Торцовое уплотнение вращающегося вала

пи 832193 ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспубликйо делам изобретений и атермтий(72) Авторы изобретения Р. М. Стародубов и Е. В. Шата ательскогоаЫКэстроения Дзержинский филиал Научно-исси конструкторского института химичес явитель(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛ Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся валов химических, бумагоделательных и других машин и аппаратов.Известны торцовые уплотнения вращающихся валов, включающие в себя подвижные и неподвижные кольца трения, а также установленную в камере гидрозатвора разгрузочную пяту 1).Однако известные конструкции торцовых уплотнений не обеспечивают осевого перемещения вала при сохранении условий нормальной работы торцового уплотнения, отключения в процессе работы гидродинамического воздействия подвижного кольца разгрузочной пяты, с целью исключения усилий распора и создания сил равновесия для подвижных элементов, установленных на вращающемся валу.Известно также торцовое уплотнение, включающее аксиально подвижную относительно вала и вращающуюся вместе с ним втулку, на одном конце которой с внешней стороны корпуса уплотнения установлен подшипник, неподвижная обойма которого свободно расположена в корпусе пружин,а на другом выполнен выступ для поджима подвижного кольца 2.Недостатками известного торцового уплотнения является неприменимость указанной конструкции для двойного торцового уплотнения, ограниченное перемещение вала, увеличение габаритов уплотнения по горизонтальной оси, что является недопустимым для быстроходных машин и аппаратов с консольным расположением валов (например, сепараторы, мельницы и др. ма шины), постоянная работа в процессе эксплуатации подшипника, в результате чего увеличивается мощность, потребляемая уплотнениями, наличие трения наружной обоймы подшипника по корпусу, шпонки и втулки вала по подвижному кольцу, что создает перекосы для колец трения и может привести к нарушению плоско-,паралдельного ориентирования контактных поверхностей колец трения.Цель изобретения - повышение надежщ ности и долговечности работы торцовых уплотнений.Указанная цель достигается благодарятому, что предлагаемое торцовое уплотнение832 снабжено гидродинамическим кольцом-насад кой, установленной на поджимном рабочем кольце трения, имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутреннюю часть полости гидроподпора с наружной его частью.Таким образом, предлагаемая конструкция, благодаря применению в работе подвижного гидродинамического кольца-насадка контактирующей с неподвижными кольцами или подшипниками и имеющего систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих полость уплотнения с полостями полутороидальной формы, выполненными в корпусе и крышке уплотнения, позволяет производить большие осевые перемещения вала при сохранении нормальной работоспособности торцового уплотнения. При смешении вала под действием сил трения насадка смешается до прикосновения контакта с подвижным кольцом или выполняющим его функцию подшипником, При остановке перемещающегося вала под действием сил, вызванных воздействием жидкости, поступаюшей из полости уплотнения через аксиальные и радиальные .каналы в полость полутороидальной формы, происходит отодвигание насадки, установленной на подвижном рабочем кольце трения, в нейтральное положение. В этом положении действие гидродинамических сил прекращается благодаря перекрытию радиальных каналов цилиндрической поверхностью корпуса и крышки и уплотнение работает по прямому назначению без дополнительных затрат мощности на трение.Дпя создания уравновешенной системы сил, действующих на подвижные элементы торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке поршню. Камера,.образованная внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью вала, сообщается с аппаратом через отверстие в поршне и втулке. При этом внутренний диаметр цилиндра, перемещающегося по поршню, равен внутреннему диаметру резинового кольца, уплотняюшего неподвижные кольца по корпусу уплотнения. Следовательно, обеспечивается независимость работы торцового уплотнения от больших осевых перемещений вала, а также увеличивается надежность и долговечность его работы.На фиг, 1 показано уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - узел контакта подшипников с подвижным кольцом.Уплотнение состоит из корпуса 1, скрепленного через прокладку 2 с крышкой 3. Внутри корпуса 1 и крышки 3 расположено подвижное кольцо 4, посаженное на втулку 5 через прокладку 6 и поджатое поршнем 7 через промежуточную втулку 8 к уступу втулки 5, установленной на валу 9 с жестко закрепленным на нем болтами 10 1934цилиндром 11, перемещающимся по поршню 7. На наружный диаметр подвижногокольца.4 жестко посажено гидродинамическое кольцо-насадка 12, Неподвижные рабочие кольца 13 пар трения, резиновые кольь ца 14, зафиксированы от проворота штифтами 15 и поджаты к подвижному кольцу4 пружинами 16, вставленными в корпус 1и крышку 3, в которых установлены такжекольца 17, выполненные из антифрикционного материала и контактируюшие насад 1 О кой 12, Штифт 18 установлен на валу ивходит в паз втулки 5. Герметизация штока 7 по втулке 5 и цилиндру 11 осуществляется резиновыми кольцами 19 и 20,а цилиндра по валу кольцом 21.