Торцовое уплотнение вращающегося вала

 

(iii832193

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 05.07.79 (21) 2791851/25 — -08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 23.05.81. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05.81 (51) М Ка з

F 16 J 15/34

Гееударствеллмй комитет (53) УДК 62-762 (088.8) йо делам изобретений и аткрмтий (721 Авторы изобретения

P. М. Стародубов и Е. В. Шата ательского а нй@эптроения

Дзержинский филиал Научно-иссл и конструкторского института химическ

{71) Заявитель (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов химических, бумагоделательных и других машин и аппаратов.

Известны торцовые уплотнения вращающихся валов, включающие в себя подвижные и неподвижные кольца трения, а также установленную в камере гидрозатвора разгрузочную пяту (1).

Однако известные конструкции торцовых уплотнений не обеспечивают осевого перемещения вала при сохранении условий нормальной работы торцового уплотнения, отключения в процессе работы гидродинамического воздействия подвижного кольца разгрузочной пяты, с целью исключения усилий распора и создания сил равновесия для подвижных элементов, установленных на вращающемся валу.

Известно также торцовое уплотнение, включающее аксиально подвижную относительно вала и вращающуюся вместе с ним втулку, на одном конце которой с внешней стороны корпуса уплотнения установлен подшипник, неподвижная обойма которого свободно расположена в корпусе пружин, а на другом выполнен выступ для поджима подвижного кольца (2) .

Недостатками известного торцового уплотнения является неприменимость указанной конструкции для двойного торцового уплотнения, ограниченное перемещение вала, увеличение габаритов уплотнения по горизонтальной оси, что является недопустимым для быстроходных машин и аппаратов с консольным расположением валов (например, сепараторы, мельницы и др. маtO шины), постоянная работа в процессе эксплуатации подшипника, в результате чего увеличивается мощность, потребляемая уплотнениями, наличие трения наружной обоймы подшипника по корпусу, шпонки и втулки вала по подвижному кольцу, что создает перекосы для колец трения и может привести к нарушению плоско-паралдельного ориентирования контактных поверхностей колец трения.

Цель изобретения — повышение надежщ ности и долговечности работы торцовых уплотнений.

Указанная цель достигается благодаря тому, что предлагаемое торцовое уплотнение

832 снабжено гидродинамическим кольцом-насад кой, установленной на поджимном рабочем кольце трения, имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутреннюю часть полости гидроподпора с наружной его частью.

Таким образом, предлагаемая конструкция, благодаря применению в работе подвижного гидродинамического кольца-насадка контактирующей с неподвижными кольцами или подшипниками и имеющего систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих полость уплотнения с полостями полутороидальной формы, выполненными в корпусе и крышке уплотнения, позволяет производить большие осевые перемещения вала при сохранении нормальной работоспособности торцового уплотнения. При смещении вала под действием сил трения насадка смещается до прикосновения контакта с подвижным кольцом или выполняющим его функцию подшипником. При остановке перемещающегося вала под действием сил, вызванных воздействием жидкости, поступаюшей из полости уплотнения через аксиальные и радиальные каналы в полость полутороидальной формы, происходит отодвигание насадки, установленной на подвижном рабочем кольце трения, в нейтральное положение. В этом положении действие гидродинамических сил прекращается благодаря перекрытию радиальных каналов цилиндрической поверхностью корпуса и крышки и уплотнение работает по прямому назначению без дополнительных затрат мощности на трение.

Для создания уравновешенной системы сил, действующих на подвижные элементы торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке поршню. Камера,.образованная внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью вала, сообщается с аппаратом через отверстие в поршне и втулке. При этом внутренний диаметр цилиндра, перемещающегося по поршню, равен внутреннему диаметру резинового кольца, уплотняюшего неподвижные кольца по корпусу уплотнения. Следовательно, обеспечивается независимость работы торцового уплотнения от больших осевых перемещений вала, а также увеличивается надежность и долговечность его работы.

На фиг. 1 показано уплотнение, общий вид; на фиг. 2 — узел контакта подшипников с подвижным кольцом.

Уплотнение состоит из корпуса 1, скрепленного через прокладку 2 с крышкой 3.

Внутри корпуса 1 и крышки 3 расположено подвижное кольцо 4, посаженное на втулку 5 через прокладку 6 и поджатое поршнем 7 через промежуточную втулку 8 к уступу втулки 5, установленной на валу 9 с жестко закрепленным на нем болтами 10

193

4 цилиндром 11, перемещающимся по поршню 7. На наружный диаметр подвижного кольца.4 жестко посажено гидродинамическое кольцо-насадка 12. Неподвижные рабочие кольца 13 пар трения, резиновые кольs ца 14, зафиксированы от проворота штифтами 15 и поджаты к подвижному кольцу

4 пружинами 16, вставленными в корпус 1 и крышку 3, в которых установлены также кольца 17, выполненные из антифрикционного материала и контактируюшие насад1О кой 12. Штифт 18 установлен на валу и входит в паз втулки 5. Герметизация штока 7 по втулке 5 и цилиндру 11 осуществляется резиновыми кольцами 19 и 20, а цилиндра по валу кольцом 21.

