Опорно-уплотнительный узел

Комитет Российской Федерац по патентам и товарным зна ИЗОБРЕТЕН(71) Индивидуальное семейное предприятие(73) Индивидуальное семейное предприятие(87) Использование: в уплотнениях насосов. Сущность изобретения: опорно-уплотнительный узелсодержит вал, опирающийся на концевые опоры,плавающее торцовое уплотнение. Опора установлена в стакане корпуса насоса. Опора выполнена из ОПИСАНК ПАТЕНТУ(19) ЗШ С 11) 2002149 С 1С 51) 5 Г 16 Л 15 34 наружной и внутренней обоймах подшипника Внутренняя обойма выполнена со срезами торцевых поверхностей под углом 45. Обоймы и контактные кольца выполнены из силицированного графита Вращающееся кольцо установлено в аксиальноподвижной втулке с удлиненной юбкой. Юбка под - жата пружиной посредством регупировочной гайки. Наружная обойма установлена в стакане по предварительно напряженной посадке на сжатие. Внутренняя обойма поджата металлическими кольцами. На юбке установлена резиновая манжета с ворот-: ником. Вокруг вала установлена концентрично защитная втулка. 4 зп ф-лы,1 ил.Изобретение относится к области насосостроения, в частности к опорно-уплотнительным узлам насосов, элементы которых выполнены из силицированного графита, преимущественно используемых в нефтя ной промышленности.Известен уплотнительный узел, содержащий корпус насоса с приемным и выходным патрубками, опирающийся на концевые опоры вала, торцевое уплотне ние.Недостатком известного устройства является низкая надежность при работе в аг. рессивных средах.Известно устройство опорно-уплотни тельного узла насоса, содержащего корпус насоса с приемным и выходным патрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опоры, находящиеся в масле или консистентной смазке, концевые уплотне ния вращающегося вала в виде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невращающееся контактные кольца пары трения, поджатые друг к другу подвижным упругим элементом, карманы утечек для обеспечения приема жидкости и отвода ее в беэнапорную емкость.Недостатком известного устройства является низкая надежность элементов конструкции узла эа счет малого предела З 0 прочности материала силицированного.графита при растяжении и изгибе и низкой ударной вязкости, из которого выполнены опоры подшипники качения или скольжения и кольца пары трения. Поэтому силици- З 5 рованный графит, обладающий высоким пределом прочности при сжатии 411,9 МПа и коэффициентом трения 0,04, до настоящего времени не нашел широкого применения в насосах. 40Целью изобретения является создание опорно-уплотнительного узла экологически чистого насоса с элементами из спеченного высокопрочного материала - силицированного графита (СГ - ПТУ 48-20-89 - 90) с повы щенной надежностью эксплуатации эа счет специального способа крепления этих элементов узла.Поставленная цель достигается тем, что в опорно-уплотнительном узле, преимуще ственно насоса, содержащем корпус насоса с приемным и выходным патрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опорынаходящиеся в масле или консистентной смазке, концевые уплотнения 55 вращающегося вала в аиде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невращающееся контактные кольца пары трения, поджатые друг к другу поджимным упругим элементом, карманы утечек для обеспечения приема жидкости и отвода ее в безнапорную емкость, в корпусе насоса установлен стакан, в котором размещена концевая опора, сообщенная с рабочей полостью насоса, уплотненная резиновыми уплотнительными кольцами, а с приемной стороны насоса последовательно с концевой опорой в стакане расположено торцевое уплотнение, выполненное плавающим, причем концевая опора выполнена из наружной и внутренней обойм подшипника и наружная обойма посажена в стакан по предварительно напряженной посадке,на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана, а внутренняя обойма подшипника выполнена со срезом торцовых поверхностей под углом 45 в форме усеченного конуса и закреплена на валу посредством поджимных металлических колец, выполненных с ответной торцевым поверхностям внутренней обоймы поверхностью, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, подшипники и контактные кольца пары трения выполнены из силицированного графита.