БЕСКОНТАКТНЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Настоящая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к уплотнительной технике, и может быть использована для бесконтактного уплотнения вращающихся валов агрегатов и машин, и, конкретно, касается ведомых и ведущих валов редукторов нефтяных станков-качалок.
Оборудование предприятий нефтяной промышленности работает с самыми разными средами (жидкими, газообразными, парогазовыми, высоковязкими и др.), часто обладающими токсичными, коррозионными, пожаро- и взрывоопасными свойствами и практика показывает, что наиболее слабыми местами в данном оборудовании (станки-качалки, насосы, компрессоры, и др.) являются уплотнения валов. Оборудование работает при различных температурных режимах - вне помещений, на открытом воздухе при значительных перепадах температур, особенно это касается узлов уплотнения. Применяемые сальниковые уплотнения, резиновые манжеты ненадежны и недолговечны, требуют периодического обслуживания, в связи с чем около 20% простоев станков-качалок связаны с утечкой масла (смазочной жидкости) через сальниковые уплотнения крышки редуктора, чем и вызвана необходимость повышения их надежности.
Из анализа уровня техники известны бесконтактные уплотнительные устройства импеллерного типа, жидкостные уплотнения и т.п.
Известно бесконтактное уплотнение вала, защищенное авторским свидетельством СССР, в котором герметизирующий элемент размещен в зазоре между валом и корпусом и охватывает вал с возможностью радиального перемещения. Элемент выполнен в виде упругой винтообразной спирали, навитой преимущественно плотно виток к витку по поверхности вала с закреплением одного ее конца на этом валу. Направление витков спирали противоположно направлению вращения вала. Для равномерного радиального перемещения
свободных витков на каждом из них имеется один или несколько выступов по ее окружности. (Авт. свид. СССР №1642163 F 16 J 15/44 «Бесконтактное уплотнение вала»).
Недостатком данного бесконтактного уплотнения вала является невысокая герметизирующая способность.
Известно бесконтактное уплотнение вращающегося вала, которое содержит крышку, закрепленную в корпусе и образующую уплотнительную камеру. В камере размещен двусторонний отражательный диск, состоящий из ступицы и обода, выступающего с обеих сторон ступицы диска и выполненного с конусными поверхностями, а также дренажную систему для отвода уплотняемой среды в виде выполненных в крышке и элементах уплотнения наклонных поверхностей и кольцевых канавок, сообщающихся каналами с отводными отверстиями. Уплотнение снабжено дисковым отсекателем с конусной поверхностью, закрепленным на валу и размещенным в уплотнительной камере большим основанием конуса в наружной поверхности втулки на валу. (Авт. свид. СССР №1488646 F 16 J 15/54 «Бесконтактное уплотнение вращающегося вала»).
Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием сложной дренажной системы для отвода уплотняемой среды и дисковым отсекателем с конусной поверхностью, и, как следствие, сложность эксплуатации уплотнения.
Ближайшим аналогом, выбранным нами в качестве прототипа, является уплотнительный узел, содержащий размещенную в корпусе втулку с многозаходной винтовой нарезкой на ее внутренней поверхности и установленный с зазором внутри втулки винт. В теле втулки на глубине, превышающей высоту винтовой нарезки, равномерно по рабочей длине втулки выполнены кольцевые коллекторы, а между витками нарезки выполнены радиальные каналы с шагом, кратным шагу нарезки, соединяющие коллекторы с полостью между винтом и втулкой, при этом втулка размещена в корпусе с зазором с
возможностью радиального перемещения. (Авт. свид. СССР №1528988 F 16 J 15/44 «Уплотнительный узел»).
Недостатком данного уплотнительного узла является сложность эксплуатации в виду подвода охлаждающего газа к узлу для уменьшения теплового потока, что ведет к ограничению технологических возможностей.
Целью полезной модели является повышение надежности работы и эффективность эксплуатации бесконтактного уплотнительного узла при конструктивной и технологической простоте исполнения, снижение его себестоимости и увеличение рабочего ресурса.
Поставленная цель достигается применением бесконтактного уплотнительного узла, содержащего вал редуктора, крышку, маслосгонную втулку.
Новым является то, что маслосгонная втулка выполнена с винтовыми канавками с нарезкой, противоположной вращению вала редуктора. При вращении вала редуктора винтовые канавки отводят масло (смазочную жидкость) внутрь корпуса, причем на разных концах вала редуктора устанавливаются маслосгонные втулки с левой и правой нарезкой винтовых канавок.
Предлагаемый бесконтактный уплотнительный узел поясняется чертежами, где:
- на фиг.1 изображена конструкция бесконтактного уплотнительного узла;
- на фиг.2 - маслосгонная втулка с винтовыми канавками. Бесконтактный уплотнительный узел состоит из вала редуктора 1 с крышкой 2, на который насаживается маслосгонная втулка 3 с винтовыми канавками 4, с нарезкой винта противоположно направлению вращения вала редуктора 1. Для расширения области использования бесконтактного уплотнительного узла при различных условиях эксплуатации узел может содержать прижимную крышку и сальниковую набивку (на фиг. не указаны).
Работа бесконтактного уплотнительного узла осуществляется следующим образом.
При вращении вала редуктора 1 смазочная жидкость, попадая в зазор между корпусом и валом редуктора 1, отводится внутрь, при этом маслосгонная втулка 3 работает как винтовой насос.
В зависимости от частоты вращения вала редуктора 1 можно изменять количество заходов винтовых канавок 4 маслосгонной втулки 3, что позволяет использовать данный бесконтактный уплотнительный узел как на тихоходных, так и на быстроходных валах редукторов.
Технико-экономическая эффективность полезной модели обусловлена экономией смазочных материалов за счет исключения утечек масла, улучшением условий труда, противопожарной безопасностью, снижением расходов на охрану окружающей среды за счет исключения попадания смазочной жидкости в окружающую среду, а также снижением трудозатрат на изготовление и обслуживание бесконтактного уплотнительного узла за счет упрощения его конструкции и облегчения монтажа.
Преимущества бесконтактного уплотнительного узла заключаются в расширении возможностей использования таких уплотнений в различных областях техники.
Предлагаемая полезная модель может быть изготовлена промышленным способом, что подтверждают испытания опытного образца, проводящиеся в настоящее время.
На данный момент предлагаемый бесконтактный уплотнительный узел проходит полевые испытания на редукторах нефтяных станков-качалок. Эксплуатация опытного образца показала, что конструкция надежна, не требует регулировки и замены деталей. Визуальный осмотр подтверждает отсутствие следов утечки масла, как с быстроходного вала, так и с тихоходного, что при внедрении в производство данной полезной модели принесет значительный экономический эффект.