ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям для герметизации вращающихся валов агрегатов.
Известны конструкции торцовых уплотнений вращающегося вала (патенты RU 2001337, 2154211), в которых уплотняющий подвижный контакт образован элементами вращающегося и неподвижного узлов (пара трения антифрикционных колец), взаимодействующими по уплотнительному пояску. Вращающееся контактное кольцо крепится на валу агрегата путем установки его в гильзе на резиновом уплотнительном кольце, закрепленной на валу. Неподвижное контактное кольцо пары трения устанавливается в обойме в виде аксиально-подвижной втулки на уплотнительном резиновом кольце. Аксиально-подвижная втулка устанавливается в корпусе уплотнения и герметизируется воротниковой манжетой, закрепленной в расточке фланца. Фланец с манжетой крепится к корпусу винтами. Недостатком таких конструкций являются трудности, возникающие при необходимости удаления треснувших или развалившихся антифрикционных колец. Для удаления антифрикционных колец необходимо воздействовать на них в осевом направлении, однако круглые сквозные отверстия на торцовой поверхности гильзы и обоймы, позволяющие приложить к антифрикционным кольцам осевые усилия, имеют относительно небольшой диаметр, что усложняет демонтаж уплотнения, а порой делает его и вовсе невозможным. Выполнить указанные отверстия с большим диаметром не позволяет расположение канавок под резиновые уплотнительные кольца.
Наиболее близкой является конструкция торцового уплотнения по патенту RU 33194, в котором для улучшения ремонтопригодности уплотнения на внешней поверхности кольцевого ребра окружности гильзы (со стороны ее торца) выполнены, по меньшей мере, два паза для доступа к уплотнительным антифрикционным кольцам. На внешней поверхности кольцевого ребра окружности обоймы также выполнены, по меньшей мере, два паза, расположенные симметрично по ребрам окружности обоймы и вытянутые в осевом продольном направлении вала.
Хотя размеры паза для извлечения антифрикционных колец в данной конструкции увеличены, через такие пазы в полость, образованную торцовыми поверхностями антифрикционных колец и, соответственно, обоймой или гильзой,
может проходить затворная жидкость, создавая дополнительное загрязнение поверхностей элементов торцового уплотнения частицами затворной жидкости.
Полезной моделью решается задача повышения экономичности и эффективности эксплуатации торцового уплотнения при сохранении удобства его ремонта.
2
1
1
2
1
2
Указанная задача решается тем, что в торцовом уплотнении, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца, при этом на гильзе и обойме выполнены, по меньшей мере, два паза, согласно полезной модели, пазы выполнены на цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы и ориентированы в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления, причем размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h>h+h; h≥h≠0; где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.
При этом полости, образованные в антифрикционных кольцах, не сообщаются с концентрическими полостями, образованными торцовыми поверхностями антифрикционных колец и соответствующим им торцовыми поверхностями гильзы и обоймы.
Для удобства ввода инструмента и устойчивости опорного усилия при извлечении антифрикционного кольца из обоймы или из гильзы пазы и углубления расположены равномерно по окружности элементов, на которых они расположены (обоймы, гильзы, антифрикционные кольца).
На фиг.1 представлен фрагмент торцового уплотнения в продольном разрезе;
на фиг.2 - вид А на фиг.1;
на фиг.3 изображена обойма с антифрикционным кольцом в продольном разрезе;
на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.3.
Через корпус 1 проходит вал 2, отделенный от корпуса торцовым уплотнением. Торцовое уплотнение (фиг.1) состоит из вращающихся и неподвижных элементов. Вращающиеся элементы включают в себя закрепленную на валу гильзу 3 с установленным в ней уплотнительным антифрикционным кольцом 4. Неподвижные элементы уплотнения включают уплотнительное антифрикционное кольцо 5, установленное в аксиально-подвижной обойме 6, установленной в корпусе 1. На внешней цилиндрической поверхности гильзы 3 выполнены четыре паза 7 овальной формы (фиг.1, 2), ориентированные в окружном направлении. Такие же пазы 8 выполнены и на внешней цилиндрической поверхности обоймы 6 (фиг.3, 4). Пазы 7 и 8 расположены равномерно по окружности гильзы 3 и обоймы 6. Напротив сквозных пазов 7 и 8 в антифрикционных кольцах 4 и 5 выполнены соответствующие углубления 9 и 10. Пазы имеют размеры 6×20 мм. Углубления имеют размеры 4,5×20×2 мм. Размеры и расположение пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах удовлетворяют соотношениям:
2
1
H+h>h+h;
1
2
h≥h≠0; где
Н - ширина пазов в обойме и гильзе;
h - ширина углублений в антифрикционных кольцах;
1
h - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме;
2
h - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.
1
2
При этом: Н=6 мм, h=4,5 мм, h=1,5 мм, h=1,5 мм.
Указанные соотношения размеров обеспечивают выполнение следующих условий:
- задняя (по отношению к противолежащему кольцу) торцевая поверхность антифрикционного кольца не попадает в паз (в рабочем состоянии уплотнения);
- передняя кромка углубления в антифрикционном кольце находится в пазу для обеспечения возможности воздействия на нее в нужном направлении при извлечении кольца.
При работе агрегата вращение от вала 2 через гильзу 3 передается вращающемуся контактному антифрикционному кольцу 4. Крутящий момент, возникающий на неподвижном антифрикционном кольце 5 от вращающегося кольца пары, воспринимается корпусом уплотнения через штифты (условно не показаны)
аксиально-подвижной обоймы 6. Под действием давления уплотняемой среды или затворной жидкости возникают осевые силы, прижимающие антифрикционные кольца друг к другу и к опорным пояскам гильзы и обоймы, обеспечивая герметичность уплотнения. Выбранное соотношение размеров пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах позволяет при необходимости извлечения антифрикционных колец 4 и 5 (при ремонте и замене и т.п.) свободно заводить съемник (или другой инструмент для извлечения колец) через пазы 7 и 8, упираться выступом съемника в боковую поверхность 12 углублений 9 и 10, создавая устойчивое осевое усилие для извлечения антифрикционных колец 4 или 5.
При этом расположение пазов 7 и 8 только на цилиндрических частях поверхностей гильзы и обоймы исключает загрязнение их торцовых частей 13 частицами перекачиваемой среды, продлевая срок службы уплотнения.