Торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением

 

Союз Советскик

Социапистическнгг

Республик (ii)702206 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2559302/25-08 (51) М.- Кл.

F 16 У 15/34 с присоединением заявки 1гга

1Ъеудеретееииьй кемитет

СССР ие делам иаоцретеиий и открытий (23) Приоритет 14.07;71

Опубликовано 05.12 79 Бюллетень 1ге 45 (53) УДК,62 — 762 (088.8) Дата опубликования описания 15.12.79 (72) Автор, изобретения

В. П. Черных (71) Заявитель (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

В АППАРАТАХ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть применено для уплотнения валов в оборудовании физико-химических процессов, работающих под давлением.

Известны торцовые уплотнения, включающие

1 5 комплекты рабочих элементов, каждый из которых содержит углеграфитовое кольцо скольжения, металлическое кольцо и упругие уплотненные кольца (1).

Такое торцовое уплотнение не обеспечивает требуемой герметичности при работе аппарата под высоким давлением по следующим поичинам. фиксированное положение углеграфитовых колец в обоймах от проворачивания не позво-.15 ляет автоматически устранять перекосы, возникающие лри износе колец скольжения комплекта рабочих элементов, пара трения при этом раскрывается, нарушается герметичность; упругие кольца круглого сечегшя под действием

26 высокого давления выдавливаются в зазоры и разрушаются; установка пружин, действующих непосредственно на комплект рабочих элементов, осложняет диггамнческую балансировку торцового уплотнения вала, вращающегося с высокими скоростями.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является уплотнение, включающее уплотнительное резиновое кольцо, закрепленное на валу, стальное кольцо, плотно прижатое в угол резинового кольца и бронзовое кольцо прямоугольного сечения, вставленное в соответствующий паз в крьпцке корпуМ са вала и уплотненное.в данной крышке уйлотнительной прокладкой (2).

Это уплотнение не обеспечит необходимой герметичности. при высоких давлениях, так как оно также не обладает способностью самоуплотняться при износе трущихся поверхностей.

Рабочие элементы установлены жестко, при малейшем износе пара трения будет разгерметизирована, рабочая Среда из аппарата прорвется через уплотнительное устройс во.

Целью изобретения является повышение надежности торцового уплотнения и его долговечности в условиях вьгсог их параметров давления, температуры и абразивных сред путем повышения степени -герметичности подвижньпг

206, 4 таллического кольца скольжения 7, Упругое кольцо 6 изготовленное из термически и химически стойкой резины, имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность и установлено на валу с натягом. Целесообразно выполнять упругое кольцо 6 снаружи конической формы (фиг, 2 — 7), при этом его устанавливают меньшей торцовой поверхностью в контакте с уступом 2 вала 1, а большей торцовой поверхностью в контакте с торцовой поверхностью металлического кольца скольжения 7. Упрутое кольцо 6 предназначено для уплотненияна валу 1 металлического кольца скольжения 7 по его торцовой поверхности,а также для упругого уплотнения всего комплекта рабочих элементов по торцовым поверхностям кольцевых уступов 2 и 3 соответственно вала 1 и корпуса 4,Металлическое кольцо скольжения 7 имеющее в основном прямоугольное сечение (фиг. 1), надето на вал 1 с небольшим зазором, внутреннее отверстие металлического. кольца 7 выполнено с увеличением диаметра в сторону. антифрикционного кольца 5, например, коническим, т,е. зазор между кольцом 7 и валом на стороне упругого кольца предусмотрен минимальным, а на стороне антифрикционного кольца — максимальным, что обеспечивает возможность гирационного движения кольца 7 и его автоматического самоустановления при износе рабочих поверхностей. Металлическое кольцо может быть снабжено буртами 8 на своих торцах (фиг. 3 — 7), обхватывающими смежные с ним антифрикционное и упруг6е 1сбльца что обеспечивает его центрирование на валу 1. Металлическое кольцо 7 может быть снабжено расположенными по его внешнему диаметру ребрами или лопастями 9, способствующими циркуляции запирающей жидкости в камере уплотнения (см. фиг. 4, 7) и развивающими поверхность кольца для лучшего его охлаждения. Целесообразно предусмотреть на внутренней поверхности металлического, колЬца скольжения 7 кольцевую канавку 10, открытую в сторону вала 1, куда могут собира".гься продукты износа рабочих элементов уплотнения, что предотвращает их попадание в торцовые сопряжения (см. фиг. 5, 6, 7). Варианты выполнения увеличивающегося в сторону антифрик* ционного кольца 5 зазора между валом и металлическим кольцом 7 показаны на фиг. 1, 5, 6, 2. работает уплотнение следующим образом.

В собранном комплекте уплотнительное кольцо 6, сжатое в осевом направлении и плотно обхватывающее вал, надежно уплотняет торцовые поверхности уступа 2 вала 1 и металлического кольца 7, Коническая форма упругого

3 . 702 сопряжений рабочих элементов, обеспечения автоматического самоуплотнения элементов при их износе.

