БЛОК ОПОРНО-УПЛОТНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к опорно-уплотнительной системе вращающегося вала и может быть использована в насосостроении, компрессоростроении, в перемешивающих устройствах.
Известен блок опорно-уплотнительной системы вращающегося вала консольного насоса, у которого в корпусе размещено торцовое уплотнение вала, уплотняющий подвижный контакт которого образован взаимодействующими по уплотнительному пояску элементами вращающегося и невращающегося узлов, последний подвижен в осевом направлении и имеет кольцо трения, выполненного из антифрикционного материала, на валу установлен подшипник скольжения (см. Патент на полезную модель №48376).
Недостатком данного узла является то, что подшипник и торцовое уплотнение разобщены и представляют собой независимые два элемента конструкции, ухудшая тем самым массо-габаритные характеристики.
Наиболее близким техническим решением является блок опорно-уплотнительной системы вращающегося вала, у которого в корпусе имеется торцовое уплотнение вала, уплотняющий подвижный контакт которого образован взаимодействующими по уплотнительному пояску элементами вращающегося и невращающего узла, последний подвижен в осевом направлении и имеет кольцо трения, выполненного из антифрикционного материала, а опорный узел выполнен в виде подшипника качения, у которого вращающаяся часть герметично установлена на валу, при помощи резинового кольца, расположенного между валом и вращающейся частью опорного узла (Голубев Г.А. и др. Контактные уплотнения вращающихся валов. М., Машиностроение, 1976 г., стр.195, рис.108).
Недостатком данного узла является то, что вращающаяся часть опорного узла выполнена из металла, а герметизирующий элемент невращающейся части выполнен из антифрикционного материала, что
приводит к тепловой деформации вращающегося узла подшипника и разгерметизации уплотнения. Кроме того, подшипник качения не может работать полностью залитым затворной жидкостью, а следовательно, невозможно создание жидкостной смазки у уплотняющего контакта.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы и улучшение массогабаритных характеристик блока.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении технических характеристик блока, надежности его работы и увеличения срока службы.
Указанный технический результат по первому варианту достигается за счет того, что вращающаяся часть опорного узла выполнена из антифрикционного материала и напрямую контактирует с неподвижной частью опорного узла, выполненной из антифрикционного материала, при этом по всей длине наружной поверхности вращающейся части опорного узла или по всей длине внутренней поверхности неподвижной части опорного узла выполнены продольные канавки. Между валом и вращающейся частью опорного узла установлено дополнительно второе резиновое кольцо, причем резиновые кольца установлены по краям вращающейся части опорного узла.
С противоположной стороны опорного узла может быть установлен второй невращающийся узел, идентичный первому, образуя герметизацию вала по схеме двойного уплотнения.
Указанный технический результат по второму варианту достигается за счет того, что вращающаяся часть опорного узла выполнена из антифрикционного материала и напрямую контактирует с неподвижной частью опорного узла, выполненной из антифрикционного материала, при этом по всей длине наружной поверхности вращающейся части опорного узла выполнены винтовые канавки. Между валом и вращающейся частью опорного узла установлено дополнительно второе резиновое кольцо,
причем резиновые кольца установлены по краям вращающейся части опорного узла.
Кроме того, у второго варианта блока опорно-уплотнительной системы вращающегося вала с противоположной стороны опорного узла может быть установлен второй невращающийся узел, идентичный первому, образуя герметизацию вала по схеме двойного уплотнения.
На фиг.1 представлено продольное сечение блока опорно-уплотнительной системы вращающегося вала по первому варианту (по первому пункту формулы).
На фиг.2 представлено продольное сечение блока опорно-уплотнительной системы вращающегося вала по первому варианту (по второму пункту формулы).
На фиг.3 представлено продольное сечение блока опорно-уплотнительной системы вращающегося вала по второму варианту (по третьему пункту формулы).
На фиг.4 представлено продольное сечение блока опорно-уплотнительной системы вращающегося вала по второму варианту (по четвертому пункту формулы).
