БАРОСМЕСИТЕЛЪ

Комбинированное уплотнение вала баросмесителя предназначено к применению в машиностроении. В частности - для герметизации валов баросмесителей с целью предотвращения утечки жидкости и сжатого воздуха из его корпуса.
Известны различные способы уплотнения вращающихся валов. Их можно разделить на следующие типы: сальники, манжеты, лабиринтные уплотнения, торцевые уплотнения и динамические уплотнения (А.И.Голубев, "Торцевые уплотнения вращающихся валов", Москва, "Машиностроение", 1974).
Сальники выполняют с мягкой набивкой в виде шнура или отдельных спрессованных колец, трущихся по поверхности вала. Износостойкость сальников обычно составляет несколько сотен часов. При износе сальников утечка рабочей жидкости увеличивается. Их необходимо подтягивать, добивать или заменять. Утечка жидкости через сальники сравнительно велика и составляет от десятых долей литра до нескольких литров в час.
Манжеты изготавливаются в основном из различных резин, хлопчатобумажных тканей, капрона и т.д. (Г.В.Макаров. "Уплотнительные устройства. Ленинград, "Машиностроение", 1973). Они, как и сальники, работают на трение по поверхности вала. Манжеты в процессе эксплуатации имеют значительно меньшую утечку (от долей кубического сантиметра до кубических сантиметров в час). Манжеты широко используются в механизмах и машинах для удержания смазочного масла и предотвращения попадания наружной пыли в смазку. В более тяжелых условиях работы износостойкость манжет невысока.
Торцовые уплотнения отличаются рядом преимуществ: в период нормальной работы не требуют обслуживания; работают с малой утечкой: отличаются большой долговечностью;
работают в предельно тяжелых условиях, в том числе и в абразивных средах; работают удовлетворительно при сравнительно больших биениях вала, и мало чувствительны к смещению вала относительно корпуса машины. Торцевые уплотнения изготавливают из материалов с высокими антифрикционными свойствами (например, из фторопластов, керамики, и т.д).
Лабиринтные уплотнения являются жесткими уплотнениями, работающими при сравнительно больших зазорах. Их принцип действия основан на создании турбулентного гидравлического сопротивления течению жидкости в зазоре, поэтому работа лабиринтных уплотнений сопровождается большими утечками. Вместе с тем они имеют высокую износостойкость, так как их детали не испытывают непосредственного контакта и механического износа. Известен также способ уплотнения, когда вокруг вала создается область с избыточным давлением, превышающим давление в полости баросмесителя. Подобная система применяется, например, для регулирования давления воздуха в шинах
автомобиля (С.Л.Антонов, В.А.Трофимов "Автомобили "Урал". Устройство и техническое обслуживание", Москва, "Транспорт". 1994). Система позволяет поддерживать давление в шинах в пределах нормы, а также повышать проходимость автомобиля за счет снижения давления воздуха в шинах и двигаться автомобилю с проколотым колесом. Система включает блок манжет, установленных в цапфе колеса и распределитель давления с кольцевой проточкой. При этом канавки манжет направлены к торцам распределителя давления. Давление в шинах поддерживается за счет давления воздуха, подаваемого из магистрали через подающий канал в промежуток между манжетами, и далее в шину. Причем давление в магистрали превышает давление воздуха в шине. Однако подобная система не способна одновременно с созданием встречного избыточного давления обеспечить доставку смазывающей жидкости к трущимся элементам уплотнения баросмесителя.
Приведенные выше способы уплотнения обладают одним общим недостатком: применяя их в отдельности, нельзя добиться необходимой герметизации вращающегося вала от внешней среды, и от утечки жидкости из сосуда, работающего под давлением (корпуса баросмесителя). Но различные сочетания перечисленных выше способов уплотнений позволяют применять их для уплотнения неагрессивных сред. агрессивных сред и сред с большим содержанием твердых примесей (например, при приготовлении пенобетона в баросмесителе).
Например, известны устройства для получения пенобетона аэрированием (заявка №2003127174, патент №2245246). Устройства содержат корпус баросмесителя, размещенный под углом к горизонту, внутри которого помещен ротор, установленный на валу двигателя. Между ротором и корпусом размещены вращающаяся и неподвижная кольцевые пластины. Пластины в данном случае можно рассматривать как элементы торцевого уплотнения. Недостатки баросмесителей заключаются в том. что во-первых: в них применено только торцевое уплотнение, что не предотвращает в полной мере утечку пенобетона и сжатого воздуха из полости баросмесителя через вал в атмосферу. Во вторых - не предусмотрена постоянная подача смазки к трущимся поверхностям уплотнителя, что может привести к их преждевременному износу. Смазку приходится осуществлять вручную.. снимая ротор с вала двигателя. Кроме того, ввиду того, что ротор баросмесителя установлен непосредственно на валу электродвигателя, вся нагрузка прикладывается к подшипникам двигателя. То есть, они подвержены чрезмерным радиальным и осевым нагрузкам, что может привести к выходу из строя двигателя.
Целью данной полезной модели является увеличение степени надежности уплотнения вала баросмесителя, с возможностью периодической смазки трущихся элементов уплотнений, а также разгрузка подшипников двигателя от перегрузок.
