Уплотнение вращающегося вала



Уплотнение вращающегося вала
Уплотнение вращающегося вала
Уплотнение вращающегося вала

 


Владельцы патента RU 2471104:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (RU)

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подшипниковых опор машин и механизмов. Уплотнительная манжета уплотнения вращающегося вала, предварительно заполненная смазочным материалом, выполнена из эластомера с наполнителем и содержит корпус, губку с рабочей кромкой, перемычку, соединяющую корпус и губку. Содержание наполнителя, например медного порошка, по сечению манжеты неравномерно от наибольшего значения 20…50% в рабочей кромке до наименьшего значения в перемычке 0…5%. Зону контакта стального вала с манжетой предварительно покрывают тонким слоем металла наполнителя, например, с помощью финишной антифрикционной безабразивной обработки. В смазочный материал добавляют мелкодисперсный порошок наполнителя манжеты на наружной поверхности рабочей кромки губки, в результате чего образуется тонкая защитная сервовитная пленка из материала наполнителя в режиме безызносного трения в паре «стальной вал-уплотнительная манжета». Изобретение повышает износостойкость уплотнения. 3 ил.

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подшипниковых опор и вращающихся валов машин и механизмов уплотнительными манжетами.

Из известных уплотнительных манжет аналогом является манжета, выполненная из эластомера с наполнителем, с предварительным заполнением смазочным материалом для снижения трения (см. журнал «Тяжелое машиностроение», май, 1996 г. - М.: Машиностроение, с.22-25). Эта уплотнительная манжета содержит корпус, губку с рабочей кромкой и перемычку, соединяющую корпус и губку. В этой манжете с наполнителем, например медным порошком, равномерно распределенным по всему сечению, более лучшие условия по отводу тепла из зоны трения и уменьшению коэффициента трения.

Недостаток уплотнительной манжеты заключается в том, что при повышенном содержании наполнителя по всему объему для более эффективного отвода тепла и снижения коэффициента трения значительно снижается эластичность манжеты, что приводит к снижению ее прочности и долговечности.

Прототипом предлагаемого изобретения является уплотнительная манжета по патенту РФ №2238463 (МПК F16J 15/32, опубл. 20.10,2004) с предварительным заполнением смазочным материалом, содержание наполнителя по сечению которой распределяют неравномерно от наибольшего значения в рабочей кромке до наименьшего в перемычке, чем достигается уменьшение коэффициента трения и улучшение условий отвода тепла из зоны трения при сохранении эластичных свойств манжеты.

Недостатком прототипа является то, что увеличение содержания наполнителя в рабочей кромке губки приводит к снижению ее эластичности и, как следствие, к значительному износу, снижению долговечности.

Задачей предлагаемого изобретения - уплотнение вращающегося вала уплотнительной манжетой - является существенное повышение износостойкости.

Технический прием решения этой задачи - образование на поверхности рабочей кромки губки тонкой металлической защитной пленки из материала наполнителя, которая по сравнению с прототипом существенно снижает износ манжеты на вращающемся валу.

Решение этой задачи достигается тем, что уплотнение вращающегося вала содержит уплотнительную манжету, предварительно заполненную смазочным материалом, выполненную из эластомера с наполнителем и содержащую корпус, губку с рабочей кромкой, перемычку, соединяющую корпус и губку. Содержание наполнителя, например медного порошка, по сечению манжеты неравномерно от наибольшего значения 20…50% в рабочей кромке до наименьшего значения 0…5% в перемычке. Причем зона контакта стального вала с манжетой предварительно покрыта тонким слоем металла наполнителя, например, с помощью финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО). А в смазочный материал добавлен мелкодисперсный порошок наполнителя манжеты на наружной поверхности рабочей кромки губки, с возможностью результирующего образования тонкой защитной сервовитной пленки из материала наполнителя в режиме безызносного трения в паре «стальной вал-уплотнительная манжета».

Заявленное уплотнение вращающегося вала далее поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3). На фиг.1 показана установка двух заявляемых уплотнительных манжет на валу шпинделя, например, бортико-шлифовального станка. На фиг.2 изображен фрагмент уплотнительной манжеты, а именно зона контакта рабочей кромки губки манжеты с образованной в результате безызносного трения тонкой защитной (сервовитной) пленкой с тонким слоем медного кольцевого покрытия вала, полученного в результате финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО). На фиг.3 - выноска I на фиг.2.