При этом в корпусе торцевого уплотнения установлена аксиально-подвижная втулка с удлиненной юбкой, в которой закреплено невращающееся контактное кольцо пары трения, а на валу установлена гладкая рубашка с упорным кольцом для закрепления в нем вращающегося контактного кольца пары трения, причем поджимная пружина выполнена с большим ходом, установлена со стороны юбки аксиально-подвижной втулки и поджата установленной в корпусе торцевого уплотнения регулировочной гайкой, Концентрично валу установлена для защиты от агрессивной среды защитная втулка, уплотненная по наружной поверхности уплотнительными элементами относительно удлиненной юбки и регулировочной гайки. При этом между корпусом торцевого уплотнения и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета с воротником, посаженная свободно по наружной поверхности последней и направленная воротником в сторону пары трения,В ме.те сопряжения с защитной втулкой на задней части удлиненной юбки выполнен выступ с кольцевой канавкой для размещения упдотнительного элемента и на внутренней поверхности регулировочной гайки также выполнена кольцевая канавка для размещения уплотнительного элемента. Манжета с воротником установлена в выполненной на внутренней поверхности корпуса торцового уплотнения кольцевой канавке. Гладкая рубашка с упорным кольцом выполнена разрезной. Поджимное ме 20021495 10 15 20 30 35 40 50 таллическое кольцо со стороны рабочей полости насоса выполнено в виде гайки, смещенной к центру рабочей полости,На чертеже изображен опорно-уплотнительный узел насоса в разрезе,Опорно-уплотнительный узел, преимущественно насоса, содержит вал 1, на котором установлена монтажная гайка 2, выполняющая функцию поджимного металлического кольца, Монтажная гайка 2 поджимает внутреннюю обойму 3 подшипника концевой выносной опоры вала 1. Наружная обойма 4 подшипника охватывает внутреннюю обойму 3 подшипника, при этом концевая опора поджата с другой стороны другим поджимным металлическим кольцом 5. Между поджимными металлическими кольцами и внутренней обоймой 3 подшипника установлены резиновые уплотнительные кольца в виде уплотнительного компенсатора 6 осевых ударных нагрузок. Концевые опоры находятся в масле или консистентной смазке. Концевое уплотнение вращающегося вала расположено последовательно за опорой и выполнено в виде плавающего торцевого уплотнения. Вращающееся контактное кольцо 7 пары трения расположено со стороны опоры. Аксиально-подвижная втулка 8 с удлиненной юбкой расположена в корпусе 9 торцевого уплотнения, выполненного со ступенчатой внутренней расточкой, в которой также расположена поджимная пружина 10, выполняющая функцию поджимного упругого элемента. Поджимная пружина 10 поджата торцом поджимной регулировочной гайкой 11. На валу 1 также установлена гладкая рубашка с упорным кольцом 12, в котором закреплено вращающееся контактное кольцо 7 пары трения. Гладкая рубашка зафиксирована на валу 1 гайкой 13 вала. Корпус 9 торцевого уплотнения поджат поджимным фланцем 14, Вокруг вращающегося вала 1 для защиты от агрессивной среды концентрично установлена защитная втулка 15. Поджимной фланец 14 установлен на болтах крепления 16.Для крепления наружной обоймы 4 подшипника стакан 17 установлен в корпусе 18 насоса с приемным и выходным патрубками. Наружная обойма 4 подшипника посажена в стакан 17 по предварительно напряженной посадке на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана 17,Внутренняя обойма 3 подшипника выполнена со срезом торцевых поверхностей (торцев) под углом 45 О в форме усеченного ,конуса, Торцевые поверхности поджимных металлических колец выполнены с ответной поверхностью торцевым поверхностям внутренней обоймы 3 подшипника. Концевая выносная опора сообщена с рабочей полостью насоса, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, а с приемной стороны насоса последовательно с концевой опорой в стакане расположено плавающее торцевое уплотнение.Невращающееся контактное кольцо 19 пары трения торцевого уплотнения установлено в гнезде аксиально-подвижной втулки 8. Подшипники (выносные концевые опоры) и контактные кольца 7, 19 пары трения выполнены из силицированного графита, Поджимная пружина 10 выполнена с большим ходом и расположена со стороны торца удлиненной юбки.