Торцовое уплотнение

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Ы ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и)887852

4

-Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 01. 80 (21) 2868976/25-08 с присоединением заявки М (23) Приоритет (5t)M. Кл.

F 16 J 15/34

3Ъоударотеенный комитет

СССР до делам изобретений и открытий

Опубликовано 07 ° 12 ° 81 ° Бюллетень N 45

Дата опубликования описания 09 . 12. 81 (53) УДК 62-762 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. А. Иельник, А. В. Краснов и А. А. Клочков... .А..3ЪЩии Р

) . ": br . .. "!".," 1дф

-: fR? 6;gg (71) Заявитель (54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Изобретение относится к области уплотнительной техники.

Известны торцовые уплотнения, содержащие вращающееся и невращающееся кольца пары трения и средство для управления деформациями невращаюшегося кольца, выполненное в виде камер и каналов, соединяющих камеры с источником внешнего давления, например, отдельным насосом (1J .

Недостатком их является сложность конструкции.

Цель изобретения — упрощение конструкции уплотнения.

Это достигается тем, что средство для управления деформациями выполнено в виде плавающего кольца, связанного с невращающимся кольцом упругим элементом, и системы каналов в плавающем и невращающемся кольцах, связывающих камеры нагружения с пространством высокого давления и рабочим торцовым стыком.

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение; на фиг. 2 — разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б-Б фиг.l; на фиг. 4 — положение основных элементов при работе уплотнения.

Уплотнение состоит из вращающегося кольца 1, установленного на валу 2, и невращающегося кольца 3, установленного в корпусе 4, сопряженных по рабочему стыку 5 и разделяющих пространство 6 унлотняемой среды и пространство 7 внешней среды. На.невращающемся кольце 3 со стороны уплотняемой среды расположено плавающее кольцо 8, сопряженное с вращающимся кольцом по стыку 9 и с невращающимся кольцом — по стыку 10. В плавающем кольце 8 выполнен канал 11, сообщающий пространство уплотняемой среды с камерой 12 в стыке 10. В невращающелся кольце 3 выполнены каналы 13 и 14, сообщающие камеры 15 и 16, расположенные между корпусом 4 и наружной периферией невращающегося кольца 3 со

88? 85 стыком 10. Кроме того, камеры 15 и

16 соединены с рабочим стыком 5 каналами 17 и 18. Камеры 15 и 16 отделены одна от другой и пространства внешней и уплотняемой среды вторич5 ными уплотнительными элементами 19., Плавающее кольцо 8 и невращающееся кольцо 3 связаны упругим элементомпружиной 20, расположенной в канавках 21 и 22, выполненных, в теле колец 8 и 3, причем длина этих канавок в окружном направлении короче длины пружины в свободном. состоянии на 10-15Х.

Устройство работает следующим образом.

Да вращения вала и нагружения плавающего кольца 8 моментом трения положение камеры, связанной с пространством 6 уплотняемай среды в стыке 1О между плавающим кольцом 8 и невращающимся кольцом 3, определяется уг.— лам У относительно оси симметрии 1-1

1 кольца 3 (см. фиг. 4) . При вращении вала 2 плавающее кольцо 8 нагружается моментом трения и под воздействием этого момента перемещается в сторону вращения вала, преодолевая сопротивление пружины 20 и сжимая ее.

В пусковой период момент трения до30 стигает максимума и плавающее кольца 8 смещается на максимальную величину. Пружина 20 также сжимается на максимальную величину. При этом выходное отверстие канала 14 в стыке 10 совмещается с камерой 12 (см. фиг.4) .

Давление уплотняемой среды нагружает камеру 16 и заднюю концевую часть кольца 3, дальнюю по отношению к рабочему стыку 5, и деформирует его таким образом, чта в рабочем стыке 5 и в стыке 10 пары образуется конфузорная щель, Зазор в стыке 9 между вращающимся кольцом 1 и плавающим кольцом 8 увеличивается. Распирающая сила в рабочем стыке 5 и в стыке 10 пары 45 возрастает, момент трения в стыке 10 снижается, и плавающее кольцо 8 под действием сжатых пружин 19 перемещается в окружном направлении в сторону, противоположную вращению вала до по- 50 ложения равновесия, определяемого равенством силы трения и силы от пружины, воздействующих на плавающее кольца 8, При этом избыточное давление в камере 16 нагружает рабочий стык 5 в 55 зоне выхода в него канала 18, сообщающего камеру 16 с этим стыком, и

"срабатывается" на нем. Нагрузка, вы2 4 зывающая деформацию кольца, исчезает и кольцо принимает первоначальную форму. В случае, если равновесное положение определяется таким положением плавающего кольца, что камера 12 в стыке 10 окажется между выходными отверстиями каналов 13 и 14 в невращающемся кольце 3, т.е. в пределах угла уплотнение будет работать в расчетном режиме. Если же равновесное положение плавающего кольца окажется таким, что камера 12 в стыке 10 совместится с отверстием 13 в невращающемся кольце, то давление уплотняемой среды нагрузит переднюю концевую часть невращающегося кольца 3 пары трения и деформирует кольцо таким образом, что в стыке 5 образуется диффузорная щель. Сближение трущихся поверхностей колец 1 и 3 осуществится на внешнем радиусе щели стыка 5, а кольца 8 с кольцом 3 — на внешнем радиусе стыка 10.

Распирающая сила в рабочем стыке 5 и стыке 10 упадет, момент трения в стыке 10 возрастет и плавающее кольцо 8 переместится в направлении вращения вала, преодолевая усилие пружины, до установления положения равновесия. В это же время избыточное давление в камере 15 нагружая рабочий стык 5 в зоне выхода в него канала 1?, сообщает камеру 15 со стыком 5 и "срабатывается" на нем. Нагрузка, вызывающая деформацию кольца 3, исчезает и кольцо принимает первоначальную форму. Характеристика пружины выбирается такой, чтобы при работе уплотнения в расчетном режиме камера 12 в стыке 10 находилась между выходными отверстиями каналов 13 и 14 в невращающемся кольце 3.

Изобретение может найти широкое ., применение в тех устройствах, где требуется высокая надежность и долговечность уплотнений, например в судовых насосах и насосах АЭС.

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, разделяющее пространства высокого и низкого давления, содержащее вращающееся и невращающееся кольца пары трения, сопряженные по рабочему торцовому стыку, и средство для управления деформацияМи невращающегося кольца, состоящее из камер нагружения и каналов, соединя887852 ющих эти камеры с источником давления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции, редство для управления деформациями выполнено в виде плавающего кольца, связанного с невращающимся кольцом упругим элементом, и системы каналов в плавающем и невращающемся кольцах, связывающих камеры нагружения с пространством высокого давления и рабочим торцовым стыком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент ClJA Ф 3948530,кл.277-3, опублик. 1974. 887852

Составитель Ю. Кибиткин

Редактор Т. Колодцева Техред O.Легеза Корректор А. Дзятко

Заказ 10703/7 Тираж 1009 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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