ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

Полезная модель относится к области машиностроения и, в частности, к торцовым уплотнениям вращающихся валов машин и аппаратов.
Предшествующий уровень техники
Известно торцовое уплотнение вращающегося вала, состоящее из двух рабочих колец, одно из которых неподвижно закреплено в корпусе, а другое - вращающееся кольцо, уплотнено относительно вала и прижато винтовой пружиной, охватывающей вал, к рабочей поверхности неподвижного кольца (см. авт.свид. СССР №339706, МКИ F 16 j 15/34, 72 г.). Это техническое решение является аналогом предлагаемой полезной модели.
Недостатком его является то, что при сжатии винтовой пружины возникает изгибающий момент, приводящий к перекосу одного из рабочих колец и соответственно к негерметичности уплотнения.
Известно также торцовое уплотнение вращающегося вала, включающее неподвижное кольцо, закрепленное в корпусе и вращающееся кольцо, которое подвижно в осевом направлении, которое закреплено на валу и прижимается к неподвижному кольцу несколькими витыми пружинами. Вращающееся кольцо закреплено во втулке, которая герметизирована относительно вала резиновым кольцом. Витые пружины размещены в глухих отверстиях, выполненных на торцовой поверхности втулки, и равнорасположены по окружности (см. авт.свид. СССР №813058, МКИ F 16 J, 15/34, 81 г.). Это техническое решение является также аналогом предлагаемой полезной модели.
Недостатком его является то, что при выполнении прижимного механизма, состоящего из нескольких винтовых пружин, возникают трудности в изготовлении и в подборе пружин с одинаковым усилием. Кроме того, большое количество винтовых пружин в прижимном механизме снижает его надежность. При поломке одной пружины произойдет разгерметизация уплотнения.
Прототипом предлагаемой полезной модели является торцовое уплотнение вращающегося вала вентилятора вакуумной печи ВК-200. Это уплотнение содержит
корпус, вращающийся вал, установленный в подшипнике скольжения, закрепленного в крышке корпуса вала, пару уплотнительных колец, одно из которых неподвижно и плотно закреплено в корпусе, а другое установлено на валу с возможностью осевого перемещения и прижато к неподвижному кольцу винтовой пружиной, причем в кольцевом зазоре между валом и вращающимся кольцом имеется вторичное уплотнение. Вращение вала осуществляется от привода с ременной передачей (см. паспорт сосуда, работающего под давлением ВКА-12.20/12, регистрационный номер №8033,8 центрального промышленного округа Госгортехнадзора ОАО Курган Химмаш, Россия, 640022, г.Курган, Химмашевская, 16).
Прототип имеет те же недостатки, что и аналог по авт.свид. СССР №339706, MKИ F 16 J 15/34.
Однако в этой конструкции торцового уплотнения перекос вращающегося кольца создается также из-за прогиба вала, обусловленного действием усилия натяжения ремней. В результате перекоса вращающегося кольца происходит преждевременный износ трущейся пары торцового уплотнения, незапланированная разгерметизация внутреннего объема вакуумной печи и выпуск бракованной продукции.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является создание такой конструкции торцового уплотнения вращающегося вала, в которой торцовая пара постоянно соприкасалась без перекоса друг относительно друга.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в снижении износа трущихся поверхностей рабочих колец уплотнения, в увеличении срока службы и повышение надежности работы.
Эта цель достигается тем, что в торцовом уплотнении вращающегося вала, содержащем корпус, вал, установленный в подшипниковой опоре, закрепленной в крышке корпуса вала, пару уплотнительных колец, одно из которых неподвижно закреплено в корпусе вала, а другое установлено на валу с возможностью осевого перемещения и прижато к неподвижному кольцу нажимным механизмом, при этом нажимной механизм состоит из многозаходной пружины с фланцами на концах и нескольких винтовых пружин, размещенных в сквозных отверстиях цилиндрического диска, равнорасположенных по окружности его торца, причем оси этих отверстий параллельны оси вала.
Другим отличиями предлагаемой полезной модели являются:
- многозаходная пружина выполнена трехзаходной с витками прямоугольной формы;
- цилиндрический диск выполнен разъемным и состоит из двух половин, соединенных хомутом;
- в качестве подшипниковой пары применен подшипник качения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлено продольное сечение торцового уплотнения вращающегосявпала; на фиг.2 представлен общий вид продольной части трехзаходной пружины.
Пример реализации полезной модели
Торцовое уплотнение вращающегося вала (фиг.1) содержит корпус 1, вал 2, установленный в подшипнике качения 3, закрепленного в крышке 4 корпуса вала 2 и пару уплотнительных колец 5 и 6. Уплотнительное кольцо 5 неподвижно и герметично закреплено в корпусе 1. В торце этого кольца выполнена кольцевая проточка, в которую вставлено кольцо 7, выполненное из пирографита. Уплотнительное кольцо 6 установлено на валу 2 подвижно в осевом направлении и поджато к неподвижному кольцу 5 с помощью нажимного механизма 8. Кольцо 6 уплотнено относительно вала 2 с помощью двух резиновых колец 9 и 10. Нажимной механизм 8 выполнен из многозаходной пружины 11 с фланцами 12 и 13 на концах (фиг.2). Предпочтительнее эту пружину следует выполнять трехзаходной, т.к. она будет равномерно вдоль оси вала поджимать подвижное кольцо 6 и иметь небольшие линейные размеры. Над трехзаходной пружиной 11 и соосно с ней размещен металлический диск 14, в торце которого выполнены сквозные отверстия 15, равнорасполеженные по окружности. В эти отверстия вставлены витые пружины 16. Диск 14 выполнен из двух половин (не показано), которые скреплены с помощью хомута 17. Уплотнительное кольцо 6 удерживается на валу 2 с помощью гайки 18. Трехзаходная пружина создает основное усилие поджатия кольца 6 к неподвижному кольцу 5. Причем это усилие направлено вдоль оси кольца б, что обеспечивает работу колец без перекосов. Винтовые пружины 16 служат для подгонки усилия трехзаходной пружины, которое может отличаться от расчетного.
Приводом вала 2 является ременная передача (не показана), включающая шкиф 19, закрепленный на этом валу.
Работа устройства
При вращении вала 2, вращающееся кольцо 6 скользит по пирографитовому кольцу 7, плотно закрепленного в кольцевой выточке неподвижного кольца 5. Вместе с валом 2 вращается и нажимной механизм 8, который обеспечивает равномерное без перекосов поджатие вращающегося кольца 6 к неподвижному кольцу 5.
Применение подшипника качения 3 вместо подшипника скольжения в качестве опоры вала 2 позволяет исключить прогиб вала, а также устранить перекос уплотнительных колец.
Таким образом предлагаемая полезная модель обеспечивает снижение износа, увеличение срока службы и повышение надежности торцового уплотнения вращающегося вала
Промышленное применение
Предлагаемая полезная модель торцового уплотнения вращающегося вала найдет применение в машиностроении.
В настоящее время это уплотнение применено на валу вентилятора вакуумной печи ВК-200.