торцовое уплотнение

Формула изобретения

Торцовое уплотнение, содержащее корпус, втулку, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими, радиально расположенными полостями со стороны основания, эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин, отличающееся тем, что внешние поверхности колец трения имеют конусообразную форму с углом наклона и выступают над поверхностью корпуса и втулки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

Известно торцовое уплотнение (а.с. СССР 2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, втулку, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания. Эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин.

Основным недостатком известного торцового уплотнения является то, что уплотняемая среда, находящаяся под давлением, проникнув в стык колец трения, за счет гидродинамического эффекта, стремится увеличить зазор в паре трения, что приводит к увеличению утечки уплотняемой среды.

Задача изобретения - уменьшить проникновение уплотняемой среды в стык колец трения.

Технический результат достигается тем, что внешние поверхности колец трения имеют конусообразную форму, с углом наклона , и выступают над поверхностью втулок, за счет конусности возникает дополнительное осевое усилие Fa= Fpsin, которое прижимает кольца друг к другу и уменьшает зазор в паре трения, где Fp - приведенное усилие от давления уплотняемой среды на внешнюю кромку колец трения.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося и вращающегося колец трения 1 и 2, внешние поверхности которых имеют конусообразную форму и их внешние кромки выступают над поверхностью корпуса 3 и втулки 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении, кольцо трения 1, установленое в корпусе 3, загерметизировано посредством вторичных уплотнений 5 и 6 и закреплено штифтами 7. Вращающееся кольцо 2 установлено во втулке 4 и загерметизировано вторичными уплотнениями 8 и 9. На торцовой поверхности кольца 2 выполнена кольцевая канавка 10, соединенная продольными каналами 11 с коническими радиально расположенными полостями 12, которые выполнены во втулке 4. Полости 12 закрыты шариками 13 при помощи пластинчатых пружин 14. Втулка 4 соединена с валом 15 посредством шпонки 16 и герметизируется вторичным уплотнением 17. Невращающееся кольцо трения 1 прижато к вращающемуся кольцу 2 нажимным элементом 18 через пружину 19.

Уплотнение работает следующим образом.

При остановленном вале 15 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 2 за счет их прижатия нажимным элементом 18 через пружину 19, а конические радиально расположенные полости 12 закрыты шариками 13 посредством пластинчатых пружин 14.

При вращении вала 15 вращается втулка 4 с кольцом трения 2. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 2 наружу и попадает в кольцевую канавку 10, далее, через продольные каналы 11, уплотняемая среда попадает в радиально расположенные полости 12. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 13, преодолевая упругость пружин 14, через образованые щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 14 шарики 13 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 12. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 12 и продольные каналы 11 в кольцевую канавку 10 и далее наружу.

Так как при проникновении в стык колец 1 и 2 уплотняемая среда, за счет гидродинамического эффекта, создает дополнительное давление на подвижное в осевом направлении кольцо 1, зазор в стыке увеличивается, что способствует просачиванию уплотняемой среды наружу. Уменьшение этого зазора осуществляется за счет того, что внешние поверхности колец трения выполнены конусообразной формы с углом наклона , контактируют основаниями конусов и выступают над поверхностью корпуса 3 и втулки 4. В результате чего при распределении давления p по периметру колец 1 и 2 возникает дополнительное осевое усилие Fa, которое прижимает кольца друг к другу и уменьшает зазор в паре трения. Величина осевой силы зависит от угла наклона внешних кромок колец трения ():

Fa=Fpsin,

где Fp - приведенное усилие от давления уплотняемой среды на внешнюю кромку колец трения.

Таким образом, усложняется проникновение уплотняемой среды в стык колец 1 и 2, что препятствует увеличению зазора в стыке и ведет к уменьшению утечки уплотняемой среды через торцовое уплотнение.