Двустороннее торцевое уплотнение

19) КС (1 Ц 5 Ц 5 Г 16 Л 15 3 869 Комитет Российской Федераци 1 по патентам и товарным знакам ИЗОБРЕТЕНИЯ ПАТЕН(71) Центральное конструкторское бюро машиностроения(73) Центральное конструкторское бюро машиностроения(54) ДВУХСТОРОННЕЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ(57) Использование: в механических уплотненияхвращающихся валов высокооборотных машин.Сущность изобретения: на валу плотно установленовращающееся кольцо трения, на оба торца которого опираются два невращающихся кольца трения,закрепленные на внутренних буртах двух обойм, Состороны внешних буртов каждой обоймы выполнены открытые осевые прорези с образованием ГЬ ОНИ САНИ образных выступов, которые размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением внешних буртов в сторону невращающегося кольца трения. Распорные пружины размещены между двумя сепараторами, выполненными в виде опорных полуколец, а последние установлены между внешними буртами обойм. Элементы уплотнения размещены в корпусе с крышками, уплотненными вторичными уплотнительными элементами Обоймы неподвижно связаны с корпусом посредством фиксатора Жесткая связь двух обойм между собой и с корпусом исключает возможность появления крутильных колебаний обойм с закрепленными в них невращающимися кольцами трения относительно вращающегося кольца трения в плоскости его вращения, что повышает надежность уплотнения. Узел уплотнения имеет малые осевые габариты и относительно простую конструкцию. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 И;обретение относится к механическим уплотнениям вращающихся валов и предназначено для уплотнения вала высокооборотной машины при повышенных требованиях к осевым габаритам уплотнительного узла.Известно сдвоенное торцовое уплотнение, содержащее вращающееся вместе с валом кольцо трения, к обоим рабочим торцам которого пружинами поджаты невращающиеся кольца трения, установленные аксиально подвижно в корпусе.Данное уплотнение имеет увеличенные осевые габариты ввиду наличия двух пружинных механизмов, расположенных по оси уплотнительного узла по обе стороны вращающегося кольца трения.Известно также .торцовое уплотнение вала, содержащее укрепленное неподвижно в корпусе невращающееся кольцо трения и вращающееся кольцо трения, установленное в аксиально подвижной обойме, уплотненной относительно вала и охватывающей упругий элемент, контактирующий с внутренним буртом обоймы, который смещен в сторону неподвижного кольца трения,.Вданном торцовом уплотнении вместе . с валом вращаются обойма с кольцом трения и упругий элемент, что в высокооборотных машинах действие инерционных сил может вызвать повышенные деформации обоймы и раскрытие стыка колец трения.Наиболее близким к изобретению является двухстороннее торцовое уплотнение, содержащее установленные в корпусе две аксиально подвижные обоймы в виде упругих уплотнительных диафрагм с шайбами, в которы: закреплены невращающиеся кольца трения, взаимодействующие с расположенным между ними вращающимся кольцом трения, плотно установленном посредством втулок на валу, цилиндрическую пружину сжатия, установленную между двумя кольцевыми сепараторами, охватывающими по периферии кольца пар трения и соединенными с крючками противолежащих шайб,В данном уплотнении обе обоймы, сепараторы и пружина сжатия являются не- вращающимися элементами, а узел в целом имеет уменьшенные осевые габариты, Однако наличие в уплотнении шарнир-.ных и упругих элементов (диафрагм) в соединениях сепараторов с обоймами и обойм с корпусом снижает надежность работы уплотнения из-за возможности появления крутильных колебаний невращающикся колец трения относительно вращающегося кольца трения в плоскости его вращения. Для высокооборотныхмашин, работающих с текучими средами, важным является не только надежная работа механического уплотнения вала, но и в ряде случаев предьявляются повышенные требования к осевым габаритам уплотнительного узла.Цель изобретения заключается в повышении надежности двухстороннего торцового уплотнения вала машины, например высокооборотного центробежного компрессора, путем исключения неустойчивой работы пар трения, вызываемой крутильными колебаниями колец трения в плоскости вращения при относительно простой конструкции и малых осевых габаритах уплотнительного узла.Это достигается благодаря тому, что в двухстороннем торцовом уплотнении, содержащем установленные в корпусе в двух аксиально подвижных обоймах, невращающиеся кольца трения, опирающиеся рабочими торцами на соединенное с валом вращающееся кольцо трения, вторичные уплотнительные элементы и распорные пружины, расположенные между двумя кольцевыми сепараторами, охватывающими по периферии пары трения и связанными с обоймами, каждая обойма выполнена с двумя торцевыми буртами - внутренним и внешним, на внутреннем бурте закреплено невращающееся кольцо трения, а со стороны внешнего бурта в торце обоймы выполнены открытые осевые прорези с образованием Г-образных выступов с шириной, не превышающей ширину прорезей, при этом выступы каждой обоймы размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением в сторону установленного в обойме невращающегося кольца трения, а распорные пружины размещены с сепараторами между внешними буртами обойм. Для удобства монтажа распорных пружин кольцевые сепараторы выполнены в виде опорных полуколец. Выполнение осевых прорезеи с образованием Г-образных выступов на торцах обойм со стороны их внешних буртов позволяет при сборке узла уплотнения разместить в прорезях Г-образные выступы со смещением последних в сторону противолежащих невращающихся колец трения, а распорные пружины установить между внешними буртами обойм, что обеспечивает уменьшение осевых габаритов уплотнительного узла, Такое соединение обойм между собой практически устраняет их подвижность друг относительно друга в плоскости, перпендикулярной оси вращения вала ге. эа счет достаточной жесткости соединения обойм в тангенциальном напри,ленин нск 2004869(56) Патент США Йг 4721311,кл, Р 16,1 15/38, 1988.45 Авторское свидетельство СССРМ 1242672, кл. Р 16 1 15/34, 1986.