Уплотнительное устройство вращающегося вала
Предлагаемая полезная модель относится к уплотнительным устройствам для соединений с вращательным движением и может быть использована в различных пневматических и гидравлических агрегатах авиационной и космической техники, работающих в условиях высоких температур. Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача обеспечения герметичности соединения вал-втулка, работающего в режиме: вращение вала во втулке, прекращение вращения, дальнейшая работа соединения в условиях воздействия высоких температур с обеспечением полной герметичности. Для решения данной технической задачи в уплотнительном устройстве вращающегося вала, содержащем втулку, подвижный относительно нее вал и металлическое уплотнительное кольцо, на валу выполнена торцевая упорная кольцевая поверхность, уплотнительное кольцо выполнено неразрезным, установлено во втулке по плотной посадке и поджато к торцевой упорной поверхности вала в осевом направлении гайкой, для которой на валу нарезана резьба, через прижимную втулку с моментом затяжки, обеспечивающим минимальные осевые зазоры в соединении; уплотнительное кольцо выполнено из металла с температурным коэффициентом линейного расширения большим, чем у металла, из которого выполнены втулка и вал, с возможностью выбора осевых и радиальных зазоров между уплотнительным кольцом и валом при работе уплотнительного устройства в условиях воздействия высоких температур.
Предлагаемая полезная модель относится к уплотнительным устройствам для соединений с вращательным движением и может быть использована в различных пневматических и гидравлических агрегатах авиационной и космической техники, работающих в условиях высоких температур.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является изобретение RU 2210017 С2 «Герметизирующее устройство сопряжения вращающийся вал - неподвижная втулка» авторов Долгачева Э.Я., Лозового В.И., Жердицкого Н.Т., Жердицкой Н.Н., Южно-Российский государственный технический университет. Герметизирующее устройство содержит уплотнительные кольца, установленные в лабиринтные канавки вала. Уплотнительные кольца выполнены разъемными в виде полуколец, изготовленных из пористого порошкового материала. Кольца установлены в лабиринтные канавки вала с натягом во втулке и по торцевым поверхностям канавок вала. По цилиндрической поверхности вала кольца установлены с зазором.
Общими существенными признаками являются следующие -уплотнительное устройство вращающегося вала содержит втулку, подвижный относительно нее вал и металлическое уплотнительное кольцо.
Недостатком этого устройства являются: относительная сложность сборки, необходимость приработки и то, что между уплотнительными полукольцами, а также по торцевым поверхностям кольца и вала в осевом и радиальном направлении имеется зазор, ввиду чего данное устройство не обеспечивает полной герметичности соединения, кроме того, данное
устройство не может быть применено в условиях высоких температур (из-за материала кольца).
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача обеспечения герметичности соединения вал-втулка, работающего в режиме: вращение вала во втулке, прекращение вращения, дальнейшая работа соединения в условиях воздействия высоких температур с обеспечением полной герметичности. Так, например, в камерах сгорания прямоточных воздушно-реактивных двигателей перед их запуском происходит раскладка в рабочее положение (поворот) стабилизаторов пламени (форсунок) с одновременной подачей в них топлива. В данном случае требуется обеспечение герметичности соединения вал-втулка при раскладке стабилизаторов пламени и дальнейшей работе камеры сгорания.
Для решения данной технической задачи в уплотнительном устройстве вращающегося вала, содержащем втулку, подвижный относительно нее вал и металлическое уплотнительное кольцо, на валу выполнена торцевая упорная кольцевая поверхность, уплотнительное кольцо выполнено неразрезным, установлено во втулке по плотной посадке и поджато к торцевой упорной поверхности вала в осевом направлении гайкой, для которой на валу нарезана резьба, через прижимную втулку с моментом затяжки, обеспечивающим минимальные осевые зазоры в соединении; уплотнительное кольцо выполнено из металла с температурным коэффициентом линейного расширения большим, чем у металла, из которого выполнены втулка и вал (например, вал стальной, а уплотнительное кольцо из бронзы или аллюминия), с возможностью выбора осевых и радиальных зазоров между уплотнительным кольцом и валом при работе уплотнительного устройства в условиях воздействия высоких температур.
Отличительными признаками предлагаемого уплотнительного устройства являются следующие: на валу выполнена торцевая упорная кольцевая поверхность, уплотнительное кольцо выполнено неразрезным, установлено во втулке по плотной посадке и поджато к торцевой упорной
поверхности вала в осевом направлении гайкой, для которой на валу нарезана резьба, через прижимную втулку с моментом затяжки, обеспечивающим минимальные осевые зазоры в соединении; уплотнительное кольцо выполнено из металла с большим температурным коэффициентом линейного расширения, чем у металла, из которого выполнены втулка и вал, с возможностью выбора осевых и радиальных зазоров между уплотнительным кольцом и валом при работе уплотнительного устройства в условиях воздействия высоких температур.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий результат - обеспечивается заданная степень герметичности соединения при вращении вала во втулке до воздействия высоких температур и полная герметичность соединения после прекращения вращения вала во втулке в условиях воздействии высоких температур.
Предложенное техническое решение может найти применение в качестве уплотнительного устройства, например, в раскладываемых стабилизаторах пламени форсажных камер сгорания турбореактивных двигателей и камерах сгорания прямоточных воздушно-реактивных двигателей, агрегатах жидкостных реактивных двигателей и т.п.
Техническое решение поясняется рисунком.
Представленное на рисунке уплотнительное устройство содержит втулку 1, вращающийся вал 2 с торцевой упорной поверхностью 6, гайку 3, прижимную втулку 4, уплотнительное кольцо 5, установленное на валу 2 с гарантированным радиальным зазором 7.
Устройство работает следующим образом.
В исходном рабочем положении уплотнительное кольцо 5 (например, из алюминия или меди) прижимается гайкой 3 через прижимную втулку 4 к стальному валу 2 по торцевой упорной кольцевой поверхности 6 в осевом направлении. Втулка 4 служит для исключения трения торцевой поверхности гайки 3 по уплотнительному кольцу 5 при затяжке. Для уменьшения трения
при затяжке на торцевые поверхности гайки 3 и прижимной втулки 4 наносится смазка. Заданная степень герметичности при вращательном движении достигается за счет плотной посадки уплотнительного кольца 5 во втулку 1 и затяжки гайки 3 моментом затяжки, обеспечивающим выбор осевых зазоров в соединении. Для уменьшения трения при вращении вала 2 на торцевые поверхности 6 уплотнительного кольца 5 нанесена смазка. При этом обеспечивается заданная степень герметичности соединения при вращении вала 2 во втулке 1. После прекращения вращения при работе уплотнительного устройства в условиях воздействия высоких температур уплотнительное кольцо 5, расширяясь на большую величину, чем вал 2 и втулка 1 вследствие большего температурного коэффициента линейного расширения, заполняет посадочный зазор, обеспечивая полную герметичность соединения.
Уплотнительное устройство вращающегося вала, содержащее втулку, подвижный относительно нее вал и металлическое уплотнительное кольцо, отличающееся тем, что на валу выполнена торцевая упорная кольцевая поверхность, уплотнительное кольцо выполнено неразрезным, установлено во втулке по плотной посадке и поджато к торцевой упорной поверхности вала в осевом направлении гайкой, для которой на валу нарезана резьба, через прижимную втулку с моментом затяжки, обеспечивающим выбор осевых зазоров в соединении, уплотнительное кольцо выполнено из металла с температурным коэффициентом линейного расширения большим, чем у металла, из которого выполнены втулка и вал, с возможностью выбора зазоров в соединении при работе уплотнительного устройства в условиях воздействия высоких температур.
