в районе охвата ее первым кольцом выполнены выемки в виде концентрических окружностей, а на цилиндрической поверхности гильзы выполнены продольные прорези.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что длина прорезей выполняется в пределах l=L-1 мм, где l - длина прорези, L - расстояние от торца гильзы до начала резьбы на гильзе.

3. Уплотнение по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что продольные прорези на цилиндрической поверхности гильзы равномерно распределены по ее окружности.

4. Уплотнение по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что угол уклона поверхности контакта между первым кольцом и гильзой составляет 6-8° относительно продольной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3