Подвижное кольцо 4 взаимодействуетс подшипниками 22, которые могут бытьустановлены вместо колец 17. Подвижныеобоймы подшипников 22, контактирующиес насадкой 12, имеют уступ 23, В корпусе 1и крышке 3 имеются симметричные полос 20 ти а, выполненные тороидальными, дляснижения гидравлического сопротивления исообщающиеся с полостью уплотнения.Через зазоры в между кольцами 12 и 17,аксиальными г и радиальными д каналамив кольце 12, а также зазором е подвод иотвод охлаждающей и смазываюшей 1 запираюшей) жидкости осуществляетсячерез отверстия ж и Е. Сквозные отверстия ли м, выполненные во втулке 5 и поршне 7,соединяют полость и, образованную тыльзо ной стороной поршня и внутренней поверхностью цилиндра, с аппаратом. Это позволяет устанавливать втулку 5 на валу 9на резиновых кольцах.Уплотнение работает следующим образом,При вращении вала 9 с цилиндром 11происходит передача вращения черезштифт 18 втулке 5 с установленными наней подвижным кольцом 4, кольцом и насадкой 12, поршнем 7 и промежуточной4 О втулкой 8. К кольцу 4 с обеих сторон пружинами 16 и давлением запирающей жидкости, находящейся в полости уплотнения,поджимаются неподвижные рабочие кольца 13 пар трения. Среда из аппарата черезотверстия л во втулке 5 и м в поршне или45 по зазору между втулкой 5 и валом 9 поступает в полость и и оказываетдавление через тыльную сторону поршня 7на вращающиеся элементы торцового уплотнения, создавая равновесие сил относительно оси вращения, в результате чего,подвижное кольцо 4 находится в нейтральном положении и уплотнение работает бездополнительных нагрузок, вызываемых давлением среды в аппарате.Под действием случайных осевых нагруд зок, при перемещении вала 9 в осевом направлении, например влево, врашаюшиесяэлементы торцового уплотнения, учитываясилы трения втулки 5 по валу 9, сместятсяФормула изобретения 1. Торцовое уплотнение вращающегося вала, включающее подвижную относительно оси вала и вращающуюся вместе с ним втулку, неподвижные кольца пар трения, установленные в корпусе, и подвижные кольца, установленные на валу, контакт которых обеспечен упругими элементами, отличающееся тем, что, с целью обеспечения 30 35 влево до соприкосновения насадки 12 с кольцом 17 или 2 Ъ (фиг. 2) и вступит в контакт трения или качения. Далее вал 9 с цилиндром 11 перемещается по втулке 5. С целью отвода подвижного кольца 4 в нейтральное положение в насадке 12 (фиг. 2), жестко установленной на кольце 4, выполнена система аксиальных г и радиальных д каналов, соединя ющих внутренние части полости гидроподпора с наружными его частями. Под действием центробежных сил жидкости из цолости б через каналы гид1 ф нагнетается в полость а, создавая в ней избыточное по отношению к полости б давление, которое действует на торцовую поверхность насадки 12, отодвигает и возвращает ее в нейтральное положение. В ней тральном положении радиальные каналы перекрываются кольцевой перегородкой, образованной внутренней кольцевой поверхностью корпуса 1 и крышки 3. В результате чего, происходит уравновешивание осевых усилий и торцовое уплотнение работает по прямому назначению.При перемещении вала в обратном направлении механизм перемещений вала и элементов уплотнения, а также ориентирование подвижного кольца в нейтральном положении происходит аналогично описанному. независимости работы уплотнения от осевого перемещения вала, а также для увеличения надежности и долговечности его работы, оно снабжено насадкой, установленной на подвижном рабочем кольце трения, имеющем систему аксиальных и радиальных каналов, соединяющих внутренние части полости гидроподпора с наружными его частями, а в корпусе выполнена кольцевая перегородка, расположенная напротив радиальных каналов и разделяющая наружные части полости на две симметричные половины.2. Уплотнение по и. 1, отличающееся тем, что, с целью. создания уравновешенной системы сил, действующих на подвижные элементы торцового уплотнения, оно снабжено цилиндром, установленным на валу и перемещающимся по укрепленному на втулке поршню, при этом камера, образованная тыльной стороной поршня, внутренней поверхностью цилиндра и поверхностью вала сообщена с уплотняемой полостью через, отверстия в поршне и втулке.3. Уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что внутренний диаметр цилиндра, перемещающегося по поршню, равен внутреннему диаметру резинового кольца. уплотняющего неподвижные кольца по корпусу уплотнения.4. Уплотнение по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что неподвижные кольца, установленные в корпусе и крышке уплотнения, выполнены в виде подшипников качения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР305302, кл. Г 16 3 15/34, 971.2. Авторское свидетельство СССР41830, кл. Р 16 Э 15/34, 1974.832193 к г Хга к Составитель Ю. ва Техред А. Бойкас Тираж 1006 ВНИИ 1 И Государственного ко по делам изобретений и 13035, Москва, Ж - 35, Раушс иал ППП хПатент, г. Ужгородедактор В. Еремееаказ 302 Э/21 Королев Корректор Ю.Макаренко Подписное митета СССРоткрытийая наб., д. 4ул. Проектн