Вращающееся и невращающееся контактные кольца 7, 19 пары трения уплотненных соответственно относительно упорного кольца и аксиально-подвижной втулки уплотнительными вторичными элементами 20, 21, Вторичными эти элементы являются потому, что выполняют функцию статических уплотнений, а пара трения является основным уплотнением,Между корпусом 9 торцевого уплотне-. ния и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета 22 с воротником, Резиновая манжета 22 посажена свободно по наружной поверхности юбки и направлена воротником в сторону пары трения. Резиновая манжета 22 расположена в кольцевой канавке на внутренней поверхности корпуса 9 торцевого уплотнения, За резиновой манжетой 22 в направлении от пары трения установлены дополнительные уплотнения в виде дополнительного уплотнительного кольца 23 для обеспечения лучшей центрации аксиально-подвижной втулки 8 при возможных,биениях вала и его колебаниях во время работы насоса.В месте сопряжения с защитной втулкой 15 на задней части удлиненной юбки выполнен выступ с кольцевой канавкой, в которой расположено уплотнительное кольцо 24. На внутренней поверхности регулировочной гайки 11 также выполнена кольцевая канавка и в ней размещено уплотнительное кольцо 25, Регулировочная гайка 11 после регулировки контактного усилия в паре трения застопорена болтом(на чертеже изображение стопорения отсутствует), Между поджимным фланцем 14 и торцом стакана 17 установлено уплотнение 26 для герметизации этого места стыка Для улучшений монтажных и демонтажных работ при эксплуатации устройства гладкая рубашка с упорным кольцом 12 выполнена разрезной. Поджимное металличе2002149 янно находится в замкнутом состоянии под 30 действием поджимнай пружингя 10, абладаюгцей большим ходом, Для создания смазочно-ахлажпаэщей циркуляции жидкости длл опар-подшипников часть жид(ости, когорая падается в приемный трубопровод насоса, направляется для смазки и охлаждения 35 подшипников, а также трущихся контактных колец 7, 19 пары трения плавающего торцевого уплотнения и после этого эта часть жидкости возвращается на прием насоса, непосредственна в его полость.Надежность эксплуатации устррйства можно обьяснить гакже особым способ закрепления опгры, Внутренняя обойма 3 падшипни(а садтся на вал 1 па свободной посадке, но за счет уплатнительнаго ком(56) Авторское свидетельство СССР И. 1145193, кл, Е 16 Е 1534,Майер 3, Торцовое уплотнение. М,: Машинасгроение, 1978, с. 259. Формула изобретения1. ОПОРНО-УПЛОТгИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ,ема жидкости и отвода ее в безнапорную емкость, ( гличаащийся тем, что в корпусе насоса установген стакан, в котором раэпреимущественна насоса. садеркащий 50 мещена концевая опора, сообщенная с ракорпус насоса с приемным и выходным бачей полостью насоса, уплотненная резиновыми уплотнительными кольцами, а с приемной стороны насоса последовапатрубками, вал, опирающийся на концевые выносные опоры, находящиеся в масле или консистентнай смазке, концевые 55 тельно с концевой опорой в стаане расположено торцевое уплотнение, выполненное плавающим, причем концеуплотнения вращающегося вала в виде торцевого уплотнения, включающего корпус, вращающееся и невравакщееся конвая опора выполнена из наружной и внуттактные кольца пары трения, поджатые друг к другу поджимным упругим элемен- ренней обойм подшипника, наружная том, карманы утечек для обеспечения при- обойма посажена в стакан по предвариское кольцо со стороны рабочей полости насоса, выполненное в виде гайки смещено к центру рабочей полости, Поджимная пружина. которая предопределяет работу торцевогоо уплотнения и всего агрегата в целом, располагается в данной конструкции в замкнутой полости, т,е, полностью изолированной от влияния агрессивной среды, Регулировочная гайка 11 соединена с корпусом 9 торцевого уплотнения резьбой по поверхности большей ступени расточки корпуса 9, В устройстве также предусмотрены карманы для утечек, обеспечивающие прием просочившейся жидкости и отвод ее в беэнапарную емкость,Работает опорно-уплотнительный узел следующим образом.