На валу 1 бортико-шлифовального станка устанавливают две уплотнительные манжеты 2, препятствующие попаданию смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), смешанной с абразивными отходами, образуемыми в результате шлифовальных операций обрабатываемых деталей (фиг.1). Каждая уплотнительная манжета 2, выполненная из эластомера, например полиуретана, состоит из корпуса 4, губки 5, имеющей рабочую кромку 6, и перемычки 7. В рабочей кромке 6 и губке 5 содержание наполнителя, например медного порошка, составляет от 20 до 50% весового состава, в корпусе 4 и перемычке 7 - до 5% весового состава в зависимости от условий работы уплотнительной манжеты, при этом губка 5 рабочей кромкой 6 манжеты 2 входит в контакт с кольцевой дорожкой из медного покрытия 8, нанесенного ФАБО (фиг.2), образуя в зоне контакта губки 5, медного покрытия 8 и смазки с добавлением в нее мелкодисперсного порошка наполнителя манжеты защитную (сервовитную) пленку 9 (фиг.3).

Уплотнение вращающегося вала с помощью уплотнительных манжет 2 осуществляют следующим образом. Две манжеты 2 устанавливают на вал 1, например, шпинделя бортико-шлифовального станка посредством растяжения корпуса 4 манжет примерно на 1,5% от внутреннего диаметра манжеты и монтажа их на посадочную поверхность вала 1, имеющую больший размер, чем размер манжеты (посадку манжеты 2 на вал 1 осуществляют с натягом примерно в 1% от посадочного диаметра). В процессе работы манжета 2, контактируя своей рабочей кромкой 6 с уплотняемой поверхностью вала 1, испытывает в перемычке 7 максимальные деформации, постепенно уменьшающиеся в губке 5 в направлении к рабочей кромке 6. В зоне контакта рабочей кромки 6 губки 5 в результате возникновения безызносного трения образуется на поверхности рабочей кромки 6 тонкая защитная (сервовитная) пленка 9 из материала наполнителя манжеты в зоне 8 вала 1, предварительно покрытой тонким слоем металла наполнителя с помощью ФАБО и добавления в смазочный материал мелкодисперсного порошка наполнителя манжеты, например порошка меди, размеры частиц наполнителя при этом составляют 1-2 мкм.

Образовавшаяся защитная (сервовитная) пленка 9 толщиной 1-2 мкм заменяет контакт «манжета 2 с наполнителем-стальной вал 1» контактом «пленка 9 рабочей губки манжеты-участок вала 8, покрытый тонкой медной пленкой с помощью ФАБО», т.е. происходит замена контакта «сталь-полиуретан с наполнителем при обычной смазке без наполнителя» контактом «мягкий металл защитной пленки 9 по мягкому металлу зоны 8 вала 1» (возникает контакт меди по меди), что существенно (~ в 3…10 раз) снижает износ рабочей кромки 6 манжеты 2, а также улучшает условия отвода тепла из зоны трения по сравнению с прототипом за счет интенсивного отвода тепла медными пленками 8 и 9 из зоны трения уплотнительной манжеты 2 и вала 1.

Источники информации

1. Журнал «Тяжелое машиностроение», май 1996 г., М.: Машиностроение, с.22-25.

2. Патент РФ №2238463, МПК F16J 15/32. Уплотнительная манжета (прототип).

Уплотнение вращающегося вала, содержащее уплотнительную манжету, предварительно заполненную смазочным материалом, выполненную из эластомера с наполнителем и содержащую корпус, губку с рабочей кромкой, перемычку, соединяющую корпус и губку, причем содержание наполнителя, например медного порошка, по сечению манжеты неравномерно от наибольшего значения 20…50% в рабочей кромке до наименьшего значения в перемычке 0…5%, отличающееся тем, что зона контакта стального вала с манжетой предварительно покрыта тонким слоем металла наполнителя, например, с помощью финишной антифрикционной безабразивной обработки, а в смазочный материал добавлен мелкодисперсный порошок наполнителя манжеты на наружной поверхности рабочей кромки губки с возможностью результирующего образования тонкой защитной сервовитной пленки из материала наполнителя в режиме безызносного трения в паре «стальной вал -уплотнительная манжета».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к антифрикционным подшипникам, в частности к подшипникам с коническими роликами. .

