ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Полезная модель относится к уплотнительной технике в машиностроении, а именно к торцовым уплотнениям вала, которые могут быть использованы для герметизации вращающихся валов механизмов (насосов и других агрегатов).
Если конструкция и размеры сальниковой камеры агрегата позволяют разместить торцовое уплотнение снаружи агрегата, то проблемы встраивания торцовых уплотнений в агрегат, как правило, не возникает, как, например, конструкция двойного торцового уплотнения типа ДНК-105В, производства Нальчикского машиностроительного завода, корпус которого включает втулку с фланцем со стороны сальниковой камеры агрегата.
Усложнение же условий встраивания торцовых уплотнений в агрегаты, где конструктивные объемы для размещения уплотнений ограничены габаритами и конструкциями самих агрегатов, вызывает необходимость разработки специальных конструкций уплотнений с малыми осевыми размерами.
Известно двойное торцовое уплотнение вала агрегата по патенту RU №32564, типа «тандем» с двумя одинарными торцовыми ступенями, размещенными последовательно.
Недостатком таких торцовых уплотнений (хотя и составных), является невозможность их использования с насосом, у которого корпус с расточкой под подшипниковый блок и под сальниковую камеру выполнены не раздельными, как обычно, а в виде единого цельного кронштейна с окном для установки уплотнения (например, насос центробежный секционный ЦНС-300), что делает невозможным установку в такой агрегат торцового уплотнения типа «тандем», так как размер окна для установки уплотнения внутри агрегата меньше габаритного размера устанавливаемого торцового уплотнения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является торцовое уплотнение вала по патенту на полезную модель RU №48015, каждая из торцовых ступеней которого расположена в отдельной части корпуса уплотнения, выполненного составным, и включает подвижное и неподвижное кольца трения, подпружиненную центрирующую обойму, составную гильзу для передачи на подвижные кольца трения крутящего момента от вала и импеллер. В варианте выполнения данного торцового уплотнения часть гильзы выполнена с импеллером в виде единой детали, что снижает общее число деталей уплотнения, но все равно оно остается сложным и габаритным.
Общим недостатком таких уплотнений остаются большие габариты в осевом направлении и даже использование для сокращения осевых габаритов путем замены двойного уплотнения на одинарное уплотнение вместе со щелевым не дает желаемых результатов, снижая надежность уплотнения перекачиваемой среды.
Технической задачей является создание простой, надежной конструкции одинарного и двойного торцового уплотнения вала с небольшими габаритами в осевом направлении и улучшенными функциональными возможностями, что позволяет его использовать и в агрегатах (насосах) со сложными эксплуатационными условиями.
Указанный технический результат достигается тем, что в одинарном торцовом уплотнении вала, включающем уплотнительный узел, состоящий из не вращающегося элемента, выполненного в виде аксиально-подвижной обоймы, и вращающегося элемента, импеллера, установленного и закрепленного на валу, пружин, поджимающих обойму к импеллеру, поверхность обоймы, обращенная к выполненной торцовой поверхности импеллера, имеет антифрикционный поясок, соприкасающийся с торцовой поверхностью импеллера.
В варианте выполнения двойного торцового уплотнения оно дополнительно содержит вторую (правую, атмосферную) обойму, соприкасающуюся своей выполненной торцовой стороной с антифрикционным пояском с другой торцовой стороной импеллера.
В вариантах торцового уплотнения обоймы могут быть выполнены из карбида вольфрама, а импеллер выполнен из карбида кремния, или обоймы и импеллер выполнены из стали с напылением карбида вольфрама на их торцовые поверхности, обращенные друг к другу.
На чертеже представлен общий вид (продольный разрез) двойного торцового уплотнения.
Уплотнение механическое торцовое состоит из вращающихся и не вращающихся элементов, образующих одинарную торцовую ступень (контурную) или две одинарных ступени (контурную и атмосферную).
Вращающийся элемент одинарного торцового уплотнения представляет собой импеллер, имеющий выполненную одну торцовую плоскость трения, соприкасающуюся с выполненным на торцовой плоскости трения обоймы антифрикционным пояском (не вращающегося элемента). Обойма аксиально-подвижна, зафиксирована от проворота штифтом во фланце. Пружины обеспечивают непрерывное поджатие обоймы к импеллеру.
Сущность предлагаемого решения технической задачи поясняется чертежом на примере двойного торцового уплотнения (см. рисунок).
Вращающийся элемент двойного торцового уплотнения представляет собой импеллер 1, одновременно имеющий выполненные две торцовые плоскости трения. Не вращающиеся элементы уплотнения выполнены в виде двух обойм 2 и 3, каждая из которых имеет торцовую плоскость трения с выполненным на ней антифрикционным пояском 4, то есть импеллер 1 расположен между обоймами 2 и 3 и соприкасается с антифрикционными поясками 4. Обоймы аксиально-подвижны, зафиксированы от проворота штифтами во фланцах 5 и 6. Пружины 7 и 8 обеспечивают непрерывное поджатие обойм 2 и 3 к импеллеру 1. Герметизация элементов уплотнения в подвижных и неподвижных соединениях осуществляется с помощью резиновых колец 9 и 10. Само торцовое уплотнение крепится в насосе (агрегате) с помощью крепежных деталей 11.
Торцовое уплотнение работает следующим образом.
При работе агрегата вращение от вала передается вращающемуся элементу импеллеру 1 уплотнительного узла. Под действием давления уплотняемой среды или от разделительной жидкости, а также от усилия пружин 7 и 8 возникают осевые силы, прижимающие пояски антифрикционных обойм 2 и 3 к импеллеру 1. Образующиеся жидкостные пленки в минимальном зазоре между антифрикционными обоймами 2, 3 и импеллеру 1 способствуют уменьшению сил трения, обеспечивая герметичность торцового уплотнения и препятствуя утечке уплотняемой среды и разделительной жидкости.
Таким образом, полезная модель позволяет компоновать одинарные, двойные торцового уплотнения на любых по размерам валах (от 15 до 110 мм) агрегатов малых габаритных размеров (габариты двойного уплотнения стали меньше габаритов классического одинарного уплотнения), что дает возможность выполнить и упростить монтаж таких торцовых уплотнений даже в сложных эксплуатационных условиях.