В рассматриваемом примере первого варианта (см. фиг.1, 2) блок состоит из корпуса 1, герметизирующего 2 и опорного 3 узлов. Герметизация вала 4 осуществлена взаимодействующими по торцу антифрикционным кольцом 5 герметизирующего узла 2 и вращающейся частью 6 опорного узла 3. Вращающаяся часть 6 герметично установлена на вал 4 и выполнена из антифрикционного материала. Вращающаяся часть 6 напрямую контактирует с неподвижной частью 7 опорного узла 3. Неподвижная часть 7 выполнена из антифрикционного материала. По всей длине внутренней поверхности 8 неподвижной части 7 опорного узла 3 выполнены продольные канавки 9. Вместо канавок 9 аналогичные канавки могут быть выполнены по всей длине наружной поверхности 10 вращающейся части 6 опорного узла 3. Между валом и вращающейся
частью опорного узла установлены два резиновых кольца 11, причем резиновые кольца установлены по краям вращающейся части опорного узла.
Живучесть блока обеспечивается системой обеспечения работоспособности, представляющего собой контур 12 затворной жидкости.
При этом с противоположной стороны опорного узла 3 может быть установлен второй невращающийся узел 13, идентичный первому 2, образуя герметизацию вала по схеме двойного уплотнения.
Отличительной особенностью второго варианта от первого варианта является то, что канавки 9, по всей длине наружной поверхности 10 вращающейся части 6 опорного узла 3, выполнены винтовыми. Живучесть блока обеспечивается системой обеспечения работоспособности, представляющего собой контур 12 затворной жидкости без насоса.
При этом с противоположной стороны опорного узла 3 может быть установлен второй невращающийся узел 13, идентичный первому 2, образуя герметизацию вала по схеме двойного уплотнения.
Блок опорно-уплотнительной системы вращающегося вала работает следующим образом.
Вал опирается в радиальном направлении и вращается в опорном узле 3, представляющем собой подшипник скольжения, который выполнен в виде вращающейся части 6 и неподвижной части 7 опорного узла 3, выполненных в виде втулок, изготовленных из антифрикционного материала. Герметизация вращающейся части 6 опорного узла 3 относительно вала обеспечивается резиновыми кольцами 11. Вращающий момент передается через штифт 14. Антифрикционное кольцо 15 герметизирующего узла 2 взаимодействует по торцу с вращающейся частью 6 опорного узла 3. Охлаждение и смазка трущихся поверхностей опорного и уплотнительного узлов обеспечивается контуром 12 затворной жидкости. Для принудительной циркуляции затворной жидкости
предусмотрены продольные канавки 9, выполненные по всей длине наружной поверхности вращающейся части опорного узла или по всей длине внутренней поверхности неподвижной части опорного узла. Между валом и вращающейся частью опорного узла установлены два резиновых кольца 11, причем резиновые кольца установлены по краям вращающейся части опорного узла (первый вариант исполнения).
В связи с разностью коэффициентов термического расширения стального вала 4 и вращающейся части 6 опорного узла 3, выполненной из антифрикционного материала, между валом 4 и вращающейся частью 6 опорного узла 3 выполнен тепловой зазор. Резиные кольца 11 расположены по краям вращающейся части 6 опорного узла 3, обеспечивая центровку опорного узла 3 относительно вала и снижая вибрацию.
С целью герметизации вала по схеме двойного уплотнения с противоположной стороны опорного узла установлен второй герметизирующий узел 13, идентичный первому 2 (см. п.2 формулы). Охлаждение и смазка трущихся поверхностей опорного и уплотнительных узлов обеспечивается контуром 11 затворной жидкости.
В случае отсутствия принудительной циркуляции по контуру 11 затворной жидкости (без насоса) предусмотрены винтовые канавки, выполненные по всей длине наружной поверхности вращающейся части опорного узла, которые при вращении вала создают движущий напор затворной жидкости по контуру 11 (второй вариант исполнения п.3 формулы).
С целью герметизации вала по схеме двойного уплотнения с противоположной стороны опорного узла установлен второй герметизирующий узел, идентичный первому (см. п.4 формулы).
Промышленная применимость очевидна. Блок опорно-уплотнительной системы вращающегося вала прошел опытную проверку в ООО НПЦ «Анод» и доказал свое преимущество по сравнению с прототипом.