Авторское свидетельство СССРМ 537209, кл, Р 16,1 15/34, 1976. Формула и зоб рете н ия,ные между двумя кольцевыми50сепараторами, охватывающими по перифе1, ДВУСТОРОННЕЕ ТОРЦЕВОЕ УП-рии пары трения и связанными с обойма- ЛОТНЕНИЕ, содержащее установленные в ми, отличающееся тем, что каждая обойма корпусе в двух аксиально подвижных обой выполнена с двумя торцевыми буртами -, мах невращающиеся кольца трения, опи- внутренним и внешним, причем на внутрающиеся рабочими торцами на реннем бурте закреплено невращаю цееся вращающееся кольцо трения, соединенное кольцо трения, а со стороны внешнего бурс валом, вторичные уплотнительные эле- та в торце обоймы выполнены открытые менты и распорные пружины, расположен- осевые прорези с образованием Г-образлючаются крутильные колебания обойм с невращающимися кольцами трения относительно вращающегося кольца трения, что предотвращает неустойчивую работу узла уплотнения и повышенный износ колец трения, Упрощение конструкции узла уплотнения вала в изобретении достигается за счет уменьшения числа составляющих элементов и более простой его сборке. Последнему способствует также выполнение кольцевых сепараторов в виде опорных полуколец.На фиг.1 изображен меридиональный разрез уплотнения; на фиг.2 - фрагмент вида сверху на соединение обойм (распорные пружины и опорные полукольца не показаны).В двухстороннем торцовом уплотнении . на валу 1 при помощи несущей втулки 2 плотно установлено вращающееся кольцо трения 3, на оба торца которого опираются невращающиеся кольца трения 4, закрепленные на внутренних буртах 5 обойм 6. На торцах каждой из обойм 6 со стороны их внешних буртов 7 выполнены открытые осевые прорези 8 с образованием Г-образных выступов 9, имеющих ширину, не превышающую ширину прорезей. Выступы 9 каждой обОймы размещены в прорезях 8 противолежащей обоймы со смещением внешних буртов 7 в сторону невращающегося кольца трения 4. Между внешними буртами 7 установлены распорные пружины 10, прижимающие кольца трения 4 к вращающемуся кольцу трения 3, Пружины размещены между двумя сепараторами 11, выполненными в виде опорных полуколец. Комплект элементов уплотнения размещен в камере корпуса 12 с крышками 13, уплотненными относительно обойм 6 вторичными уплотнительными элементами 14. В корпусе 12 предусмотрены каналы 15 для циркуляции охлаждающей среды (на фиг,1 показан один канал), Для предотвращения поворота обойм 6 относительно корпуса 12 в крышках 13 установлены фиксаторы 16, связанные с обоймами 6, а втулка 2 зафиксирована на валу гайкой 17.При сборке уплотнительного узла на несущую втулку 2 плотно устанавливают вра щающееся кольцо трения 3, по обе стороны которого размещают обоймы 6 с закрепленными на их внутренних буртах 5 невращающимися кольцами трения 4, при этом 5 Г-образные выступы 9 каждой из обойм вводят в прорези 8 противолежащей обоймы до упора колец трения 4 во вращающееся кольцо трения 3. Пакеты распорных пружин 10, установленных между колукольца ми 11 сепараторов, предварительносжимают и размещают между внешними буртами 7 обойм, Втулку 2 с упомянутыми элементами устанавливают на шейку вала 1 и фиксируют гайкой 17, после чего за крепляют на корпусе крышки 13 с фиксаторами 16 и вторичными уплотнительными элементами 14.Во время работы машины вместе с валом 1 вращаются втулка 2, гайка 17 и кольцо 20 трения 3. При взаимодействии рабочих торцов колец трения 3 и 4 возникает момент трения, который передается на корпус 12 через обоймы 6 и фиксатор 16. Поскольку между обоймами 6 и между корпусом и 25 обоймами обеспечена жесткая связь в тангенциальном направлении, то практически исключается возможность появления крутильных колебаний обойм с закрепленными на них невращающимися кольцами трения 30 относительно вращающегося кольца тренияв плоскости его вращения, что повышает надежность уплотнения, так как устраняется дополнительный фактор, вызывающий повышенный износ колец трения и неустой чивые режимы работы уплотнения, Торцовое уплотнение, кроме того, при малых осевых габаритах имеет по сравнению с прототипом более простую конструкцию, а технология его изготовления, сборки и регу лировки не имеют принциплальных трудностей,. федорова Корректор Л фи Заказ 339 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 й комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 рои датель анно ных выступов обойм шириной, не превышающей ширину прорезей, при этомвыступы каждой обоймы размещены в прорезях противолежащей обоймы со смещением в сторону невращающегося кольца трения, а распорные пружины размещены с сепараторами между внешними буртамиобойм.2. Уплотнение по п.1, отличающеесятем, что кольцевые сепараторы выполненыв виде опорных полуколец.