Изобретение относится к подшипникам, предназначенным для установки на шейке вала (на цапфе, на конце оси), в частности к усовершенствованным средствам уплотнения подшипниковых узлов для использования в железнодорожном грузовом вагоне.

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к уплотнительным устройствам вращающихся валов и может быть использовано в подшипниковых опорах прокатных станов. .

Изобретение относится к железнодорожному машиностроению и, в частности, к буксовому подшипниковому узлу. .

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Изобретение относится к области изготовления уплотнительных манжет и может быть использовано для производства манжет из эластомеров. .

Изобретение относится к уплотнению подшипника типа сальникового уплотнения, которое уплотняет подшипниковый узел автомобильных колес и имеет магнитный датчик положения для определения количества оборотов такого элемента вращающейся стороны, как колесо

Изобретение относится к регулирующим клапанам, управляющим потоком текучей среды, и более конкретно, к регулирующим клапанам, включающим затвор клапана, расположенный внутри клетки клапана с возможностью перемещения

Изобретение относится к машиностроению

Группа изобретений относится к уплотнительной технике. Способ изготовления щеточного уплотнительного узла включает изгибание первого пластинчатого элемента с образованием спиралевидной формы, изгибание второго пластинчатого элемента с образованием спиралевидной формы, прикрепление первого пластинчатого элемента к барабану, наматывание проволочного материала вокруг барабана и первого пластинчатого элемента, прикрепление второго пластинчатого элемента к барабану, прикрепление второго пластинчатого элемента и первого пластинчатого элемента к проволоке и отрезание проволоки для ограничения длины щетинок. Описана система для изготовления щеточного уплотнения. Технический результат заключается в повышении надежности изготовления щеточного уплотнения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 27 ил.

Манжета предназначена для испытания труб, трубопроводов на прочность и герметичность. Манжета выполнена из упругого эластичного материала в виде стакана с центральным отверстием в днище для подвода рабочей жидкости и с внутренней поверхностью, выполненной в виде усеченного конуса, большим основанием, направленным к горловине, причем наружная поверхность манжеты, выполнена в виде двух усеченных конусов, совмещенных большими основаниями, при этом их образующие наклонены относительно прямой, проведенной через точку пересечения указанных образующих параллельно центральной оси манжеты, под углом 15÷20°, при этом образующая усеченного конуса, направленного в сторону горловины стакана, по длине выбрана большей, чем длина образующей усеченного конуса, направленного к днищу. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уплотненным подшипникам цапф валов и, более конкретно, к улучшенному устройству уплотнения узла конического роликового подшипника. Узел роликового подшипника содержит внутреннее кольцо (138), наружное кольцо (132), роликовые элементы (42, 44), компенсационное кольцо (160), уплотнение (152), вращающийся элемент (181), неподвижный элемент (147) и маслоотражающий элемент (165). Уплотнение (152) содержит первую концевую секцию (148), входящую с натягом внутрь цилиндрического зенкованного углубления (117) в наружном кольце (132), и вторую концевую секцию (155). Вращающийся элемент (181) по существу цилиндрической формы содержит наружную секцию (182), промежуточную секцию (183) и внутреннюю секцию (184). Внутренняя секция (184) имеет наружную поверхность (195), прилегающую к цилиндрической наружной поверхности компенсационного кольца (160). Промежуточная секция (183) соединяет внутреннюю секцию (184) и наружную секцию (182). Неподвижный элемент (147) по существу цилиндрической формы содержит наружную секцию (149), промежуточную секцию (151) и внутреннюю секцию (188). Наружная секция (149) имеет наружную поверхность, прилегающую ко второй концевой секции (155). Внутренняя секция (188) проходит между секциями (182) и (184). Маслоотражающий элемент (165) по существу цилиндрической формы содержит наружную секцию (161) и внутреннюю секцию (157). Внутренняя секция (157) имеет наружную поверхность, прилегающую к цилиндрической наружной поверхности компенсационного кольца (160). Наружная секция (161) проходит рядом со второй концевой секцией (155) радиально снаружи от нее. Технический результат: создание усовершенствованного узла уплотнения, обеспечивающего удержание смазочного материала внутри узла уплотнения и защищающего от проникновения внутрь него загрязнений. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к насосному узлу для подачи топлива, предпочтительно дизельного топлива, в двигатель внутреннего сгорания. Насосный узел содержит корпус (3), плунжерный насос для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, шестеренный насос (2) для подачи топлива в плунжерный насос, приводной вал (4), установленный с возможностью вращения вокруг своей продольной оси (5) и приведения в действие как плунжерного насоса, так и насоса (2), и по меньшей мере одно кольцевое уплотнение (7), расположенное между корпусом (3) и валом (4) для герметичного разобщения двух камер (8, 9), по меньшей мере в одну из которых подается топливо. Насосный узел также содержит по меньшей мере один подкрепляющий элемент (26), установленный внутри одной из камер (8, 9) для того, чтобы по меньшей мере ограничивать деформацию уплотнения (7), обусловленную давлением топлива. Корпус (3) имеет канавку (28), проходящую вокруг оси (5). Элемент (26) имеет стопорное кольцо (27), закрепленное в канавке (28), и борт (30), выступающий из кольца (27) в осевом направлении и проходящий между валом (4) и уплотнением (7). Изобретение направлено на создание насосного узла, простого и недорогого в производстве, в котором уменьшен износ приводного вала и уплотнения. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к узлам уплотнения механизмов для герметизации кольцевого зазора между корпусом и штоком в процессе эксплуатации при высоких рабочих температурах (выше 200°C). Манжетное уплотнение содержит втулку с Г-образным поперечным сечением, которая выполнена из двух соосно расположенных частей. Каждая из указанных частей втулки сформирована посредством спиральной навивки полосы из фольги, содержащей слой терморасширенного графита с равномерно распределенным по его ширине по меньшей мере одним расправленным углеродным жгутом. При этом первая часть втулки выполнена с наружной поверхностью, содержащей цилиндрический и конический участки, вторая часть втулки, расположенная с внешней стороны цилиндрического участка первой части втулки, выполнена цилиндрической, и указанные первая и вторая части втулки скреплены по торцу, общему для ее первой и второй частей, защитной шайбой с отбортовкой по внутреннему диаметру и подпрессованы в осевом направлении. Такое выполнение манжетного уплотнения позволит повысить герметичность подвижных соединений в условиях эксплуатации при высоких рабочих температурах (выше 200°C). 4 ил.

