ВИНТОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Область техники
Полезная модель относится к машиностроению, в частности, к бесконтактным герметизирующим устройствам вращающихся валов.
Предшествующий уровень техники
Известно устройство, содержащее установленный в корпусе уплотнительный элемент в виде цилиндрической винтовой пружины, охватывающей вал с радиальным зазором и установленной с упором своими торцами в фиксирующий элемент корпуса и упорный элемент, втулку из эластичного материала, установленную герметично в корпусе и контактирующую с наружной поверхностью пружины. В корпусе выполнена концентрично валу кольцевая полость, сообщенная с системой подачи управляющего давления. Упорный элемент выполнен в виде подпружиненного поршня, размещенного в кольцевой полости корпуса. Авторское свидетельство СССР №1168760.
Устройство сложно конструктивно и имеет увеличенные радиальные размеры, обусловленные наличием кольцевой полости в корпусе.
Прототипом данного технического решения является винтовое уплотнение, содержащее расположенный в расточке корпуса и охватывающий с зазором вал винтообразный уплотнительный элемент, выполненный из эластичного материала и установленный с упором одним концом в торец расточки корпуса, а другим в ограничительный фланец, при этом внутри винтообразного уплотнительного элемента выполнена полость, глухая с одной стороны и сообщенная с источником управляющего давления с другой стороны. Авторское свидетельство СССР №1465671.
Недостатком данного устройства является то, что при подводе во внутреннюю полость уплотнительного элемента управляющего давления одной и той же величины и при увеличении осевых размеров будет образовываться произвольное, каждый раз новое, искажение винтообразной формы (коробление шланга), что приведет к созданию разных по величине гидравлических сопротивлений тракта (отсутствие повторяемости).
Раскрытие полезной модели
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка устройства, позволяющего повысить эффективность герметизации при переменных режимах работы и в процессе эксплуатации, а также расширить область применения, создать возможность регулирования эффективности герметизации.
Эта задача решена за счет того, что в винтовом уплотнении вала, содержащем расположенный в проточке корпуса и охватывающий вал, полый многовинтовой уплотнительный элемент, выполненный из эластичного материала, например, из антифрикционного, причем на внутренней цилиндрической поверхности расточки корпуса выполнена многовинтовая нарезка, в которую ввинчен полый многовинтовой уплотнительный элемент, создавая соединение по типу «винт-гайка», при этом его один конец зафиксирован в торце расточки корпуса и соединен через штуцер с источником управляющего давления, а другой конец выполнен глухим и может свободно перемещаться по винтовой нарезке.
Кроме того, в этом уплотнении новым является то, что диаметр расточки корпуса больше среднего диаметра уплотнительного элемента, многовинтовая нарезка выполнена многозаходной и длина развертки уплотнительного элемента меньше длины развертки многовинтовой нарезки.
Технический результат состоит в том, что наличие этих отличий повышает эффективность герметизации уплотнения и позволяет регулировать гидросопротивление уплотнения при работе насосов на различных режимах.
На фиг. представлено продольное сечение уплотнительного элемента.
Пример осуществления полезной модели
1
2
Как показано на фиг., в корпусе 1 выполнена цилиндрическая проточка 2 с многовинтовой нарезкой 3, охватывающей вал 4. В эту нарезку ввинчен многовинтовой уплотнительный элемент 5, выполненный из эластичного материала, например, из антифрикционной резины. При этом создается соединение по типу «винт-гайка», причем внутренний диаметр D нарезки больше среднего диаметра D уплотнительного элемента 5. Он установлен с одной стороны упором в торец 6 проточки 2, а с противоположной стороны выполнен с глухим свободным концом 7. Опорный конец уплотнительного элемента 5 герметизирован относительно корпуса 1 при помощи прокладки 8, внутренняя полость 9 уплотнительного элемента 5 через штуцер 10 соединена с источником регулируемого давления и с пульсатором (не показано). Многовинтовая нарезка может быть выполнена многозаходной, в которую ввинчиваются такое же количество уплотнительных элементов.
Работа устройства
При подводе давления в напорную полость 9 уплотнительного элемента 5 через штуцер 10, превышающего уровень давления уплотняемой среды, т.е. в проточке 2, под действием перепада давления поперечное сечение уплотнительного элемента 5 и другие его размеры увеличиваются благодаря изготовлению его из эластичного материала. Вследствие этого радиальный зазор между уплотнительным элементом 5 и валом 3 уменьшается. Кроме того, наличие свободного глухого конца 8 и винтовой направляющей нарезки 4 в проточке 2 дает возможность образования дополнительных витков. Это обстоятельство приводит к увеличению гидравлического сопротивления тракта. Кроме того при пульсирующем изменении размеров эластичного(ых) элемента(ов) происходит подвод энергии от внешнего источника к потоку рабочей среды посредством механического воздействия эластичного элемента на поток. Это приводит к дополнительному повышению гидравлического сопротивления уплотнения.
Промышленное применение
Полезная модель найдет применение в различных отраслях техники в устройствах для ограничения протечек текучей среды вдоль вращающегося вала.