Подвижное кольцо 4 взаимодействует с подшипниками 22, которые могут быть установлены вместо колец 17. Подвижные обоймы подшипников 22, контактирующие с насадкой 12, имеют уступ 23. В корпусе 1 и крышке 3 имеются симметричные полос О ти а, выполненные тороидальными, для снижения гидравлического сопротивления и сообщающиеся с полостью уплотнения.

Через зазоры в между кольцами 12 и 17, аксиальными г и радиальными д каналами в кольце 12, а также зазором е подвод и отвод охлаждающей и смазываюшей (запирающей) жидкости осуществляется через отверстия ж и k. Сквозные отверстия л и м, выполненные во втулке 5 и поршне 7, соединяют полость н, образованную тыльзв ной стороной поршня и внутренней поверхностью цилиндра, с аппаратом. Это позволяет устанавливать. втулку 5 на валу 9 на резиновых кольцах.

Уплотнение работает следующим образом.

При вращении вала 9 с цилиндром 11 происходит передача вращения через штифт 18 втулке 5 с установленными на ней подвижным кольцом 4, кольцом и насадкой 12, поршнем 7 и промежуточной

4О втулкой 8. К кольцу 4 с обеих сторон пружинами 16 и давлением запирающей жидкости, находящейся в полости уплотнения, поджимаются неподвижные рабочие кольца 13 пар трения. Среда из аппарата через отверстия л во втулке 5 и м в поршне или

45 по зазору между втулкой 5 и валом 9 поступает в полость и и оказывает давление через тыльную сторону поршня 7 на вращающиеся элементы торцового уплотнения, создавая равновесие сил относительно оси вращения, в результате чего, подвижное кольцо 4 находится в нейтральном положении и уплотнение работает без дополнительных нагрузок, вызываемых давлением среды в аппарате.

Под действием случайных осевых нагруgg зок, при перемещении вала 9 в осевом направлении, например влево, врашающиеся элементы торцового уплотнения, учитывая силы трения втулки 5 по валу 9, сместятся

832193

Формула изобретения

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала, включающее подвижную относительно оси вала и вращающуюся вместе с ним втулку, неподвижные кольца пар трения, установленные в корпусе, и подвижные кольца, установленные на валу, контакт которых обеспечен упругими элементами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

30 влево до соприкосновения насадки 12 с кольцом 17 или 25 (фиг. 2) и вступит в контакт трения или качения. Далее вал 9 с цилиндром 11 перемещается по втулке 5.

С целью отвода подвижного кольца 4 в нейтральное положение в насадке 12 (фиг. 2), жестко установленной на кольце 4, выполнена система аксиальных г и радиальных д каналов, соединяющих внутренние части полости гидроподпора с наружными его частями. Под действием центробежных сил жидкости из voëîñòè б через каналы гид

19 нагнетается в полость а, создавая в ней избыточное по отношению к полости б давление, которое действует на торцовую поверхность насадки 12, отодвигает и возвращает ее в нейтральное положение. В нейтральном положении радиальные каналы перекрываются кольцевой перегородкой, образованной внутренней кольцевой поверхностью корпуса 1 и крышки 3. В результате чего, происходит уравновешивание осевых усилий и торцовое уплотнение работает по прямому назначению.

При перемещении вала в обратном направлении механизм перемещений вала и элементов уплотнения, а также ориентирование подвижного кольца в нейтральном положении происходит аналогично описанному. независимости работы уплотнения от осевого перемещения вала, а также для увеличения надежности и долговечности его работы, оно снабжено насадкой, установленной на подвижном рабочем кольце трения, имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутренние части полости гидроподпора с наружными его частями, а в корпусе выполнена кольцевая перегородка, расположенная напротив радиальных каналов и разделяющая наружные части полости на две симметричные

Il0JJOBH Hbl.

2. Уплотнение по и. 1, отличающееся тем, что, с целью. создания уравновешенной системы сил, действующих на подвижные элементы. торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке поршню, при этом камера, образованная тыльной стороной поршня, внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью вала сообщена с уплотняемой полостью через. отверстия в поршне и втулке.

3. Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что внутренний диаметр цилиндра, перемещающегося по поршню, равен внутреннему диаметру резинового кольца. уплотняющего неподвижные кольца по корпусу уплотнения.

4. Уплотнение по пп. 1 — 3, отличающееся тем, что неподвижные кольца, установленные в корпусе и крышке уплотнения, выполнены в виде подшипников качения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 305302, кл. F 16 J 15/34, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 417830, кл. Р 16 3 15/34, 1974.

832193

2 Х/217 К

Составитель Ю. Королев

Техред А. Бойкас . Корректор Ю. Макаренко

Тираж 006 Подписное

ВНИИ11И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор d. Еремеева

Заказ 3020/21