торцовое уплотнение

Формула изобретения

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее по меньшей мере пару уплотнительных колец, поджатых друг к другу поджимающим элементом, при этом одно из уплотнительных колец установлено неподвижно в корпусе, а другое расположено на валу с возможностью совместного вращения с ним, отличающееся тем, что поджимающий элемент выполнен, по меньшей мере, в виде пары постоянных кольцевых магнитов, изолированных от рабочей среды, обращенных одноименными полюсами друг к другу и расположенных в корпусе вместе с неподвижным уплотнительным кольцом или обращенных разноименными полюсами друг к другу и расположенных в корпусе и крышке вместе с неподвижными уплотнительными кольцами при использовании двух пар уплотнительных колец.

2. Торцовое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что изолирование полости расположения постоянных магнитов от рабочей среды при использовании пары уплотнительных колец осуществлено посредством гибкого элемента в виде сильфона из эластичного химически стойкого материала.

3. Торцовое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что изолирование полости расположения постоянных магнитов от рабочей среды при использовании двух пар уплотнительных колец осуществлено посредством вторичных уплотнений в виде эластичных колец.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнениям, в частности уплотнениям вращающихся валов для насосов при перекачивании химически активных, взрывоопасных и нейтральных веществ.

Известна конструкция сильфонного одноторцового уплотнения вращающихся валов, состоящая из неподвижного кольца, выполненного из карбида кремния, и подвижного, запрессованного в эластичный резиновый сильфон. Прижатие колец друг к другу осуществляется пружиной сжатия, находящейся в локализуемой среде. Торцы пружины упираются в металлические диски, обеспечивающие жесткость заделки сильфона и не допускающие его смятия от действия пружины (каталог фирмы John Crane, Великобритания, прилагается). Недостатком данной конструкции является то, что при перекачивании химически активных сред с течением времени диаметр проволоки пружины уменьшается, снижаются ее упругие свойства и соответственно снижается создаваемое усилие. Снижается надежность уплотнения.

Известна конструкция двухторцового уплотнения, состоящая из подвижного и неподвижного уплотнительных колец, поджимаемых друг к другу блоком пружин, размещенных неподвижно в корпусе (каталог фирмы Flowserve, США, прилагается). Недостатками данной разработки являются сложность конструкции в подборе пружин для обеспечения равномерности прижатия колец, большие линейные габариты узла уплотнения.

Известно двухторцовое уплотнение, имеющее многопружинный блок для создания прижимающего усилия в торцовых парах колец. Пружины расположены в выемках корпуса, вращающегося совместно с валом. Концы пружины упираются в диски, контактирующие с торцами колец (каталог фирмы Birgmann, Германия, прилагается). Недостатком данной конструкции является необходимость точного изготовления каждой пружины блока для обеспечения одинаковых упругих свойств, сложность подбора одинаковых по деформации при сжатии для обеспечения равномерности прижатия колец уплотнения, кроме того, эти пружины должны быть достаточно компактными для обеспечения небольших габаритов узла уплотнения.

Технической задачей данной разработки является повышение надежности и работоспособности уплотнения, упрощение настройки усилия прижатия колец торцового уплотнения, уменьшение габаритов. Настройка осуществляется за счет подшлифовки поверхности торца кольцевого магнита при комплектации магнитной пары колец постоянных магнитов или изменением расстояния между магнитами.

Данная задача решается с помощью торцового уплотнения вращающегося вала, содержащего по меньшей мере пару уплотнительных колец, поджатых друг к другу поджимающим элементом, при этом одно из уплотнительных колец установлено неподвижно в корпусе, а другое расположено на валу с возможностью совместного вращения с ним. Поджимающий элемент выполнен, по меньшей мере, в виде пары постоянных кольцевых магнитов, изолированных от рабочей среды, обращенных одноименными полюсами друг к другу и расположенных в корпусе вместе с неподвижным уплотнительным кольцом или обращенных разноименными полюсами друг к другу и расположенных в корпусе и крышке вместе с неподвижными уплотнительными кольцами при использовании двух пар уплотнительных колец. Изолирование полости расположения постоянных магнитов от рабочей среды при использовании пары уплотнительных колец осуществлено посредством гибкого элемента в виде сильфона из эластичного химически стойкого материала. Изолирование полости расположения постоянных магнитов от рабочей среды при использовании двух пар уплотнительных колец осуществлено посредством вторичных уплотнений в виде эластичных колец.

