Торцовое уплотнение вала

Торцовое уплотнение вала предназначено для герметизации вращающихся валов агрегатов и позволяет повысить экономичность и эффективность эксплуатации торцового уплотнения при сохранении удобства его ремонта. Уплотняющий контакт уплотнения вала образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца. На цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы выполнены, по меньшей мере, по два паза, ориентированных в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления. Размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h₂>h+h ₁; h₁>h₂0; где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах. Предпочтительно пазы и соответствующие им углубления расположены равномерно по окружности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям для герметизации вращающихся валов агрегатов.

Известны конструкции торцовых уплотнений вращающегося вала (патенты RU 2001337, 2154211), в которых уплотняющий подвижный контакт образован элементами вращающегося и неподвижного узлов (пара трения антифрикционных колец), взаимодействующими по уплотнительному пояску. Вращающееся контактное кольцо крепится на валу агрегата путем установки его в гильзе на резиновом уплотнительном кольце, закрепленной на валу. Неподвижное контактное кольцо пары трения устанавливается в обойме в виде аксиально-подвижной втулки на уплотнительном резиновом кольце. Аксиально-подвижная втулка устанавливается в корпусе уплотнения и герметизируется воротниковой манжетой, закрепленной в расточке фланца. Фланец с манжетой крепится к корпусу винтами. Недостатком таких конструкций являются трудности, возникающие при необходимости удаления треснувших или развалившихся антифрикционных колец. Для удаления антифрикционных колец необходимо воздействовать на них в осевом направлении, однако круглые сквозные отверстия на торцовой поверхности гильзы и обоймы, позволяющие приложить к антифрикционным кольцам осевые усилия, имеют относительно небольшой диаметр, что усложняет демонтаж уплотнения, а порой делает его и вовсе невозможным. Выполнить указанные отверстия с большим диаметром не позволяет расположение канавок под резиновые уплотнительные кольца.

Наиболее близкой является конструкция торцового уплотнения по патенту RU 33194, в котором для улучшения ремонтопригодности уплотнения на внешней поверхности кольцевого ребра окружности гильзы (со стороны ее торца) выполнены, по меньшей мере, два паза для доступа к уплотнительным антифрикционным кольцам. На внешней поверхности кольцевого ребра окружности обоймы также выполнены, по меньшей мере, два паза, расположенные симметрично по ребрам окружности обоймы и вытянутые в осевом продольном направлении вала.

Хотя размеры паза для извлечения антифрикционных колец в данной конструкции увеличены, через такие пазы в полость, образованную торцовыми поверхностями антифрикционных колец и, соответственно, обоймой или гильзой,

может проходить затворная жидкость, создавая дополнительное загрязнение поверхностей элементов торцового уплотнения частицами затворной жидкости.

Полезной моделью решается задача повышения экономичности и эффективности эксплуатации торцового уплотнения при сохранении удобства его ремонта.

Указанная задача решается тем, что в торцовом уплотнении, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца, при этом на гильзе и обойме выполнены, по меньшей мере, два паза, согласно полезной модели, пазы выполнены на цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы и ориентированы в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления, причем размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h ₂>h+h₁; h₁h₂0; где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.

При этом полости, образованные в антифрикционных кольцах, не сообщаются с концентрическими полостями, образованными торцовыми поверхностями антифрикционных колец и соответствующим им торцовыми поверхностями гильзы и обоймы.

Для удобства ввода инструмента и устойчивости опорного усилия при извлечении антифрикционного кольца из обоймы или из гильзы пазы и углубления расположены равномерно по окружности элементов, на которых они расположены (обоймы, гильзы, антифрикционные кольца).

На фиг.1 представлен фрагмент торцового уплотнения в продольном разрезе;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;

на фиг.3 изображена обойма с антифрикционным кольцом в продольном разрезе;

на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.3.

Через корпус 1 проходит вал 2, отделенный от корпуса торцовым уплотнением. Торцовое уплотнение (фиг.1) состоит из вращающихся и неподвижных элементов. Вращающиеся элементы включают в себя закрепленную на валу гильзу 3 с установленным в ней уплотнительным антифрикционным кольцом 4. Неподвижные элементы уплотнения включают уплотнительное антифрикционное кольцо 5, установленное в аксиально-подвижной обойме 6, установленной в корпусе 1. На внешней цилиндрической поверхности гильзы 3 выполнены четыре паза 7 овальной формы (фиг.1, 2), ориентированные в окружном направлении. Такие же пазы 8 выполнены и на внешней цилиндрической поверхности обоймы 6 (фиг.3, 4). Пазы 7 и 8 расположены равномерно по окружности гильзы 3 и обоймы 6. Напротив сквозных пазов 7 и 8 в антифрикционных кольцах 4 и 5 выполнены соответствующие углубления 9 и 10. Пазы имеют размеры 6×20 мм. Углубления имеют размеры 4,5×20×2 мм. Размеры и расположение пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах удовлетворяют соотношениям:

H+h₂>h+h ₁;

h₁h₂0; где

Н - ширина пазов в обойме и гильзе;

h - ширина углублений в антифрикционных кольцах;

h ₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме;

h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.

При этом: Н=6 мм, h=4,5 мм, h₁=1,5 мм, h₂=1,5 мм.

Указанные соотношения размеров обеспечивают выполнение следующих условий:

- задняя (по отношению к противолежащему кольцу) торцевая поверхность антифрикционного кольца не попадает в паз (в рабочем состоянии уплотнения);

- передняя кромка углубления в антифрикционном кольце находится в пазу для обеспечения возможности воздействия на нее в нужном направлении при извлечении кольца.

При работе агрегата вращение от вала 2 через гильзу 3 передается вращающемуся контактному антифрикционному кольцу 4. Крутящий момент, возникающий на неподвижном антифрикционном кольце 5 от вращающегося кольца пары, воспринимается корпусом уплотнения через штифты (условно не показаны)

аксиально-подвижной обоймы 6. Под действием давления уплотняемой среды или затворной жидкости возникают осевые силы, прижимающие антифрикционные кольца друг к другу и к опорным пояскам гильзы и обоймы, обеспечивая герметичность уплотнения. Выбранное соотношение размеров пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах позволяет при необходимости извлечения антифрикционных колец 4 и 5 (при ремонте и замене и т.п.) свободно заводить съемник (или другой инструмент для извлечения колец) через пазы 7 и 8, упираться выступом съемника в боковую поверхность 12 углублений 9 и 10, создавая устойчивое осевое усилие для извлечения антифрикционных колец 4 или 5.

При этом расположение пазов 7 и 8 только на цилиндрических частях поверхностей гильзы и обоймы исключает загрязнение их торцовых частей 13 частицами перекачиваемой среды, продлевая срок службы уплотнения.

1. Торцовое уплотнение вала, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца, при этом на гильзе и обойме выполнены, по меньшей мере, по два паза, отличающееся тем, что пазы выполнены на цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы и ориентированы в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления, причем размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h₂>h+h₁; h ₁h₂0, где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.

2. Торцовое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что пазы и соответствующие им углубления расположены равномерно по окружности.