Торцовое контактное уплотнение

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

0 П И C A H H E cii)75<>gg

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) За я влено 19.05.72 (2 ) )785464/25-08

{51)М; Кл.

F 16 J 15/34 с присоелииением заявки ¹

Государственный комитет (23) Приоритет ло делам каобретекнй и открытий

Опубликовано 07.08.80 Бюллетень № 29

{ 53 ) УД К 62-762:

:444 (088.8) Дата опубликования описания 07.08.80 (72) Авторы изобретения

Ю. Г. Шнейдер, P. У. Назиров, Л. В. Чубин и Н. И. Дементьев

Ленинградский институт точной механики и оптики (7!) Заявитель (54) ТОРЦОВОЕ КОНТАКТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к уплотнениям между подвижными относительно одна другой поверхностями со скользящим кольцом, прижимаемым к поверхности, перпендикулярной его продольной оси.

Известны торцовые уплотнения, содержащие

5 контактирующие по торцам вращающееся и неподвижное кольца, причем на рабочей поверхности металлического кольца выполнены маслоемкие камеры в виде пологих, дискретных и овальных ! о лунок, в некоторых вариантах сообщающиеся с кольцевыми канавками. Такое выполнение уплотнения, обеспечивая постоянное присутствие смазки на трущихся: поверхностях, повышает их износостойкость (11.

Однако уплотнетше не всегда обеспечивает достаточную гидроплотность, поскольку маслоемкие камеры, как правило, не ориентированы относительно направления скорости скольжетгия и направления утечек.

2О

Наиболее близким к предложенному в структивном отношении является торцовое уплотнение, содержащее расположенное на валу с возможностью их совместного вращения металлическое уплотшттельное кольцо с нанесеттным на его рабочем торце регулярным микрорельефом в виде пологих, дискретных и продолговатых лунок, неподвижно закрепленное относительно корпуса неметаллическое уплотнительное кольцо, и упругий элемент, обеспечивающий их постоянный контакт по торцам (2).

Недостатком является невысокая гидроплотность, поскольку лунки произвольно ориентированы относительно направления скорости скольже п я и направления утечек, причем количество этих камер не оптимизировано.

Цель изобретения — повышение гидроплотности уплотнения.

Цель достигается тем, что продольная ось лунок ориентирована под острым углом к направлению скорости скольжения и направлению утечек, а их общая плошадь составляет 35-45% от номинальной плошади контакта уплотнительных колец.

На фиг. 1 представлена схема предложенного торцового уппотнения; на фиг. 2 — рабочий торец металлического кольца с нанесенным на нем регулярйьтм микрорельефом, вид A на

754148

3 фиг. 1; на фиг. 3 — лунки в увеличенном масштабе.

Торцовое контактное уплотнение содержит установлеиные íà валу с возможностью их совместного вращения металлическое уплотнительное кольцо 1 и взаимодействуюгцее с ним по торцу неметаллическое уплотнительное кольцо 2,.в частности из графита "Нигран В", которое неподвижно закреплено относительно корпуса. Эластичные манжеты 3 герметизируют 10 уплотнительные кольца относительно вала и корпуса, а упругие элементы 4 обеспечивают их постоянное поджатие друг к другу.

На рабочем торце металлического уплотнительного кольца вибрационным обкатыванием 15 шаром или алмазным наконечником создан регулярный микрорельеф в виде пологих, дискретных и продолговатых лунок (фиг. 2 и 3),. являющихся маслоемкими камерами, причем продольная ось лунок расположена между векто- 20 рами скорости v и утечек q„т. е. расположена к ним подострым углом са Глубина лунок находится в пределах 0,8-1,5 мкм, плотность их порядка (1-2,5) 10 шт/см, а занимаемая ими относительная площадь (в процентах к номиналь- ной плошади контакта) 35-45%. Параметры лунок обеспечиваются варьированием режимов вибрационного обкатывания.

Направление утечек определяется разностью давлений снаружи и внутри уплотняемой

30 полости и центробежными силами.

При относительном движении уплотнительных колец и 2 маслоемкие камеры обеспечивают непрерывную подачу смазки в зону трения, предотвращая разрыв масляной пленки. Между 35 уплотнительными поверхностями образуется множество гидродинамических микроклиньев и режим трения, таким образом, приближается к гидродинамическому, чем и обеспечивается высокая износостойкость уплогнения. 40

Повышение гидроппотности уплотнения достигается не только дискрегHÎGTFN лунок, что уменьшает канал сквозных угечек, но и ориентирует их под острым углом к паправлепию скорости скольжения, чем обусловливается обратный на- 45 сосный эффект за счет действия сил вязкого трения, что резко снижает величину утечек.

Таким образом, между давлением уплотняемой среды, контак гным давлением уплотнитель4 ных колец и гидродинамическим давлением в зоне трения устанавливается динамическое равновесие.

Отггимальное соотношение маслоемкости лунок и 1 опорно и площадью найдено экспериментально и обеспечивается при относительной площади лунок, равной 35-45% от номинальной площади контакта.

Значение угла а в общем случае зависит от глубины и формы лунок, осевого зазора между уплотняемыми поверхностями, вязкости смазки, числа Рейнольдса и т, д. и обычно находится в пределах до 10 . С его увеличением возрастают гидравлические вихревые потери в лунках и, следовательно, мощность, потребляемая торцовым уплотнением. Особенно значительны эти потери при и ) 45 .

Технико-экономическая эффективность предложения состоит в том, что при резком снижении утечек обеспечивается высокая износостойкость уплотнения, т.е. его долговечность, а также снижение потребляемой им мощности и тепловыделения в зоне трения.

Формула изобретения

Торцовое контактное уплотнение, содержащее расположенное на валу с возможностью их совместного вращения металлическое уплотнительное кольцо с нанесенным на его рабочем торце регулярным микрорельефом в виде пологих, дискретных и продолговатых лунок, неподвижно закрепленное относительно корпуса неметаллическое уплотнительное кольцо, и упругие элементы, обеспечивающие их постоянный контакт по торцам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его гидроплотности, продольная ось лунок ориентирована под острым углом к направлению скорости скольжения и направлению утечек, а их общая площадь составляет 35-45% от номинальной площади контакта уплотнительных колец.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Франции N 1597609, кл. F 16 J, опублик. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР Х 278325, кл. F 16 J 15/52, 1968 (прототип)../54143

Составитель Б. Санек

Техред М.Петко

Редактор М. Недолуженко

Филиал llllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5041/8 Тираж 1095

ЦНИИГ1И Госуларственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035. Москва, Ж-35, Раушскал наб., д. 4/5

Корректор В. Син|д; .аа

Подписное