МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ТОРЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к уплотнительной технике, а, именно, к торцовым уплотнениям, и может быть использована с наибольшим эффектом для герметизации вращающихся валов насосов, перекачивающих легковоспламеняющиеся, взрыво- и пожароопасные, токсичные, химически агрессивные и другие жидкости и газы.
Известно многоступенчатое торцовое уплотнение, выполненное в виде двух отдельных ступеней уплотнения, расположенных в радиальном направлении, имеющие кольца пары трения, одно из которых установлено в гильзе, которая жестко скреплена с валом, а другое - в неподвижном корпусе, между одинарными торцовыми уплотнениями имеется полость, сообщаемая с подводящим и отводящим каналами, выполненными в корпусе (см. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / Л.А.Кондаков, A.И.Голубев, В.Б.Овандер и др., Под общей редакцией A.И.Голубева, Л.А.Кондакова - М.: Машиностроение, 1986, стр. 291).
Наиболее близким техническим решением, взятое за прототип, является многоступенчатое торцовое уплотнение, содержащее, два одинарных торцовых уплотнения, расположенных радиально относительно друг друга, имеющие кольца пары трения, одно из которых установлено в гильзе, которая жестко скреплена с валом, а другое - в неподвижном корпусе, между одинарными торцовыми уплотнениями имеется полость, сообщаемая с подводящим и отводящим каналами, выполненными в корпусе (см. фиг.2 патента РФ №2116530 публ. 27.07.1998 г.)
Недостатком данного решения является то, что в связи с невозможностью размещения подводящего и отводящего каналов с разных сторон в осевом направлении торцовых уплотнений, поступающая в полость охлаждающая жидкость не в полной мере выполняет свое назначение, так как в данной полости образуется застойная зона и
равномерная циркуляция жидкости по окружности и вдоль полости отсутствует. Из-за этого происходит перегрев торцовых уплотнений и, как следствие, быстрый выход их из строя. Кроме того, при такой конструкции требуется увеличенный объем полости, в следствие наличия подводящих и отводящих каналов круглого сечения, а это влечет за собой увеличение габаритов конструкции.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности и долговечности работы многоступенчатого торцового уплотнения и повышение его долговечности при минимизации размеров конструкции в радиальном направлении.
1
2
2
1
2
1
Технический результат полезной модели достигается за счет того, что в полости размещена перегородка, выполненная в виде тонкостенной обечайки, один конец которой закреплен в корпусе, а другой конец находится на расстоянии h от торца гильзы, причем это расстояние меньше наименьшего расстояния от торца гильзы до поверхности контакта колец любой пары трения. Толщина обечайки может составлять 0,5-2,0 мм. Площадь кольцевого сечения между концом обечайки и горцем гильзы S может задаваться соотношениями S>S>S; S≥S; где: S - площадь входного сечения между наружным диаметром обечайки и внутренним диаметром колец наружной пары трения, определяемой по формуле:
2
2
вн.кп
н.об
S=π·(d -D )·2H/4, где:
π - число ПИ;
вн.кп
d - внутренний диаметр колец пары трения наружного уплотнения:
н.об
D - наружный диаметр обечайки;
2Н - длина в осевом направлении, равная высоте пары колец трения;
1
S - площадь сечения соединяющая входную и выходную полости, определяемая по формуле:
1
н.об
вн.об
1
2
2
S=π·(D -d )·h/4
где:
вн.об
d- внутренний диаметр обечайки:
1
h - длина кольцевой щели.
2
S- площадь выходного сечения из полости, определяемой по формуле:
2
вн.об
н.о
2
2
S=π·(d -D )·2H/4,
где:
н.о
D - наружный диаметр обоймы.
Подводящие и отводящие каналы в корпусе, непосредственно соединенные с полостью, могут быть выполнены в виде радиусных щелей малой ширины, причем площадь сечения подводящих и площадь сечения отводящих каналов в корпусе, равна площади сечения подводящего канала к корпусу.
На фиг.1 изображен продольный разрез многоступенчатого торцового уплотнения;
На фиг.2 изображен узел I фиг.1;
На фиг.3 изображен узел II фиг.1;
На фиг.4 изображен вид А фиг.2;
На фиг.5 изображен вид Б фиг.3.
