торцевое уплотнение

Формула изобретения

Двойное торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее два охватывающих вал неподвижных кольца трения и размещенные на валу между последними два подвижных кольца, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения и уплотненных относительно вала резиновой манжетой, отличающееся тем, что взаимодействующая с резиновой манжетой торцевая поверхность нажимной шайбы выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты, взаимодействующая с нажимной шайбой, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, причем в поперечном сечении угол между образующими конических поверхностей нажимной шайбы больше, чем угол между образующими конических поверхностей резиновой манжеты, а другая торцевая сторона нажимной шайбы выполнена с кольцевым углублением, в которое уперты пружины, установленные вокруг вала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов.

Известно торцевое уплотнение, содержащее подвижное и неподвижное кольца пары трения, причем подвижное кольцо трения связано с обоймой, закрепленной на валу, и подпружинено относительно обоймы, а между последней и подвижным кольцом помещена нажимная обойма с поводками, кинематически связанная с подвижным кольцом и обоймой поводками, помещенными в шлицевые обоймы (см. авторское свидетельство SU, №731152, кл. F16J 15/34, опубл. 30.04.80).

Однако в данной конструкции торцевого уплотнения вращающееся фрикционное кольцо подвижного кольца трения помещено в штампованную обойму, имеющую удлиненные поводки, отштампованные вместе с обоймой. Такая конструкция имеет сравнительно невысокую надежность, что связано с тем, что отштампованные вместе с обоймой поводки выполнены из тонкого листового материала и поэтому обламываются при эксплуатации уплотнения, выводя последнее из строя. Кроме того, необходимость выполнения обоймы методом глубокой штамповки и последующая механическая обработка обоймы ведут к повышению стоимости изготовления торцевого уплотнения, а большая масса вращающихся частей может привести к увеличению вибраций и снижению ресурса торцевого уплотнения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является двойное торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее два охватывающих вал неподвижных кольца трения и размещенные на валу между последними два подвижных кольца трения, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения и уплотненных относительно вала резиновой манжетой (см. патент RU №2136995, кл. F16J 15/34, опубл. 10.09.1999).

Описанное выше торцевое уплотнение имеет более высокую надежность работы, однако и в этой конструкции торцевого уплотнения использовано много профилированных деталей, а на валу необходимо выполнить несколько продольных пазов, в которых должны быть размещены горизонтальные параллельные участки поводков, что усложняет сборку и эксплуатацию торцевого уплотнения и приводит к снижению надежности его работы.

Задача изобретения - упрощение конструкции торцевого уплотнения.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является повышение надежности торцевого уплотнения.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что двойное торцевое уплотнение вращающегося вала содержит два охватывающих вал неподвижных кольца трения и размещенные на валу между последними два подвижных кольца, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения и уплотненных относительно вала резиновой манжетой, при этом взаимодействующая с резиновой манжетой торцевая поверхность нажимной шайбы выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты, взаимодействующая с нажимной шайбой, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, причем в поперечном сечении угол между образующими конических поверхностей нажимной шайбы больше, чем угол между образующими конических поверхностей резиновой манжеты, а другая торцевая сторона нажимной шайбы выполнена с кольцевым углублением, в которое уперты пружины, установленные вокруг вала.

Для решения поставленной задачи конструкция двойного торцевого уплотнения выполнена из однотипных простых в изготовлении деталей. Выполнение конструкции торцевого уплотнения в виде симметричной самоустанавливающейся конструкции позволило выполнить поводок в виде плоской детали, закрепленной по центру на зафиксированной относительно вала обойме. Размещение между нажимными шайбами нескольких пружин, размещенных вокруг вала, позволяет повысить надежность работы уплотнения, поскольку выход из строя одной пружины не приведет к разгерметизации уплотнения и нарушению его работы. Кроме того, пружины являются дополнительными поводками, через которые выравнивают усилие, передаваемое поводком, подвижным кольцам как в осевом, так и в окружном направлениях, что позволяет дополнительно повысить надежность работы торцевого уплотнения. Поскольку торцевая поверхность нажимной шайбы выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты, взаимодействующая с нажимной шайбой, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, достигается самоцентрирование нажимной шайбы относительно резиновой манжеты. Выполнение в поперечном сечении угла между образующими конических поверхностей нажимной шайбы больше угла между образующими конических поверхностей резиновой манжеты позволяет повысить надежность уплотнения вала резиновой манжетой за счет направленного в радиальном направлении расширения резиновой манжеты при ее сдавливании под действием пружин, которые установлены между нажимными шайбами.

На фиг.1 представлен общий вид описываемого уплотнения и на фиг.2 - вид I на фиг.1 (увеличен).

Двойное торцевое уплотнение вращающегося вала содержит два охватывающих вал 1 неподвижных кольца трения 2 и размещенные на валу 1 между последними два подвижных кольца 3, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения 2 и уплотненных относительно вала 1 резиновой манжетой 4. Между подвижными кольцами 3 на валу 1 установлена обойма 5, зафиксированная от проворота относительно вала 1 посредством установленного в обойме 5 подпружиненного штифта 6, выходной конец которого расположен в выполненном на валу 1 пазу. Резиновые манжеты 4 установлены каждая в своем в подвижном кольце трения 3, снабженном с открытого торца нажимной шайбой 7. Взаимодействующая с резиновой манжетой 4 торцевая поверхность нажимной шайбы 7 выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты 4, взаимодействующая с нажимной шайбой 7, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, причем в поперечном сечении угол между образующими конических поверхностей нажимной шайбы 7 больше, чем угол между образующими конических поверхностей резиновой манжеты 4, а другая торцевая сторона нажимной шайбы 7 выполнена с кольцевым углублением, в которое уперты пружины 8, установленные вокруг вала 1. На обойме 5 закреплен поводок 9 для передачи крутящего момента от вала 1 к подвижным кольцам трения 3. Концы поводка 9 вставлены в выполненные в подвижных кольцах 3 углубления. Штифт 6 подпружинен посредством охватывающей обойму 5 пружинной проволоки 10, концы которой зафиксированы в обойме 5.

Уплотнение работает следующим образом.

Вращение вала 1 через обойму 5 и поводок 9 передается подвижным кольцам трения 3. Пружинами 8 подвижные кольца 3 удерживаются на своих местах и прижимаются каждое к своему неподвижному кольцу трения 2, предотвращая утечки через торцевое уплотнение. Утечки вдоль поверхности вала 1 предотвращаются резиновыми манжетами 4, которые прижимаются к валу 1 и подвижным кольцам трения 3 пружинами 8 через нажимные шайбы 7.

Настоящее изобретение может быть использовано в машиностроении, нефтедобывающей и газодобывающей промышленности, в насосах, турбинах и других видах машин, где требуется обеспечить герметичность между вращающимся валом и неподвижными элементами, например корпусом насоса или турбины.