Достигается поставленная цель тем, что для предотвращения утечки жидкости из корпуса баросмесителя через зазор, образованный между валом ротора и корпусом баросмесителя, применена комбинированная система герметизации, включающая лабиринтное, сальниковое, торцевое и манжетное уплотнения. Для разгрузки подшипников двигателя от осевых и радиальных нагрузок, на валу двигателя установлен упорный подшипник. Для периодической смазки уплотнений, конструкция баросмесителя снабжена системой смазки.
Конструкция комбинированного уплотнения вала баросмесителя приведена на фигуре, где в корпусе баросмесителя 1 помещен ротор 2 с валом вращения 3 двигателя. Ротор соединен с валом болтом 4, и зафиксирован шайбой 5 и шпонкой 6. На валу двигателя между корпусом и ротором установлен упорный подшипник 7. Для предотвращения утечки жидкости из корпуса баросмесителя через зазор, образованный между валом и корпусом баросмесителя. применена комбинированная система уплотнения включающая лабиринтное, сальниковое, торцевое и манжетное уплотнения. Лабиринтное уплотнение состоит из кольцевого выступа 8, установленного в проточке корпуса баросмесителя и входящего выступом в кольцевую проточку ротора. В проточке ротора уложен сальниковый шнур 9. который прижимается к кольцевому выступу упругим элементом, включающим регулировочный винт 10, пружину 11 и упорную шайбу 12. Торцевое уплотнение состоит из неподвижной пластины 13, поджимаемой к подвижной пластине 14 упругим элементом 15, аналогичным упругому элементу сальника. Манжетное уплотнение включает блок манжет 16 (на фигуре указано только две манжеты), установленных канавками 17 в сторону ротора. Манжеты снабжены подманжетными кольцами 18. Манжеты установлены по обе стороны от торцов распределителя давления 19, снабженного проточками 20 и радиальными отверстиями 21. К проточке распределителя давления подведен канал 22 со штуцером 23. Для смазки трущихся элементов уплотнений, баросмеситель снабжен масляным бачком 24. Бачок соединен трубопроводами 25 с источником сжатого воздуха и штуцером 23 и снабжен кранами 26, 27, 28 и 29.
Комбинированное уплотнение вала баросмесителя работает следующим образом:
Жидкий пенобетон, находящийся в полости баросмесителя под давлением 4-5 атмосфер, проникает в зазор между корпусом 1 баросмесителя и ротором 2 и просачивается через зазор, образованный между валом 3 двигателя и корпусом. Чтобы минимизировать утечку, в баросмесителе применен ряд последовательно установленных уплотнителей:
лабиринтное, совмещенное с сальниковым, торцевое и манжетное. Сальниковый шнур 9 по мере износа поджимается к кольцевому выступу 8 упругим элементом, включающим регулировочный винт 10, пружину 11 и упорную шайбу 12, и частично отсекает пенобетон от проникновения в торцевое уплотнение. Такой способ прижима сальника способствует
приблизить его ресурс наработки к ресурсу наработки торцевого уплотнения без частой смены сальникового шнура. Торцевое уплотнение состоит из неподвижной пластины 13, поджимаемой к подвижной пластине 14 упругим элементом 15, аналогичным упругому элементу сальника, что в свою очередь отсекает пенобетон от проникновения в манжетное уплотнение, где практически полностью отсекается. Манжетное уплотнение включает блок манжет 16 (на фигуре указано только две манжеты), установленных канавками 17 в сторону ротора. Манжеты снабжены подманжетными кольцами 18 и установлены по обе стороны от торцов распределителя давления 19, снабженного проточками 20 и радиальными отверстиями 21. К проточке распределителя давления подведен канал 22 со штуцером 23. Для смазки трущихся элементов уплотнений, баросмеситель снабжен масляным бачком 24. Бачок соединен трубопроводами 25 с источником сжатого воздуха и штуцером 23 и снабжен кранами 26, 27, 28 и 29.
Масло к трущимся элементам уплотнений поступает следующим образом: При подаче в бачок сжатого воздуха по трубопроводу через открытый кран 26 и закрытый кран 28, масло под давлением сжатого воздуха через открытый кран 27 и закрытые краны 28 и 29 по трубопроводу 25, штуцер 23 и подводящий канал 22 поступает к проточке распределителя давления 20. Далее масло через радиальное отверстие 21 поступает к манжетам 16. Под давлением масла манжета (манжеты), примыкающие к нижнему торцу распределителя давления запираются, не пропуская масло к упорному подшипнику 7, а манжеты, примыкающие к верхнему торцу распределителя давления отжимаются от ротора 2 и пропускают масло в зазор между корпусом баросмесителя и ротором. Проникнув в зазор между подвижной пластиной 14 и неподвижной пластины 13 торцевого уплотнения и зазор между шнуровым сальником и кольцевым выступом 8 лабиринтного уплотнения, масло поступает в полость баросмесителя. После этого краны 26, 27, (при закрытом кране 29) перекрываются, открывается кран 28 и по трубопроводу 25 через штуцер 23 и подводящий канал подается сжатый воздух. Сжатый воздух проходит тот же путь, что и масло и поступает в полость баросмесителя. Образуется встречный поток воздуха, давление которого превышает давление в полости баросмесителя. Встречный поток сжатого воздуха препятствует попаданию абразивного материала пенобетона к уплотнениям, оттесняя его в сторону полости баросмесителя. Процесс смазки уплотнителей повторяют по мере необходимости. Масло попавшее в полость баросмесителя перед загрузкой его ингредиентами вытирается. Кран 29 служит для слива масла из бачка.