1
1
Многоступенчатое торцовое уплотнение состоит, по меньшей мере, из двух одинарных торцовых уплотнений, расположенных радиально относительно друг друга (см. фиг.1). Торцовые уплотнения имеют кольца пары трения 1, 2, установленные в гильзе 3. Гильза жестко скреплена с валом 4, а другие кольца 5, 6 - обоймах 7, 8, которые в свою очередь размещены в неподвижном корпусе 9. Между одинарными торцовыми уплотнениями имеется полость 10, сообщаемая с подводящим 11 и отводящим 12 каналами, выполненными в корпусе 9. В полости размещена перегородка 13, выполненная в виде тонкостенной обечайки, один конец которой закреплен в корпусе 9, а другой конец находится на расстоянии hот торца гильзы 3, причем это расстояние меньше наименьшего расстояния Н от торца гильзы до поверхности контакта колец любой пары трения. Толщина обечайки может составлять 0,5-2,0 мм. Площадь кольцевого сечения между торцем обечайки и торцем гильзы S определена
соотношениями
2
1
2
1
S>S>S; S≥S;
где: S - площадь входного сечения между наружным диаметром обечайки и внутренним диаметром колец наружной пары трения, определяемой по формуле:
2
2
вн.кп
н.об
S=π·(d -D )·2H/4, где:
π - число ПИ;
вн.кп
d - внутренний диаметр колец пары трения наружного уплотнения;
н.об
D - наружный диаметр обечайки;
2Н - длина в осевом направлении, равная высоте пары колец трения;
1
S - площадь сечения соединяющая входную и выходную полости, определяемая по формуле:
1
н.об
вн.об
1
2
2
S=π·(D -d )·h/4
где:
вн.об
d- внутренний диаметр обечайки;
1
h - длина кольцевой щели.
2
S- площадь выходного сечения из полости, определяемой по формуле:
2
вн.об
н.о
2
2
S=π·(d -D )·2H/4,
где:
н.о
D - наружный диаметр обоймы.
Подводящий 14 и отводящий 15 каналы в корпусе 9, (см. фиг.4, 5) непосредственно соединенные с полостью 10, могут быть выполнены в виде одной или нескольких радиусных щелей малой ширины а, площадь сечения которых равна площади сечения подводящего канала 11 к корпусу. Желательно, чтобы подводящий канал круглого сечения 11 и отводящий канал круглого сечения 12 корпуса 9 были равны по площади поперечного сечения.
Работа многоступенчатого торцового уплотнения осуществляется следующим образом.
1
2
1
2
1
Затворная жидкость, подводимая через канал 11, поступает через канал 14, выполненный в виде радиусной щели, в полость 10. Благодаря введенной обечайке 13 жидкость имеет направленный вектор движения вдоль оси уплотнений и принудительно и равномерно омывает внутренние поверхности колец пары трения наружного уплотнения, охлаждая и смазывая их. Причем, величина площади кольцевого сечения между торцем обечайки и торцем гильзы S определена соотношениями S>S>S; S≥S;
где: S - площадь входного сечения между наружным диаметром обечайки и внутренним диаметром колец наружной пары трения, определяемая по формуле:
2
2
вн.кп
н.об
S=π·(d -D )·2H/4, где:
π - число ПИ;
вн.кп
d - внутренний диаметр колец пары трения наружного уплотнения;
н.об
D- наружный диаметр обечайки;
2Н- длина в осевом направлении, равная высоте пары колец трения;
1
S - площадь сечения соединяющая входную и выходную полости, определяемая по формуле:
1
н.об
вн.об
1
2
2
S=π·(D -d )·h/4
где:
вн.об
d - внутренний диаметр обечайки;
1
h - длина кольцевой щели.
2
S- площадь выходного сечения из полости, определяемой по формуле:
2
вн.об
н.о
2
2
S=π·(d -D )·2H/4,
где:
н.о
D - наружный диаметр обоймы.
2
Затворная жидкость, проходя через зазор h, омывает и смазывает снаружи поверхности колец пары трения внутреннего уплотнения. В дальнейшем жидкость выходит через отводящие каналы 15 (см. фиг.5), выполненные в виде полуокружности радиусом г.Данная конструкция
имеет минимально возможные радиальные размеры, что позволяет обеспечить экономию по массе, или увеличить радиальные размеры пар трения наружного и внутреннего уплотнений, тем самым, увеличив надежность работы конструкции.
Промышленная применимость очевидна. Данная конструкция проходит проверку на ОАО «ПОЛИЭФ» г.Уфа и доказала свое преимущество по сравнению с прототипом.