Торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением

(51) М. КлР 16 У 15/34 с присоединением заявки М 1 Ъсударстааиай каиитет ььСР ао делам изобретения н открытий(088.8) Дата опубликования описания 15.12.79(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА В АППАРАТАХ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть применено для уплотнения валов в оборудовании физико-химическихпроцессов, работающих под давлением.Известны торцовые уплотнения, включающиеУ1 5 комплекты рабочих элементов, каждый из кото. рых содержит углеграфитовое кольцо скольжения, металлическое кольцо и упругие уплотненные кольца 11. 0Такое торцовое уплотнение не обеспечивает требуемой герметичности при работе аппарата под высоким давлением по следующим поичинам: фиксированное положение углеграфитовых колец в обоймах от проворачивания не позво.15 ляет автоматически устранять перекосы, возни. кающие лри износе колец скольжения комплекта рабочих элементов, пара трения при этом раскрывается, нарушается герметичность; упругие кольца круглого сечения под действием26 высокого давления выдавливаются в зазоры и разрушаются; установка пружин, действующих непосредственно на комплект рабочих элементов, осложняет динамическую балансировку торцового уплотнения вала, вращающегося с высокими скоростями.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является уплотнение, включающее уплотнительное резиновое кольцо, закрепленное на валу, стальное кольцо, плотно прижатое Ь угол резинового кольца и бронзовое кольцо прямоугольного сечения, вставленное в соответствующий паз в крьпцке корпуФса вала и уплотненное.в данной крьппке уйлотнительной прокладкой 21.Это уплотнение не обеспечит необходимой герметичности. при высоких давлениях, так как оно также не обладает способностью самоуп. лозться при износе трущихся поверхностей. Рабочие элементы установлены жестко, при малейшем износе пара трения будет разгерметизирована, рабочаяСреда из аппарата прорвется через уплотнительное устройство,Целью изобретения является повышение надежности торцового уплотнения и его долговечности в условиях высоких параметров дав ления, температуры и абразивных сред путем повышения степени гермети шости подвижньи7022 35 3сопряжений рабочих элементов, обеспеченияавтоматического самоуплотнения элементов приих износе.Это достигается тем, что рабочие элементыкомплекта не закреплены ни на валу, ни в кордусе, а зажаты между соответственными торцовыми поверхностями вала и корпуса и имеют возможность автоматически самоустанавливаться, Для этого антифрикционное кольцоскольжения установлено на валу без зазора с 1 Овозможностью осевого перемещения и вращенияв контакте с торцовой поверхностью корпуса,упругое кольцо, имеющее цилиндрическую внут.реннюю поверхность, посажено на вал с натя-том и контактирует своими торцовыми поверхкостями с торцовой поверхностью вала и торцовой поверхностью металлического кольцаскольжения, а металлическое кольцо скольже.ния, установленное между упругим и антифрикционным кольцами, посажено на вал с зазбром, 20при этом зазор увеличивается в сторону антифрикционного,кольца. Упругое кольцо целесообразно выполнять снаружи конической формы, металлическое кольцо - с буртами наторцах, кольцевой канавкой на внутренней поверхности и ребрами на внешней поверхности.На фиг. 1 - 7 показано предложенное уплот.кение, различные варианты,Торцовое уплотнение вращающегося вала 1в аппаратах, работающих под давлением, содержит рабочие элементы, размещенные междуторцовыми поверхностями кольцевого уступа2, которымснабжен вал 1, и кольцевого уступа 3 корпуса 4, заклеенные в камеру, черезкоторую циркулирует запирающая жидкость,Комплект рабочих элементов состоит из анти- .фрикционного кольца 5 сксльжения, уплотнительного упругого кольца б и расположенногомежду антифрикционным кольцом 5 скольжения и упругим кольцом б металлического кольца 7 сВНЬкения. Антифрикционное кольцо 5,изготовленное из углеграфита, посажено на вал1 без зазора с возможностью свободного вращения и перемещения вдол оси вала 1, Кольцо5 йрилегает к торцовой поверхности кольцевого уступа 3 корпуса 4 и предназначено дляуплотнения подвижного сопряжения тбрцовыхповерхностей кольцевого уступа 3 корпуса 4и металлического кольца скольжения 7. Упругое кбльцо б, изготовленное из термически иЭхимически стойкой резины, имеет внутреннююцилиндрическую поверхность и установлено навалу 1 с натягом. Целесообразно выполнять упругое кольцо 6 снаружи конической формы.(фнг, 2 - 7), при этом его устанавливают меньшей торцовой поверхностью в контакте с усту.пом 2 вала 1, а болыпей торцовой поверхностью в контакте с торцовой поверхностью ме 06, 4 таллического кольца скольжения 7, Упругое коль. цо 6 изготовленное из термически и химически стойкой резины, имеет внутреннюю цилиндри.