ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель используется в машиностроении, а именно в торцевых уплотнениях вращающихся валов насосов.
Известно торцевое уплотнение, содержащее пару трения из вращающегося и невращающегося колец, одно из которых изготовлено из керамики ЦМ-332 на базе оксида алюминия (Мельник В.А. Торцовые уплотнения валов. Справочник. М.: Машиностроение. 2008. с.59).
Недостатком известного устройства является ненадежность работы уплотнительного узла. Керамика имеет низкую теплопроводность и склонна к терморастрескиванию при резком охлаждении и быстром нагреве, в случае кратковременного перерыва подачи жидкости насосом и прекращения охлаждения уплотнения, что приводит к появлению течи в торцевом уплотнении.
Известно торцевое уплотнение, содержащее уплотнительные кольца, герметизированные эластичными прокладками относительно корпуса и вала и поджатые друг к другу пружиной. Уплотнительные кольца выполнены с цилиндрическими выступами, образующими лабиринт, охватывающий их трущиеся поверхности, на которые нанесен слой износостойкого и термостойкого материала (Патент РФ №2445535, кл. F16J 15/34, 2012 г.).
Недостатком известного устройства является ненадежность работы уплотнительного узла. Лабиринт, образованный цилиндрическими выступами, в процессе эксплуатации торцевого уплотнения заполняется продуктами износа колец, что в конечном итоге приводит к его полному заполнению и увеличению зазора в трущейся паре и, как следствие, к появлению течи в торцевом уплотнении.
Наиболее близким техническим решением является уплотнение вала насоса, помещенное в корпус и содержащее уплотнительные кольца, загерметизированные относительно корпуса и вала посредством эластичных прокладок, уплотнительные кольца выполнены из алюминиевого сплава и на всей их поверхности образован слой окиси алюминия методом микродугового оксидирования (Патент СССР №1799791 A3 кл. F02D 29/08 1993 г.).
2
3
Недостатком известного устройства является ненадежность работы уплотнительного узла. Метод микродугового оксидирования (МДО), позволяет получать износостойкие керамикоподобные слои на вентильных металлах, в частности на алюминии. Покрытия, получаемые методом МДО на алюминии, состоят в основном из окиси алюминия АlО, имеющем высокую хрупкость. Однако покрытие имеет достаточную прочность за счет формирования в процессе МДО композита окиси алюминия с подложкой из основного материала. При нанесении покрытия на детали, имеющие острые кромки, на последних формируется покрытие из окиси алюминия, имеющее низкую адгезию с подложкой основного материала, объем которого в вершинах кромок минимальный. В известном устройстве наружная и внутренняя цилиндрические поверхности каждого из уплотнительных колец образуют острую кромку с рабочей поверхностью. На острых кромках колец покрытие, получаемое методом МДО, недостаточно адгезионно прочное. В процессе эксплуатации торцевого уплотнения такие острые кромки являются «очагом» отслаивания слоя окиси алюминия на трущихся поверхностях колец. Процесс отслаивания слоя окиси алюминия в дальнейшем приобретает цепной характер. Что приводит к нарушению герметичности контакта в паре трения и появлению протечек в торцевом уплотнении.
Полезная модель направлена на повышение надежности работы уплотнительного узла торцевого уплотнения.
Указанный технический результат достигается тем, что в торцевом уплотнении, содержащем подвижное и неподвижное уплотнительные кольца, поджатые друг к другу пружиной и герметизированные эластичными прокладками соответственно относительно вращающегося вала и корпуса, уплотнительные кольца выполнены из алюминиевого сплава и на всей их поверхности образован слой окиси алюминия методом МДО, при этом каждое из уплотнительных колец выполнено с внутренними и наружными скругленными кромками, образованными, соответственно, их внутренними и наружными цилиндрическими и рабочей поверхностью, а радиус скругления каждой из кромок не менее 1 мм.
На фиг. показан общий вид торцевого уплотнения в разрезе.
Устройство содержит корпус 1, вал 2, пружину 3, эластичные прокладки 4, подвижное 5 и неподвижное 6 кольца с внутренними 7 и наружными 8 скругленными кромками.
Торцевое уплотнение работает следующим образом.
Вал 2 с герметизированным на нем через прокладку 4 подвижным кольцом 5 и пружиной 3 вращается вокруг своей оси относительно корпуса 1 с закрепленным в нем через герметичную прокладку 4 неподвижным кольцом 6. Подвижное кольцо 5 имеет возможность аксиального перемещения и поджимается своей рабочей поверхностью пружиной 3 к рабочей поверхности неподвижного кольца 6. Кольца выполнены скругленными кромками 7 и 8, радиус скругления которых зависит от заданной толщины получаемого покрытия, но не менее 1 мм.
Слой окиси алюминия в месте контакта колец 5 и 6 снижает коэффициент трения, а материал колец из сплава алюминия обеспечивает теплоотвод в контакте. Тем самым снижается риск перегрева торцевого уплотнения в условиях перерыва подачи жидкости.
Наличие внутренних 7 и наружных 8 скругленных кромок на кольцах, образованных, соответственно, их внутренними и наружными цилиндрическими и рабочей поверхностью, позволяет избежать отслаивания окиси алюминия с трущихся поверхностей, тем самым сохранить герметичный контакт трущихся поверхностей и обеспечивает повышение надежности уплотнительного узла торцевого уплотнения и, как следствие, всего насоса в целом.