ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к конструкциям торцевых уплотнений, предназначенных как для восприятия усилий сжатия-растяжения, так и для передачи крутящего момента от одного механизма или детали к другой.
Известно торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее неподвижное кольцо трения и размещенное на валу подвижное кольцо трения, причем на валу выполнен уступ, между которым и подвижным кольцом трения установлена пружина, поджимающая последнее к неподвижному кольцу трения, при этом один конец пружины зафиксирован относительно подвижного кольца трения и направление навивки пружины выполнено противоположным направлению вращения вала (см., патент RU №2098705, кл. F 16 J 15/34, 10.12.1997).
Однако данная конструкция торцевого уплотнения имеет много деталей сложной конфигурации, что усложняет конструкцию торцевого уплотнения, а пружина зафиксирована от проворачивания таким образом, что упор относительно вала возможен только при вращении вала в одном заданном направлении, что сужает возможности данного торцевого уплотнения.
Наиболее близким к заявляемому торцевому уплотнению, как объекту полезной модели, является торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, подпружиненное относительно уступа вала и поджатое к неподвижному кольцу трения пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены, соответственно относительно фланца и вала, эластичными кольцевыми элементами (см. патент RU №48014, кл. F 16 J 15/34, опубл. 10.09.2005)
Основным недостатком указанной конструкции торцевого уплотнения является сложность изготовления конической пружины, которая узкой частью охватывает вал. В неточности диаметра узкой части пружины или при выполнении пружины из материала с несколько другими свойствами упругости возможно повреждение поверхности вала или проворачивание пружины относительно вала, что не позволит передать крутящий момент от вала в подвижному кольцу трения. В результате снижается надежность работы данного торцевого уплотнения. Коническая пружина работает как на сжатие-растяжение, так и на кручение, что предъявляет повышенные требования к качеству материала и надежности работы пружины и, как следствие, ведет к удорожанию конструкции торцевого уплотнения.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является снижение нагрузок на пружину, упрощение конструкции пружины и обеспечение работы пружины только на сжатие-растяжение.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности работы торцевого уплотнения вращающегося вала.
Указанная задача в решается, а технический результат достигается за счет того, что торцевое уплотнение вращающегося вала содержит охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, подпружиненное относительно уступа вала и поджатое к неподвижному кольцу трения пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены, соответственно относительно фланца и вала, эластичными кольцевыми элементами, на валу между его уступом и подвижным
кольцом трения установлены с упором в последние, соответственно, упорное и нажимное кольца, при этом упорное кольцо зафиксировано от проворачивания относительно вала посредством установленного в глухом отверстии на торцевой поверхности уступа вала, по меньшей мере, одного штифта, конец которого введен в одно из отверстий упорного кольца, последнее выполнено с охватывающими вал выступами, которые введены между охватывающими вал выступами нажимного кольца и передают последнему крутящий момент от вала, пружина выполнена цилиндрической и расположена между упорным и нажимным кольцами с упором в последние, при этом по периферии нажимного кольца выполнены пазы, а подвижное кольцо трения выполнено с выступами, которые введены в пазы нажимного кольца.
При работе торцевого уплотнения крутящей момент от вала к подвижному кольцу трения передается посредством упорного кольца, которое зафиксировано от проворачивания относительно вала посредством штифта и нажимного кольца, которое зафиксировано от проворачивания относительно подвижного кольца трения посредством введенных в пазы нажимного кольца выступов подвижного кольца трения. В тоже время выступы упорного кольца расположены между выступами нажимного кольца. Описанная конструкция позволяет передавать крутящий момент от вала подвижному кольцу и в тоже время позволяет перемещаться подвижному кольцу трения в осевом направлении относительно неподвижного кольца трения и вала, а пружина работает только на растяжение и сжатие. В результате снижаются усталостные напряжения в пружине и, как следствие, повышается надежность работы всего торцевого уплотнения. Конструкция торцевого уплотнения состоит из простых в изготовлении деталей, что позволяет снизить стоимость изготовления торцевого уплотнения.
На фиг.1 представлен продольный разрез торцевого уплотнения, на фиг.2 представлено упорное кольцо, на фиг.3 представлен разрез А-А упорного кольца, на фиг.4 представлено нажимное кольцо и на фиг.5 представлен разрез Б-Б нажимного кольца
Торцевое уплотнение вращающегося вала (см. фиг.1) содержит охватывающее вал 1 и установленное во фланце 2 неподвижное кольцо трения 3 и размещенное на валу 1 с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения 4, подпружиненное относительно уступа вала 1 и поджатое к неподвижному кольцу трения 3 пружиной 5. Неподвижное кольцо трения 3 и подвижное кольцо трения 4 уплотнены, соответственно относительно фланца 2 и вала 1, эластичными кольцевыми элементами 6. На валу 1 между его уступом и подвижным кольцом трения 4 установлены с упором в последние, соответственно, упорное 7 и нажимное 8 кольца. Упорное кольцо 7 зафиксировано от проворачивания относительно вала 1 посредством установленного в глухом отверстии на торцевой поверхности уступа вала 1, по меньшей мере, одного штифта 9, конец которого введен в одно из отверстий 10 упорного кольца 7, последнее выполнено с охватывающими вал 1 выступами 11, которые введены между охватывающими вал 1 выступами 12 нажимного кольца 8, и передают последнему крутящий момент от вала 1. Пружина 5 выполнена цилиндрической и расположена между упорным 7 и нажимным 8 кольцами с упором в последние, при этом по периферии нажимного кольца 8 выполнены пазы 13, а подвижное кольцо трения 4 выполнено с выступами, которые введены в пазы 13 нажимного кольца 8.
При работе торцевого уплотнения рабочее усилие сжатия-растяжения прилагают вдоль оси пружины 5, а рабочее усилие крутящего момента передается от вращающегося вала 1 подвижному кольцу трения 4 через упорное 7 и нажимное 8 кольца трения. Благодаря штифту 9 и взаимодействующим между собой выступам 11 и 12 колец 7 и 8 практически полностью исключено проворачивание подвижного кольца трения 4 относительно вала при штатной работе торцевого уплотнения. Под действием осевого усилия сжатой пружины 5 подвижное кольцо трения 4 прижимается к неподвижному кольцу трения 3, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта, а эластичные
кольцевые элементы 6, например эластичные упругие кольца круглого или прямоугольного сечения, манжеты и пр. обеспечивают герметизацию подвижного кольца трения 4 относительно вала 1 и неподвижного кольца трения 3 относительно фланца 2.
Настоящая полезная модель, может быть использована в машиностроении, нефтедобывающей и газодобывающей промышленности в насосах, турбинах и других видах машин, где требуется обеспечить герметичность между вращающимся валом и неподвижными элементами, например корпусом насоса или турбины.