ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

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 строго заданном направлении.
Наиболее близким к заявляемому торцевому уплотнению является торцевое уплотнение, содержащее установленное во фланце невращающееся и установленное на валу вращающееся кольца, составляющие пару трения, каждое из которых состоит из металлической обоймы с запрессованным в нее фрикционным кольцом и вторичного уплотнения, пружину и элемент крепления вращающегося кольца на гладком ступенчатом валу, (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 случае 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 решается, а технический результат достигается за счет того, что торцевое уплотнение содержит установленные во фланце невращающееся и установленное на валу вращающееся кольца, составляющие пару трения, каждое из которых состоит из металлической обоймы с запрессованным в нее фрикционным кольцом и вторичного уплотнения, цилиндрическую пружину и элемент крепления вращающегося кольца на гладком ступенчатом валу, при этом на наружной поверхности обоймы невращающегося кольца выполнены пазы, а на фланце входящие в них и фиксирующие кольцо от проворота выступы, причем элемент крепления вращающегося кольца трения на гладком валу выполнен в виде размещенного между ними с упором в уступ вала эластичного элемента с обеспечением последним передачи крутящего момента от вала к кольцу и одновременного выполнения функции вторичного уплотнения.
При работе торцевого уплотнения крутящей момент от вала к подвижному кольцу трения передается посредством элемента крепления в виде эластичного элемента, который зажат между уступом вала и вращающимся кольцом. Описанная конструкция позволяет передавать крутящий момент от вала подвижному кольцу и в тоже время позволяет уплотнить зазор между валом и подвижным кольцом. Как следствие цилиндрическая пружина работает только на сжатие-растяжение, позволяет снизить усталостные напряжения в пружине и, как следствие повысить 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 представлен разрез А-А торцевого уплотнения на фиг.1.
Торцевое уплотнение содержит установленные во фланце 1 невращающееся 2 и установленное на валу 3 вращающееся 4 кольца, составляющие пару трения. Каждое из колец 2 и 4 состоит из металлической обоймы 5 с запрессованным в нее фрикционным кольцом 6 и вторичного уплотнения 7. Уплотнение содержит также цилиндрическую пружину 8 и элемент крепления 9 вращающегося кольца 4 на гладком ступенчатом валу 3. На наружной поверхности обоймы 5 невращающегося кольца 2 выполнены пазы 10, а на фланце 1 входящие в них и фиксирующие кольцо 2 от проворота выступы 11. Элемент крепления 9 вращающегося кольца 4 трения на гладком валу 3 выполнен в виде размещенного между ними с упором в уступ вала 3 эластичного элемента с обеспечением последним передачи крутящего момента от вала 3 к кольцу 4 и одновременного выполнения функции вторичного уплотнения.
При работе торцевого уплотнения рабочее усилие сжатия-растяжения прилагают вдоль оси цилиндрической пружины 8, а рабочее усилие крутящего момента передается от вращающегося вала 3 вращающемуся кольцу 4 через элемент крепления 9 в виде эластичного элемента в виде
кольца из эластичного упругого материала. Благодаря выступам 11 на фланце 1, входящим в пазы 10, выполненные на обойме 5 невращающегося кольца 2 практически полностью исключено проворачивание невращающегося кольца 2 относительно вала 3. Под действием осевого усилия сжатой пружины 8 невращающееся кольцо 2 прижимается к вращающемуся кольцу 4, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта, а вторичное уплотнение 7 и элемент крепления 9. обеспечивают герметизацию вращающегося кольца 4 относительно вала 1 и невращающегося кольца 2 относительно фланца 1.
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.