УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ПОВОРОТНОГО ВАЛА
FACILITY FOR PACKING OF PIVOTING SHAFT

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для герметизации подвижных валов в различных технических устройствах.
Известны конструкции уплотнительных узлов для поворотных валов (авт.св. СССР №941763, №1002710, пат. РФ №2232326 и др.), содержащие размещенный в корпусе вдоль вала уплотнительный элемент (кольца, втулки и др.) с устройством поджатия уплотнительного элемента для повышения герметичности.
Общим недостатком таких конструкций является возможность просачивания жидкости через зазоры между валом и уплотнительным элементом, а также между уплотнительным элементом и корпусом, что приводит к потере герметичности узла.
6
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является уплотнительное устройство (пат. РФ №2047030, МПК F16J 15/16), содержащее уплотнительный элемент в виде эластичной втулки, установленной с зазором относительно корпуса и вала, которая поджата к валу и корпусу с помощью прижимного кольца усилием пружины, размещенной между прижимным кольцом и стопорным фланцем. Указанная конструкция уплотнения поворотного вала позволяет устранить просачивание жидкости между уплотнительным элементом и корпусом за счет торцевых уплотнений при поджатии эластичной втулки к опорной плоскости корпуса усилием пружины, но не гарантирует герметичность уплотняющего узла из-за возможного прохода жидкости в зазоре между втулкой и валом при поворотном движении последнего.
Задачей изобретения является повышение надежности уплотняющего узла поворотного вала.
Техническим результатом, за счет которого достигается решение поставленной задачи, является обеспечение повышенной герметичности уплотняющего узла поворотного вала при сохранении достаточной подвижности вала при его поворотном перемещении.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для уплотнения поворотного вала, содержащем установленный в корпусе поворотный вал, уплотнительный элемент в виде эластичной втулки, установленной с зазором относительно корпуса и поворотного вала, и которая с торца поджата к поворотному валу и корпусу с помощью прижимного кольца и основной пружины, размещенной между прижимным кольцом и стопорной шайбой, поворотный вал выполнен ступенчатым - с меньшим диаметром за пределами участка, охватываемого эластичной втулкой, причем торцевую поверхность поворотного вала на участке ступенчатого перехода его диаметров закрывает эластичная кольцевая прокладка, опирающаяся одновременно на торец поворотного вала и торец эластичной втулки, при этом эластичная кольцевая прокладка поджата прижимной шайбой, коаксиально расположенной внутри прижимного кольца, с помощью дополнительной пружины, установленной соосно основной пружине внутри нее и расположенной между прижимной и стопорной шайбами.
Повышение надежности уплотняющего узла поворотного вала путем обеспечения повышенной его герметичности достигается за счет установки эластичной кольцевой прокладки, закрывающей с торца кольцевую щель между поворотным валом и эластичной втулкой и поджатой через прижимную шайбу с помощью дополнительной пружины, установленной между прижимной и стопорной шайбами.
На чертеже схематично показана конструкция устройства для уплотнения поворотного вала.
Устройство содержит установленный в корпусе 1 поворотный вал 2, уплотнительный элемент в виде эластичной втулки 3, установленной с зазором относительно корпуса 1 и поворотного вала 2. Эластичная втулка 3 с торца поджата к поворотному валу 2 и корпусу 1 прижимным кольцом 4 усилием основной пружины 5, размещенной между прижимным кольцом 4 и стопорной шайбой 6. Поворотный вал 2 выполнен ступенчатым - с меньшим диаметром за пределами участка, охватываемого эластичной втулкой 3. Торцевую поверхность поворотного вала 2 на участке ступенчатого перехода его диаметров закрывает эластичная кольцевая прокладка 7, опирающаяся одновременно на торцевую поверхность поворотного вала 2 и торец эластичной втулки 3. Эластичная кольцевая прокладка 7 поджата с помощью дополнительной пружины 8 прижимной шайбой 9, установленной коаксиально прижимному кольцу 4 внутри него. Дополнительная пружина 8 установлена соосно основной пружине 5 внутри нее и расположена между прижимной шайбой 9 и стопорной шайбой 6, зафиксированной на поворотном валу 2 при помощи разрезной стопорящей шайбы 10.
Функции стопорной шайбы 6 может выполнять и другой стопорящий элемент, обеспечивающий необходимую затяжку и фиксацию пружин 5 и 8 (например, грундбукса), закрепленный не на поворотном валу 2, а на корпусе 1.
В качестве материала эластичной втулки 3 и эластичной кольцевой прокладки 7 могут быть использованы специальные резины или пластики, композиционные материалы и т.п.
Разделение функций основной пружины 5 и дополнительной пружины 8 необходимо для того, чтобы выбирать соответствующие усилия для прижатия эластичной втулки 3 и кольцевой прокладки 7. Усилие основной пружины 5 на эластичную втулку 3 не передается на поворотный вал 2 и поэтому может быть принято достаточно большим. Усилие дополнительной пружины 8 передается через прижимную шайбу 9 и кольцевую прокладку 7 не только на эластичную втулку 3, но и на торец поворотного вала 2 на участке ступенчатого перехода его диаметров, поэтому усилие этой дополнительной пружины 8 может быть выбрано таким, чтобы обеспечить достаточную подвижность поворотного вала 2 при его угловом перемещении.
Устройство для уплотнения поворотного вала работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в корпус 1 эластичная втулка 3 уплотняет зазоры между эластичной втулкой 3 и поворотным валом 2, а также между эластичной втулкой 3 и корпусом 1. При этом основная пружина 5 за счет поджатия торца эластичной втулки 3 прижимным кольцом 4 обеспечивает герметичность узла, предотвращая утечки рабочей жидкости в наружном кольцевом зазоре между эластичной втулкой 3 и корпусом 1. Эластичная кольцевая прокладка 7, поджимаемая прижимным кольцом 9 с помощью дополнительной пружины 8, предохраняет узел от просачивания рабочей жидкости через зазор между эластичной втулкой 3 и поворотным валом 2, закрывая с торца образующуюся между ними кольцевую щель (внутренний кольцевой зазор).
Форма эластичной втулки может содержать различные дополнительные конструктивные элементы, что определяется конструкцией корпуса конкретного устройства, в котором применяется уплотнительный узел поворотного вала (например, эластичная втулка может быть выполнена в виде цилиндра, иметь фланцы и т.д.), тем не менее, в любом случае между эластичной втулкой, корпусом и поворотным валом имеются наружный и внутренний кольцевые зазоры, каждый из которых уплотняется независимо от другого. Таким образом, достигается повышенная герметичность устройства для уплотнения поворотного вала при обеспечении необходимой его подвижности при поворотном перемещении.
Подбором усилий основной пружины 5 и дополнительной пружины 8 для различных давлений рабочей жидкости обеспечивается предотвращение утечек в узле уплотнения, что повышает его надежность при сохранении достаточной подвижности поворотного вала.
Обладая конструктивной простотой и технологичностью, устройство для уплотнения поворотного вала обеспечивает повышение герметичности уплотняющего узла поворотного вала при сохранении достаточной его подвижности в процессе поворотного движения, что увеличивает надежность уплотнительного узла.