Это достигается тем, что рабочие элементы комплекта не закреплены ни на валу, ни в кор дусе, а зажаты между соответственными торцовыми поверхностями вала и корпуса и имеют возможность автоматически самоустанавливаться, Для этого антифрикционное кольцо скольжения установлено на валу без зазора с 10 возможностью осевого перемещения и вращения в контакте с торцовой поверхностью корпуса, упругое кольцо, имеющее цилиндрическую внутреннюю поверхность, посажено на вал с натя- том и контактирует своими торцовыми поверх- 15 костями с торцовой поверхностью вала и торцовой поверхностью металлического кольца скольжения, а металлическое кольцо скольжения, установленное между упругим и антифрикционным кольцами, посажено на вал с зазором, 20 при этом зазор увеличивается в сторону антифрикционного,кольца. Упругое кольцо целесообразно выполнять снаружи конической формы, металлическое кольцо — с буртами на торцах, кольцевой канавкой на внутренней поверхности и ребрами на внешней поверхности.

На фиг. 1 — 7 показано предложенное уплотнение, различные варианты.

Торцовое уплотнение вращающегося вала 1

| в аппаратах, работающих под давлением, содержит рабочие элементы, размещеннъте между торцовыми поверхностями кольцевого уступа

2, которым снабжен вал 1, и кольцевого уступа 3 корпуса 4, заклеенные в камеру, через которую циркулирует запирающая жидкость.

Комппект рабочих элементов состоит из анти- . фрикционного кольца 5 сксльжения, уплотнительного упругого кольца 6 и расположенного между антифрикционным кольцом 5 скольжения и упругим кольцом б металлического коль- 40 ца 7 скоттЬкения. Антифрикционное кольцо 5, изготовленное из углеграфита, посажено на вал

1 без зазора с возможностью свободного вращения и перемещения вдоль оси вала 1. Кольцо

5 йрилегает к торцовой поверхности кольцево- 45

ro уступа 3 корпуса 4 и 1тредназначено дпя уплотнения подвижного сопряжения тдрцовых поверхностей кольцевого уступа 3 корпуса 4 и металлического кольца скольжения 7. Упругое кбльцо 6, изготовленное из термически и

Э химически стойкой резины, имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность и установлено на валу 1 с натягом. Целесообразно выполнять упругое кольцо 6 снаружи конической формы. (фнг. 2 — 7), при этом его устанавливают меньrueR торцовой поверхностью в контакте с усгупом 2 вала 1, а болыпей торцовой поверхностью в контакте с торцовой поверхностью ме5, 70 кольца позволяет металлическому кольцу 7 самоустанавливаться .ао торцовым поверхностям, такая форма хорошо заполняет пространство между валом 1 и металлическим кольцом, сохраняет свою геометрическую форму,под высоким давлением не вдавливается в зазор между валом 1 и металлическим кольцом, устраняет осевую вибрацию, упруго уплотняет весь .комплект.1Металлическое кольцо 7, вращающееся с валом 1, имеет возможность совершать гирационное движение и, самоустанавливаться по мере износа трущихся поверхностен,.обеспечивая герметичность по трущимся поверхностям. Антифрикционное кольцо скольжения 5 вращается на валу между торцовыми поверхностями корпуса уплотнения и металличеСкого кольца 7 со скоростью, составляющей примерно половину скорости вращения вала, что уменьшает износ уплотнительных поверхностей.

Будучи незакрепленным, кольцо 5 имеет так-, же возможность самоустановки по.мере износа. Комплект рабочих элементов охлаждается циркулирующей жидкостью, движению которой способствуют ребра 9, предусмотренные на металлическом кольце 7, Формула изобретения

2206 Ь среды, антифрикционное кольцо установлено па валу без зазора с возможностью осевого перемещения и вращйпгя и "контакте с торцовой поверхностью корпуса, упругий элемент выполнен в виде эластичного кольца, помещенного с натягом на валу между металли ческим кольцом и торцовой поверхностью выступа вала, а металлическое кольцо установлено на валу с зазором, увеличенным на стороне антифрикци1О онного кольца.

2, Уплотнение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что внутреннее отверстие металлического кольца выполнено коническим

3. Уплотнение по п. 1, о т л и q а ю щ е е с я

15 тем, что эластичное кольцо выполнено с конической внешней поверхностью, при этом бояв. ший торец кольца примыкает к металлическому кольцу.

4. Уплотнение по аа, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е о е с я тем, что металлическое кольцо выполнено с буртами, обхватывающими смежные кольца.

5. Уплотнение по пп.(1 —.4, отличаю шее ся тем, что на внутренней поверхностн,металлического кольца выполнена кольцевая ка2F павка, открытая в сторону вала.

6. Уплотнение по пп. 1 — 5, отлича юще. е с я тем, что наружная поверхность металличес,кого кольца выполнена с ребрами.

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением, включающее пару трения иэ металлического и антифрикционного колец и упругий элемент, установ ленные между торцовыми поверхностями на кольцевых выступах вала и корпуса аппарата, о тли чаю ще еся тем, что, с целью; повышения надежности и долговечности в условиях высокого давления, температуры и абразивной

30 7. Уплотнение по пп, 1 — 6, о т л и ч а ю щ е еся тем, что вал на участке прилегания металлт1ческого кольца выполнен ступенчатым.

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе

1. Голубев А. И. Совоеменные уплотнения вращающихся валов, М,, !963, с. 10 — 11.

2. Патент ФРГ Р J775083, кл. 47 f, 22/80, 1958.

702206

Фиг. 5

Тираж 1139

ЦНИИПИ Заказ 7573/37

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Фиг. 7