Манжетное уплотнение

 

с

° ь „. описдййЪ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 777297

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 07.02.79 (21) 2721900/25-08 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М.К .

F 16J 15/32

Государственный комитет (53) УДК 62-762 (088.8) по делам нзобретеннй н открытий (72) Авторы изобретения

Г. А. Голубев, В. А. Смирнов и В. М. Козенко (71) Заявитель (54) МАНЖЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к технике герметизации вращающихся валов машин и агрегатов.

Известно манжетное уплотнение вала из эластичного материала, выполненное с гидродинамическими элементами в виде выступов и впадин одинаковой формы на его рабочей поверхности и охватывающее вал с натягом (1, 2) .

Недостатком этой конструкции является невысокая эффективность их работы при наличии несоосности манжеты и вала, так как радиальное смещение манжеты относительно вала обуславливает переменный натяг манжеты по периметру рабочей поверхности. Это приводит к возникновению неравномерного контактного давления между манжетой и валом, изменяющегося по синусоидальному закону по периметру рабочей поверхности, к неравномерному изнашиванию и появлению утечки.

Целью изобретения является повышение работоспособности манжетного уплотнения вала при наличии несоосности между валом и манжетой.

Указанная цель достигается тем, что гидродинамические элементы выполнены с переменным угловым шагом, изменяющимся по синусоидальному закону по периметру рабочей поверхности манжеты в соответствии с изменением натяга манжеты, причем максимальный угловой шаг соответствует минимальному натягу.

5 На фиг. 1 представлено манжетное уплотнение; на фиг. 2 — вид на рабочую поверхность манжеты с гидродинамическими элементами; на фиг. 3 и 4 — график изменения натяга манжеты по периметру ра10 бочей поверхности; на фиг. 5 и 6 — график изменения углового шага расположения гидродинамических элементов.

Манжетное уплотнение содержит армированный эластичный корпус 1 с уплотня15 ющей кромкой 2, снабженный браслетной пружиной 3, создающей дополнительный радиальный натяг..На рабочей поверхности

4 выполнены гидродинамические элементы

5 с переменным угловым шагом, изменяю20 щимся по синусоидальному закону.

Манжетное уплотнение работает следующим образом.

При неподвижном вале уплотняющая кромка 2 под действием упругих сил и силы обжатия браслетной пружины 3 прижимается к уплотняемому валу и создает в зоне контакта повышенное контактное давление, препятствующее проникновению уплотняемой жидкости из зоны с повышенным давлением.

777297.

При наличии несоосности между манжетой и валом радиальный натяг Р4 изменяется синусоидально по закону:

)q = 13+ 3 sin q, 5 представленному на фиг. 2 (а, в), где: р — среднее значение радиального натяга между манжетой и валом, 6 — несоосность, с — угловая координата в сечении, пер- 10 пендикулярном к валу.

Угловой шаг гидродинамических элементов 5, выполненных в виде выступов или впадин одинаковой формы на рабочей поверхности 4, изменяется по закону: 15

И = Л + а sin(- + р), графически представленном на фиг. 2 (в, г), где:

Л; = ;+ — р; — текущее значение углового шага, Л вЂ” среднее значение углового шага, а — коэффициент изменения ша25 га, = 1, 2, 3 ... n — порядковый номер гидродинамического элемента, n — число гидродинамических элементов.

Величины п, Л, а подбираются экспериментальным путем в зависимости от условий работы манжеты, ее конструкции, свойств уплотняемой жидкости и т. д. Для работы в масле при температуре до 40 С и 35 несоосности 6=0,2 — 0,4 мм манжеты и вала, диаметром 50 —:80 мм, рекомендуется

Ь выполнять Л =15, а —, n =24.

Манжета устанавливается на вал таким 40 образом, чтобы максимальный угловой шаг гидродинамических элементов соответствовал минимальному натягу и наоборот.

Присутствующая в зоне контакта тонкая пленка уплотняемой жидкости распределе- 45 на по толщине неравномерно по периметру контакта. При этом существует обратная зависимость между толщиной и радиальным натягом манжеты, зависящим от величины радиального смещения манжеты от- 50 носительно оси вала. При вращении вала вследствие динамического биения вала, наличия шероховатости поверхности и повышенного давления в уплотняемой полости толщина жидкостной пленки увеличивается и уплотняемая жидкость проникает на рабочую поверхность 4. На рабочей поверхности жидкость, взаимодействуя с гидродинамическими элементами 5, образует гидродинам ические клинья, в верхушках которых создается повышенное давление, препятствующее прохождению утечки через уплотнение и разгружающее уплотняющую кромку, причем в зоне большого радиального натяга присутствует большее количество разгружающих гидродинамических клиньев, препятствующих утечке, и большая толщина жидкостной пленки. При этом происходит дополнительное разгружение уплотняющей кромки, улучшение смазывания зоны контакта и уменьшение негерметичности, что приводит к уменьшению износа манжеты и повышению ее работоспособности.

Формула изобретения

Манжетное уплотнение из эластичного материала, преимущественно, резины, выполненное с гидродинамическими элементами в виде выступов и впадин одинаковой формы на его рабочей поверхности и охватывающее вал с натягом, отличающеес я тем, что, с целью повышения работоспособности уплотнения при несоосности манжеты и вала, гидродинамические элементы расположены по периметру рабочей поверхности с переменным угловым шагом, изменяющимся в соответствии с изменением натяга по синусоидальному закону, причем максимальный угловой шаг соответствует минимальному натягу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1287416, кл. F2B, 31.08.72, 2. Патент США № 3790180, кл. 277 — 134, 05.02.74 (прототип) . и а 4

i1min

Фиг 3

Фиг.2

Корректор Л. Тарасова

Редактор И, Квачадзе

Заказ 2532/8 Изд. № 569 Тираж 1095 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Г. Бутома

Техред И. Заболотнова у

Фиаб