Во время работы уплотнительный узел обеспечивает уплотнение уплатняемай полости насоса от выхода рабочей ,агрессивной среды) через уплотнение. За счет того, чта паджимнае металлическое кольцо, выполненное в видс гайки, смещено к центру вала 1, само уплотнение также смещается к центру массы насосачто паьышает надежность эксплуатации насоса и устранение некелательных явлений. Пара трения пгавающего торцевого уплотнения посто 5 10 15 20 25 пенсатора 6 осевых ударных нагрузок и скосов торцевых поверхностей обоймы создается предварительно напряженное состояние этой обоймы, поскольку материал внутренней обоймы 3 подшипника имеет предел прочности на растяжение, Преимущества данного матеоиала обоймы при такам ее закреплении заключается в том, что он является самосмазывающимся и может работать на сухом трении, поскольку имеется наличие свободного графита,При этом дополнительно для улучшений работы опор на наружной обойме 4 подшипника на противоположных сторонах выполнены два канала для создания во время работы жидкостного клина, С целью обеспечения надежной работы силицированного графита СГ - П (материала элементов конструкции) при ударных нагрузках наружная обойма 4 подшипника посажена в металлический стакан 17 по предварительно напряженной посадке на сжатие с допуском Т 7 (-0,131 -0,171) с обязательным предварительным нагревом металлического стакана, Также можно отметить, что плавание торцевого уплотнения во время работы насоса предопределено выполнением аксиальноподвижной втулки 8 с удлиненнай абкой, что позволяет ей свободно перемещаться и обеспечивать постоянный надежный контакт трущейся пары трения не зависимо от величины износа дисков системы гидроразгрузки и осевого разбега ротора (вала), Во время работы торцевого уплотнения его рабочие органы полностью защищены от контакта с агрессивной средой, Резиновая манжета 22 с воротником при работе вступаег в контакт с защищенной поверхность,арезьбовое соединение и поджимная пружина защищены защитной втулкой 15,2002149 4, Узел по п.1, отличающийся тем, чтогладкая рубашка с упорным кольцом выполнена разрезной.25 5, Узел по п,1, отличающийся тем, чтоподжимное металлическое кольцо со стороны рабочей полости насоса выполнено в виде гайки, смещенной к центру рэбочейполости,30 эктор А,Бер Составитель А,КасаткинТехред М.Моргентал Корректор М.Мэксимишине каэ 316 Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород гарина, 10 тельно напряженной посадке на сжатие с обязательным предварительным нагревом стакана, а внутренняя обойма подшипника выполнена со срезом торцевых поверхностей под углом 45 в форме усеченного конуса и закреплена нэ валу посредством поджимных металлических колец, выполненных с поверхностью, ответной торцевым поверхностям внутренней обоймы, сторона нагнетания насоса выполнена герметично, подшипники и контактные кольца пары трения выполнены из силицированного графита, при этом в корпусе 1 орцевого уплотнения установлена аксиэльно-подвижная втулка с удлиненной юбкой, в. которой закреплено невращающееся контэктное кольцо пары трения, а на валу устэновленэ гладкая рубашка с упорным кольцом для закрепления в нем вращающегося контактного кольца пары трения, причем поджимнэя пружина выполнена с большим ходом, установлена со стороны юбки аксиэльно-по-. движной втулки и поджата установленной в корпусе торцевого уплотнения регулировочной гайкой, а концентрично валу установлена для защиты от агрессивной среды защитная втулка, уплотненная по наружной поверхности уплотнительными элементами относительно удлиненной юбки и регулировочной гайки, при этом междукорпусом торцевого уплотнения и удлиненной юбкой установлена резиновая манжета с воротником. посаженная свободно по5 наружной поверхности последней и направленная воротником в сторону парытрения.2. Узел по п.1, отличающийся тем, что вместе сопряжения с защитной втулкой на10 задней части удлиненной юбки выполненвыступ с кольцевой канавкой для размещения уплотнительного элемента и нэ внутренней поверхности регулировочной гайкитакже выполнена кольцевая канавка для15 размещения уплотнительного элемента,3, Узел по пп,1 и 2, отличающийся тем,что манжета с воротником установлена ввцполнвнной нэ внутренней поверхностикорпуса торцевого уплотнения кольцевойкэнавке,