ческую поверхность и установлено на валус натягом. Целесообразно выполнять упругое кольцо 6 снаружи конической формы (фиг, 2 - 7), при этом его устанавливают меньшей торцовой поверхностью в контакте с уступом 2 вала 1, а большей торцовой поверхностью в контакте с торцовой поверхностью металлического кольца скольжения 7. Упрутое кольцо б предназначено для уплотненияна валу 1 металлического коль. ца скольжения 7 по его торцовой поверхности,а также для упругого уплотнения всего комплекта рабочих элементов по торцовым поверхностямкольцевых уступов 2 и 3 соответственно вала 1 и корпуса 4,Металлическое кольцо скольжения 7 имеющее в основном прямоугольное сечение (фиг. 1), надето на вал 1 с небольшим зазо. ром, внутреннее отверстие металлического. кольца 7 выполнено с увеличением диаметра в сторону. антифрикционного кольца 5, например,коническим, т,е. зазор между кольцом 7 и валом на стороне упругого кольца предусмотрен минимальным, а на стороне антифрикционного коль. ца - максимальным, что обеспечивает возможность гирационного движения кольца 7 и его автоматического самоустановления при износе рабочих поверхностей. Металлическое кольцо может быть снабжено буртами 8 на своих торцах (фиг, 3 - 7), обхватьвающими смежные с ним антифрикционное и упругое 1 сбльца 1 что обеспечивает его центрирование на валу 1. Металлическое кольцо 7 может быть снабжено расположенными по его внешнему диаметру ребрами или лопастями 9, способствующими циркуляции запирающей жидкости в камере уплотнения (см, фиг, 4, 7) и развивающими поверхность кольца для лучшего его охлаждения. Целесообразно предусмотреть на внутренней поверхности металлического, колЬца скольжения 7 кольцевую канавку 10, открытую в сторону вала 1, куда могут собираться продукты износа рабочих элементов уплотнения, что предотвращает их попадание в торцовые оо.пряжения (см. фиг. 5, б, 7). Варианты выпол. нения увеличивающегося в сторону антифрик ционного кольца 5 зазора между валом и металлическим кольцом 7 показаны на фиг. 1, 5, б, 2.работает уплотнение следующим образом.В собранном комплекте уплотнительное кольцо б, сжатое в осевом направлении и плотно обхватьвающее вал, надежно уплотняет торцовые поверхности уступа 2 вала 1 и металлического кольца 7, Коническая формаупругого5, 70кольца позволяет металлическомукольцу 7 са.моустанавливаться .ио торцовым поверхностям,такая форма хорошо заполняет пространствомежду валом 1 и металлическим кольцом, сохраняет свою геометрическую форму,иод высоким давлением не вдавливается в зазор между взлом 1 и металлическим кольцом, устраняет осевую вибрацию, упруго уплотняет весь,комплект.1 Металлическое кольцо 7, вращающееся с валом 1, имеет возможность совершатьгирационное движение и, самоустанавливатьсяпо мере износа трущихся поверхностен,.обеспечивая герметичность по трущимся поверхностям, Антифрикционное кольцо скольжения 5вращается на валу между торцовыйи поверх.ностями корпуса уплотнения и металличеСко-го кольца 7 со скоростью, составляющей примерно половину скорости вращения вала, чтоуменьшает износ уплотнительных поверхностей.Будучи незакрепленным, кольцо 5 имеет так.,же возможность самоустановки по,мере иэно.са. Комплект рабочих элементов охлаждаетсяциркулирующей жидкостью, движению которойспособствуют ребра 9, предусмотренные на металлическом кольце 7,Формула изобретения 2206 Ьсреды, антифрикционное кольцо установлено павалу без зазора с возможностью осевого перемещения ивращйп 1 я в"контактес торцовойповерхностью корпуса, упругий элемент выполнен в виде эластичного кольца, помещенного снатягом на валу между металлическим кольцом и торцовой поверхностью выступа вала, аметаллическое кольцо установлено на валу сзазором, увеличенным на стороне антифрикци 10 онного кольца,2, Уплотнение по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что внутреннее отверстие металлическогокольца выполнено коническим3, Уплотнение по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я15 тем, что эластичное кольцо выполнено с кони.ческой внешней поверхностью, при этом бойв.ший торец кольца примыкает к металлическомукольцу.4, Уплотнение по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ е.20 е ся тем, что металлическое кольцо выполненОс буртами, обхватывающими смежные кольца.5, Уплотнение по пп.1 - .4, отличаю щее с я тем, что на внутренней поверхностн,металлического кольца выполнена кольцевая ка 2 епавка, открытая в сторону вала,6. Уплотнение по пи, 1 - 5, отлича ющее с я тем, что наружная поверхность металличес,кого кольца выполнена с ребрами.1, Торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, работающих иод давлением, включающее пару трения иэ металлического и антифрикционного колец и упругий элемент, установ ленные между торцовыми поверхностями на кольцевых вьйтупах вала и корпуса аппарата; отличающееся тем, что, с целью, повышения надежности и долговечности в условиях высокого давления, температуры и абразивной 30 7, Уплотнение по пп, 1 - 6, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что вал на участке прилегания металлт 1 ческого кольца выполнен ступенчатым.Источники информации,принятые во внимадце при экспертизе1, Голубев А. И. Совоеменные уплотнениявращающихся валов, М 963, с. 10 - 11.2. Патент ФРГ Ие 1775083, кл. 47 1, 22/80,1958.