Уплотнение

2II031 0167
Полезная модель относится к устройствам для предотвращения попадания жидкостей в ответственные узлы конструкций и может быть использована для герметизации в узлах, у которых один элемент неподвижен, а другой имеет возможность поворота (вращения), например в водяных насосах с установленном на приводном валу рабочим колесом.
Известно уплотнение водяного насоса, содержащее установленное на подвижном элементе насоса (приводном валу) графитовое или графитизированное кольцо, контактирующее одним своим торцом с торцом ступицы рабочего колеса, а другим - с торцовой поверхностью упругой втулки, установленной в проточке корпуса (неподвижного элемента) насоса и подпружиненной к кольцу упругим элементом (см. патент РФ N° 2165548, кл. F04D 29/00, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа известной конструкции необходимо отметить, что используемое в нем уплотнение предназначено для исключения попадания перекачиваемой среды (воды) в подшипниковый узел приводного вала, несущего рабочее колесо. Использование известного уплотнения характеризуется наличием двух стыков (площадок контакта деталей): торец графитизированной втулки торец ступицы рабочего колеса, другой торец графитизированной втулки торцевая поверхность упругой манжеты. Используемый принцип уплотнения в данном водяном насосе вряд ли можно назвать удачным, так как при использовании известного уплотнения необходимо тщательно обрабатывать контактирующий с торцом кольца торец ступицы, что весьма сложно и дорого, а кроме того, в процессе эксплуатации водяного насоса вследствие износа его элемента в системе соединений элементов возникают люфты, а это может привести к частичному нарушению контакта торцов кольца и студицы, и, как следствие, нарушению герметичности уплотнения. Вследствие износа, старения упругой манжеты, возможно нарушение герметичности и между другим торцом кольца и боковой поверхностью манжеты.
МПК F04D29/00 УПЛОТНЕНИЕ
Задачей, настоящей полезной модели, является разработка уплотнения, более надежного и долговечного в эксплуатации.
Поставленная задача обеспечивается тем, что в уплотнении, содержащем два контактирующих торцами элемента, один из которых упруго поджат к другому, причем один из элементов предназначен для установки на неподвижном элементе герметизируемого узла, а другой - на подвижном, новым является то, что каждый из элементов уплотнения выполнен в виде втулки с кольцом из износостойкого, например, керамического материала, причем кольца контактируют друг с другом своими торцами, а втулка, имеющая возможность установки на подвижном элементе узла подпружинена относительно этого элемента в направлении другой втулки и имеет отверстие конической формы.
Наличие в разработанном уплотнении одного торцового стыка вместо двух повышает надежность его работы, а обеспечение возможности самоустановки одного контактирующего торцового элемента относительно другого позволяет обеспечить постоянную площадь контакта торцов колец независимо от их износа равно, как и износа элементов узла, в котором смонтировано данное уплотнение.
При проведении патентных исследований не обнаружены решения, идентичные разработанному, а следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию «новизна.
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки достаточно для практического осуществлепия полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется графическим материалом, на котором представлено уплотнение, смонтированное в одном из устройств, в котором она может быть использована, а именно, в водяном насосе.
Выполнение уплотнения рассмотрим при условии его установки в водяной насос для герметизации подшипникового узла приводного вала насоса. Естественно, что область применения данного уплотнения не ограничивается только водяными насосами.
Водяной насос содержит установленный в корпусе 1 в подшипниковом узле 2 приводной вал 3. Па одном конце вала установлен приводной шкив 4, а на другом рабочее колесо 5 с лопастями.
в расточке корпуса 1 (неподвижном элементе) установлена втулка 6, выполненная из упругого материала, например, из водо-маслостойкой резины. На кольце имеется проточка (позицией не обозначена), в которой установлено кольцо 7, выполненное из износостойкого материала (например, из керамики).
Втулка 6 и кольцо 7 образуют одну часть уплотнения, которая предназначена для установки в неподвижный элемент узла, в описываемом случае - в корпус водяного насоса. На валу 3 (подвижном элементе) с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения установлена втулка 8, которая может быть выполнена, как и втулка 6, из упругого материала.
Во втулке 8 имеется проточка (позицией не обозначена) в которой размещено кольцо 9, выполненное также, как и кольцо 7, из износостойкого материала (керамики, из графитизированной композиции). Отверстие втулки 8 выполнено конической формы.
Втулка 8 подпружинена упругим элементом 10 относительно подвижного элемента (в описываемом примере вала 3 на котором она установлена). Один торец упругого элемента 10 упирается в кольцевой выступ втулки 8, а другой - в ступицу рабочего колеса 5.
Уплотнение работает следующим образом:
Работу уплотнения рассмотрим при установке его в водяной насос, обеспечивающий подачу жидкости к двигателю внутреннего сгорания.
Уплотнение монтируют при сборке конструкции насоса. При сборке водяного насоса, втулку 6 с кольцом 7 устанавливают в проточку корпуса 1 (на (в) неподвижный элемент конструкции), а втулку 8 с кольцом 9 - на вал 3 (подвижный элемент конструкции) и подпружинивают относительно вала 3 упругим элементом 10.
В собранной конструкции (водяном насосе) кольца 7 и 9 контактируют друг с другом торцами. Кольцо 9 поджато к кольцу 7 упругим элементом 10. Полный контакт торцов колец друг с другом обеспечивается за счет того, что кольцо 9 имеет возможность самоустановки, которая ос)тцествляется при повороте втулки 8 относительно вала за счет того, что отверстие упомянутой выше втулки выполнено конической формы.
На обращенных друг к другу торцах колец 7 и 9 могут быть выполнены кольцевые выступы, которые при работе устройства контактирзоот друг с другом.
В процессе работы насоса, вал 3 совершает от привода движение вращения, вращая установленное на нем рабочее колесо (крыльчатку), а следовательно установленные на валу втулка 8 и кольцо 9 совершают движение вращения, в результате чего кольцо 9 своим торцом скользит по торцу кольца 7. Так как кольцо 9 в процессе вращения самоустанавливается относительно кольца 7, то обеспечивается плотный контакт торцов колец, практически исключающий появление зазора между ними, а следовательно, надежно перекрывающий попадание жидкости (перекачиваемой среды) в полость корпуса (например, в подщипниковый узел 2 вала 3).
Необходимо отметить, что площадь контакта колец 7 и 9 практически не меняется с износом колец, она практически неизменна и при разных условиях работы конструкции и в ее статическом состоянии.