МЕЖВАЛЬНОЕ ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации вращающихся валов и механизмов.
Известно торцевое уплотнение (Патент РФ №2179676, кл. F16J 15/34, опубликовано 27.03.1999), включающее трущуюся пару, в которой один элемент выполнен из антифрикционного материала, а другой элемент выполнен из твердого износостойкого материала, упругий элемент и элемент уплотнения.
Недостатками описанного устройства являются:
1 крупногабаритная, тяжелая конструкция уплотнения, включающая детали сложной формы (корпус, обод, гофрированный узел), что значительно увеличивает стоимость изготовления уплотнения;
2 ограниченный диапазон применения данного уплотнения, только до температуры 80°C;
3 ограниченный диапазон применения по частоте вращения не более 3000 об/мин, что обусловлено условиями работы пружины сжатия и гофрированного элемента;
4 ограниченный диапазон применения по скорости скольжения в зоне контакта не более 30 м/с.
Известно торцевое уплотнение (ОСТ1 13792-88 «Уплотнения торцевые вращательных соединений. Конструкция. - Отраслевой стандарт, 1988. - стр. 2, чертеж 1) включающее трущуюся пару, в которой один элемент выполнен из антифрикционного материала, а другой элемент выполнен с твердым износостойким покрытием, упругий элемент, радиальное уплотнение.
Недостатками описанного устройства являются:
1 крупногабаритная, тяжелая конструкция, включающая корпус уплотнения и детали сложной формы (обойма, шпонка, элемент трущуюся пары, который выполнен из антифрикционного материала), что значительно увеличивает стоимость изготовления уплотнения;
2 ограниченный диапазон применения данного уплотнения, только до температуры 150°C;
3 ограниченный диапазон применения по скорости скольжения в зоне контакта не более 120 м/с;
4 диапазон применения по расходу масла на охлаждение 0,6-1,4 л/мин;
5 ограниченный диапазон применения данного уплотнения только при невысоких перепадах давления рабочей среды на уплотнении не более 0,15 МПа;
ТВ
6 низкая теплопроводность контактного тела - оно выполнено из стали 10Х12НМБФ-Ш с покрытием хрома Х 21.
Известно, выбранное в качестве прототипа торцевое уплотнение (Патент РФ №234071, кл. F16j 22/80, опубликовано 24.12.1968), включающее трущуюся пару, в которой один элемент выполнен из антифрикционного материала, а другой снабжен твердым износостойким покрытием, втулку и упругий элемент.
Недостатками описанного устройства являются:
1 крупногабаритная, тяжелая конструкция уплотнения, включающая детали сложной формы (корпус, втулка, элемент трущуюся пары, который выполнен из антифрикционного материала), что значительно увеличивает стоимость изготовления уплотнения;
2 не достаточно надежная конструкция, могут возникать протечки жидкости;
3 повышенный износ в зоне контакта трущейся пары;
4 ограниченный диапазон применения по частоте вращения не более 3000 об/мин, что обусловлено условиями работы пружины сжатия;
5 ограниченный диапазон применения по максимальной рабочей температуре элемента трущейся пары, выполненного из антифрикционного материала (монолитная медь) не более 200°C.
Техническим результатом, достигаемым в заявленной полезной модели, является упрощение конструкции уплотнения (простые геометрические формы деталей), повышение надежности уплотнения между вращающимися элементами.
Поставленный технический результат достигается тем, что межвальное торцевое уплотнение, включающее трущуюся пару, в которой один элемент выполнен из антифрикционного материала, а другой элемент снабжен твердым износостойким покрытием, втулку и упругий элемент.
Новым в полезной модели является то, что элемент из антифрикционного материала установлен во втулке, сопряженной с упругим элементом и содержащей радиальное уплотнение, при этом в другом элементе трущейся пары, снабженном твердым износостойким покрытием, выполнен канал для смазки.
Применение графита в качестве антифрикционного элемента в форме кольца позволяет расширить диапазон максимальной рабочей температуры элемента трущейся пары не более 250°C.
Применение волновой пружины в качестве упругого элемента позволяет расширить диапазон по частоте вращения до 20000 об/мин.
Простая геометрия деталей, а также минимальное их количество позволяет облегчить конструкцию уплотнения и значительно снизить стоимость изготовления.
Установленное радиальное уплотнение во втулке исключает возможность протечки масла.
Канал для смазки трущейся пары уменьшает износ в зоне контакта элементов.
На прилагаемом чертеже изображено заявляемое межвальное торцевое уплотнение.
Межвальное торцевое уплотнение, установленное между телом вращения 1 и телом вращения 2, содержит трущуюся пару, которая состоит из антифрикционного элемента 3 и элемента 4, снабженного твердым износостойким покрытием. Антифрикционный элемент 3 установлен во втулке 5, сопряженной с упругим элементом 6 и содержащей радиальное уплотнение 7, при этом втулка 5 базируется в теле вращения 2, а элемент 4 установлен на теле вращения 1. В элементе 4 выполнен канал 8 для смазки трущейся пары.
Уплотнение работает следующим образом.
При подаче масла в канал 8 элемента 4 при помощи центробежных сил происходит смазка трущейся пары - зона контакта элемента 4 и антифрикционного элемента 3. При этом антифрикционный элемент 3 поджимается к элементу 4 волновой пружиной 6 (упругий элемент). Радиальное уплотнение 7 предохраняет от перетекания масловоздушной смеси из маслокартера редуктора во внешнюю среду (например, газотурбинный тракт ГТД).
Данное межвальное торцевое уплотнение является технологичным при изготовлении за счет возможности изготовления его деталей более простой геометрической формы (кольцо или кольцо с цилиндрическими канавками) и меньшего количество составляющих деталей. Данное межвальное торцевое уплотнение применяется при скорости скольжения в зоне контакта не более 120 м/с, температурах рабочей и окружающей среды не более 250°C, при этом расход масла не более 0,5 л/мин, что показывает эффективность предлагаемой конструкции торцевого уплотнения вращательных соединений. Элемент 4 может быть выполнено из алюминиевого сплава, что повышает теплоотвод от уплотнения с твердым износостойким покрытием в зоне контакта с антифрикционным элементом 3, например оксидированием (толщина слоя до 0,2 мм), что также снижает массу уплотнения.