ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям для герметизации вращающихся валов агрегатов, перекачивающие нефтепродукты и другие среды.
С увеличением сложности условий встраивания в агрегат торцовых уплотнений возникает необходимость разработки специальных конструкций торцового уплотнения для определенных типов насосов.
Так, например, имеется горизонтальный мультифазный винтовой насос (два вала которого вращаются навстречу друг другу) для перекачки нефтегазовых смесей типа МРС268, изготовитель германская фирма Борнеманн. Особенностью таких насосов является то, что при их монтаже сначала устанавливают на валы уплотнения, шестерни, упорные подшипники и т.д., закрывая доступ к торцовым уплотнениям крышкой насоса. Кроме того, когда настраивают взаимное расположение шестерен, устанавливают подшипники, то валы смещаются в осевом направлении настолько, что могут нарушить взаимное расположение частей торцового уплотнения, а так как доступ к ним ограничен, то возникают трудности для их восстановления. Для исключения этого делают большой ход прижимающих пружин, что позволяет восстановить взаимное расположение частей торцового уплотнения, но при таком большом ходе пружин в условиях эксплуатации торцовое уплотнение может раскрыться. Кроме того, у данного насоса пружины, прижимающие друг к другу антифрикционные кольца трения, входят в состав блока обоймы, который установлен на валу и вращается вместе с ним, что ухудшает упругие свойства пружин.
Поэтому на такой насос ставят более надежные отечественные уплотнения, в которых пружина установлены в обойме, но она не закреплена на валу и не вращается вместе с ним, что позволяет сохранить упругие свойства пружин, находящихся вне зоны перекачиваемой среды, как, например, в торцовом уплотнении по патенту RU №32564 на полезную модель, конструкция которого является наиболее близкой к предлагаемому техническому решению.
Торцовое уплотнение по патенту RU №32564 содержит одинарную торцовую ступень, уплотняющий контакт которой образован взаимодействующими по уплотнительному пояску элементами вращающегося узла, включающего гильзу с установленным в нем уплотнительным антифрикционным кольцом, и неподвижного узла, состоящего из второго уплотнительного антифрикционного кольца, установленного в аксиально-подвижной обойме, зафиксированной во фланце корпуса агрегата, и поджатое расположенными по окружности пружинами, заключенными в кольцевой сепаратор (упорное кольцо).
Технической задачей полезной модели является создание торцового уплотнения вала с подпружиненной не вращающейся обоймой, которое бы при установке его в мультифазный винтовой насос для перекачки нефтегазовых смесей допускало возможность смещения вала (в момент установки упорных подшипников, настройки шестерен и т.д.) без нарушения взаимного расположения частей уплотнения, то есть без нарушения его работоспособности, сохраняя ремонтоспособность и уменьшая эксплуатационные издержки.
Указанный технический результат достигается тем, что в торцовом уплотнении вращающегося вала, уплотняющий контакт которого образован элементами вращающегося узла, включающего коаксиально установленную и закрепленную на валу гильзу с установленным в ней антифрикционным кольцом, и элементами неподвижного узла, состоящего из второго антифрикционного кольца, установленного в аксиально-подвижной обойме, которая зафиксирована в корпусе уплотнения от проворота и поджата пружинами, расположенными по окружности в упорном кольце (сепараторе), на цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы выполнены по меньшей мере два сквозных резьбовых отверстия и напротив них в соответствующих антифрикционных кольцах выполнены глухие отверстия для прохождения и установки в них крепежных элементов, а на внутренней цилиндрической поверхности упорного кольца и на внешней цилиндрической поверхности обоймы по линии их соприкосновения и напротив друг друга выполнены ориентированные по окружности по меньшей мере два глухих резьбовых полуотверстия, в которых установлены крепежные элементы.
Предпочтительно, чтобы сквозные и глухие отверстия и полуотверстия были расположены по окружности торцового сечения равномерно.
На чертеже показан общий вид одинарных торцовых уплотнений при встраивании их в винтовой насос, два вала которого вращаются навстречу друг другу (продольный разрез).
Каждое одинарное торцовое уплотнение содержит коаксиально установленную и закрепленную на валу 1 винтом 2 гильзу 3, выполненную укороченной в виде втулки с кольцевым выступом (манжетой), в котором установлено вращающееся вместе с валом и гильзой антифрикционное уплотнительное кольцо 4. Неподвижное антифрикционное уплотнительное кольцо 5 установлено в кольцевом выступе аксиально-подвижной обойме 6, которая зафиксирована в корпусе уплотнения 7 от проворота и поджата пружинами 8, расположенными по окружности в упорном кольце (сепараторе) 9. На цилиндрических поверхностях кольцевых выступов гильзы 3 и обоймы 6 выполнено по два сквозных резьбовых отверстия 10 на гильзе и 11 на обойме. Напротив них в антифрикционных кольцах 4 и 5 выполнены глухие отверстия 12 в кольце 4 и 13 в кольце 5. Через сквозные отверстия 10 и 11 проходят винты и упираются в глухие отверстия 12 и 13, закрепляя антифрикционные кольца соответственно на гильзе и обойме.
При этом на внутренней цилиндрической поверхности упорного кольца 9 и на внешней цилиндрической поверхности обоймы 6 по линии их соприкосновения 14 и напротив друг друга выполнены ориентированные по окружности два глухих резьбовых полу отверстия 15 в обойме 6 и 16 в упорном кольце 9, в которых установлены винтовые элементы (на рисунке не показаны).
Отверстия 10-13 и полу отверстия 15 и 16 расположены по окружности торцового сечения симметрично.
Торцовое уплотнение работает следующим образом.
В каждом одинарном торцовом уплотнении передача крутящего момента от вала 1 на подвижные кольца трения 4 осуществляется гильзой 3.
Под действием давления уплотняемой среды, а также от усилия пружин 8 возникают осевые силы, прижимающие антифрикционные кольца 4 и 5 уплотнительного узла друг к другу, обеспечивая герметичность торцового уплотнения. Конструкция гильзы, которая выполнена как самостоятельная деталь и не зафиксирована фиксатором в корпусе уплотнения (как это выполнено в прототипе), крепления гильзы и обоймы на соответствующих антифрикционных кольцах, крепление обоймы и упорного кольца общими винтами предотвращает смещение частей торцового уплотнения при монтаже и настройке насоса, сохраняя аксиальную подвижность обоймы и предотвращая антифрикционные кольца от их раскрытия и выпадания.