На фиг.1 изображено уплотнение в разрезе с изоляцией постоянных магнитов, соединенных гибким элементом и обращенных одноименными полюсами друг к другу, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на фиг.3 изображено уплотнение в разрезе, где постоянные магниты обращены разноименными полюсами друг к другу, изоляция которых от воздействия внешней среды осуществляется уплотнительными кольцами. На фиг.4 изображено уплотнение в разрезе с двумя парами уплотнительных колец и двумя парами кольцевых постоянных магнитов, обращенных одноименными полюсами друг к другу, изолированных от воздействия рабочей среды уплотнительными кольцами и дополнительно капсулированных.

Торцовое уплотнение содержит подвижное кольцо 1, вращающееся совместно с валом 2, неподвижное кольцо 3, постоянные кольцевые магниты 4, изолированные от рабочей среды и обращенные друг к другу одноименными полюсами (фиг.1, фиг.4) и разноименными полюсами (фиг.3), расположенные на расчетном расстоянии друг от друга для взаимодействия магнитных полей. Постоянные кольцевые магниты 4 капсулированы в сильфоне 5 (коррозионному воздействию не подвергаются), установлены вместе с неподвижными кольцами 3 в корпус 6 уплотнения (фиг.1). Постоянные магниты 4 изолированы от попадания нейтральной охлаждающей жидкости, которая подается на промывку подвижного 1 и неподвижного 3 колец (фиг.3) уплотнительным кольцом 7, а кольцо 8 не допускает утечки рабочей среды по валу в атмосферу. Неподвижные кольца 3 (фиг.3) и постоянные магниты 4, установленные разноименными полюсами друг к другу, фиксируются в корпусе 6 с помощью прижимного диска 9 крышки 10 и прижимного элемента 11. Подвижные 1 и неподвижные 3 кольца имеют вторичные уплотнения 12 в виде эластичных колец.

Торцовое уплотнение данной конструкции состоит из небольшого количества деталей. Подвижные кольца 1 и неподвижные кольца 3 выполнены из карбида кремния или углеграфита, постоянные магниты 4 изолированы от действия рабочей среды оболочкой из химически стойкого материала или вторичным уплотнением в виде колец 7, 8, 12, установленных в месте сопряжения металлических деталей. При использовании двух пар уплотнительных колец 1 и 3 (фиг.4) и двух пар постоянных кольцевых магнитов 4, обращенных одноименными полюсами друг к другу, постоянные кольцевые магниты 4 установлены в корпусе 6 и крышке 10, при этом изоляция полостей расположения постоянных кольцевых магнитов 4 обеспечивается уплотнениями 8 и 12, а также они капсулированы дополнительно в химически стойкую оболочку 13. Настройка усилия прижатия колец 1 и 3 торцового уплотнения производится за счет подшлифовки поверхности торца кольцевых магнитов 4 при комплектации магнитной пары или изменением расстояния между ними. Таким образом нивелируются погрешности усилий, создаваемых магнитами при отталкивании одноименными полюсами или притягивании разноименных полюсов на заданном расстоянии друг от друга. Постоянные магниты 4 способствуют поджатию неподвижного кольца 3 к подвижному кольцу 1, образуя герметичное надежное уплотнение.

Таким образом, данное торцовое уплотнение обеспечивает неизменность прижимающего усилия в течение всего срока эксплуатации торцового уплотнения, компактно и надежно.