Изобретение относится к области изготовления уплотнений, может быть использовано для производства многослойных уплотнений из эластомерных материалов методом литья. Изобретение позволяет обеспечить высокие уплотнительные свойства и возможность позиционирования уплотнения на вращающемся валу. В способе изготовления многослойных уплотнений вращающихся валов из эластомерных материалов, включающем заливку эластомерных материалов в литьевую форму, осуществляемую в два этапа, с последующим термостатированием, сначала в базовую часть литьевой формы заливают эластомерный материал мягкой структуры для формирования первого слоя уплотнения с мягкой рабочей кромкой, а в дополнительную часть, состоящую из двух колец, заливают эластомерный материал твердой структуры для формирования второго слоя уплотнения с твердой рабочей кромкой, причем заливку эластомерного материала твердой структуры производят до наступления окончательной полимеризации эластомерного материала мягкой структуры, что позволит обеспечить наилучшую диффузионную адгезию между слоями уплотнения. 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Уплотнительный узел подвижного соединения содержит по меньшей мере одну пару манжетных уплотнений с соответствующими проставками, каждое из которых выполнено в виде цилиндрической втулки с продольно выступающей уплотнительной губкой и сформировано посредством спиральной навивки полосы из фольги, содержащей слой терморасширенного графита с равномерно распределенным по его ширине расправленным углеродным жгутом, с последующей подпрессовкой в осевом направлении. Манжетные уплотнения каждой пары установлены на подвижном элементе и прилегают одно к другому большими торцами, а их уплотнительные губки направлены в противоположные стороны. Каждая из проставок выполнена в виде втулки, высота которой больше высоты уплотнительной губки соответствующего манжетного уплотнения, и установлена в углублении соответствующего манжетного уплотнения, образованного уплотнительной губкой и прилегающим к ней меньшим торцом соответствующего манжетного уплотнения, при этом указанные манжетные уплотнения с соответствующими проставками размещены в расточке корпуса и поджаты в осевом направлении нажимным элементом в осевом направлении. Изобретение обеспечивает герметичность и надежность подвижных соединений. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх