ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА НАСОСА

Полезная модель относится к конструкции торцового уплотнения, предназначенного для обеспечения герметичности в местах прохождения вала через крышку насоса общепромышленного назначения.
Известно уплотнение торцовое типа 231/231 (Отраслевой стандарт ОСТ 26-06-1493-87, Уплотнения торцовые валов насосов, фиг. 25), в котором размещены две пары трения. Каждая пара трения состоит из двух колец, неподвижного и вращающегося. При вращении вала поверхности вышеупомянутых колец находятся в контакте друг с другом. При контакте выделяется тепло и если это тепло не отводится, то температура в камере уплотнения может увеличиваться. Уплотнительная (охлаждающая жидкость) поступает в камеру уплотнения, снимает часть тепла от нагретых поверхностей трущихся колец пары трения и далее направляется в теплообменник для охлаждения.
Недостатком этой конструкции уплотнения является потеря герметичности из-за перегрева неподвижного и вращающегося колец.
Известно торцовое уплотнение вращающегося вала, принятое за прототип (авт. св. №1762064, оп. 15.09.90, МПК F16J 15/34), которое содержит размещенное в корпусе невращающееся кольцо трения, подпружиненное пружиной к вращающемуся кольцу трения, установленному на валу. При этом на торцевой поверхности вращающегося кольца выполнены глухие отверстия, а на торцевой поверхности невращаюшегося кольца выполнены радиальные углубления, выходящие на периферию кольца и расположенные в шахматном порядке
Известное изобретение направлено на равномерное распределение охлаждающего масла с абразивными частицами металла, образующимися при трении колец, и тем самым обеспечивает равномерный износ торцевых поверхностей колец трения, однако, известное устройство не предотвращает нагрева трущихся поверхностей колец, приводящих к их износу и последующей разгерметизации торцового уплотнения.
Задачей полезной модели является повышение надежности торцового уплотнения путем уменьшения нагрева колец трения за счет увеличения площади теплообмена, а также за счет приближения уплотнительной (охлаждающей) жидкости к зоне максимальных температур.
Указанная задача решается торцовым уплотнением вращающегося вала насоса, включающем вращающееся кольцо трения, установленное на валу, и подпружиненное к нему невращающееся кольцо трения, размещенное в корпусе, причем на поверхности невращающегося кольца выполнены углубления, в котором, согласно полезной модели, вышеупомянутые углубления выполнены на внешней цилиндрической поверхности невращающегося кольца трения, при этом вращающееся кольцо также снабжено углублениями, выполненными на внешней цилиндрической поверхности.
Углубления размещены равномерно по всей внешней цилиндрической поверхности вращающегося и невращающегося колец.
Количество углублений составляет 8.
Глубина углубления составляет не более 30% от толщины кольца.
Ширина углубления составляет не более 25% от ширины кольца, но не менее 2 мм.
Выполнение углублений на внешних цилиндрических поверхностях невращающегося и вращающегося колец трения позволяет увеличить площадь теплообмена и обеспечить дополнительный съем тепла с вышеупомянутых колец, что позволит уменьшить нагрев трущихся поверхностей колец и повысить надежность работы торцового уплотнения. На фиг. 1 представлено предлагаемое уплотнение, общий вид, на фиг. 2 - вид А-А фиг. 1 вращающегося кольца с углублениями, на фиг. 3 - вид Б-Б фиг. 1 невращающегося кольца с углублениями.
Торцовое уплотнение состоит из невращающегося кольца трения 1, установленного в корпусе 2 и вращающегося кольца трения 3, подпружиненного к невращающемуся кольцу 1 пружиной 4. Кольца трения 1 и 3 размещены на валу 5 и загерметизированы посредством уплотнений 6 и 7. На внешней цилиндрической поверхности невращающегося кольца трения 1 выполнены углубления 8, а на внешней цилиндрической поверхности вращающегося кольца трения 3 выполнены углубления 9.
Уплотнение работает следующим образом. Охлаждающая жидкость поступает к трущимся торцовым поверхностям колец 1 и 3 и попадает в углубления 8 и 9 внешних цилиндрических поверхностей колец, при этом происходит увеличение поверхности теплообмена и дополнительный съем тепла, что позволяет уменьшить нагрев трущихся торцовых поверхностей колец.
Ниже показан расчет длины углублений.
Длина углубления равна 3L, где L - расстояние между углублениями.
Длина окружности равна 2ПR.
Можно подсчитать длину углубления и расстояние между углублениями при радиусе кольца R=50 мм и количестве углублений, равном 8.
8⋅3L+8L=2ПR
2ПR=2⋅3,14⋅50=314 мм
32L=314
L=9,81 мм.
Таким образом, за счет углублений, выполненных на внешней цилиндрической поверхности вращающегося и невращаюшегося колец, уплотнительная (охлаждающая) жидкость более эффективно охлаждает трущиеся торцовые поверхности колец, что позволяет повысить надежность и безопасность работы торцового уплотнения.