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. F16J 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, что сужает возможности данного торцевого уплотнения.
Наиболее близким к заявляемому торцевому уплотнению, как объекту полезной модели, является торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, поджатое к неподвижному кольцу трения охватывающей вал цилиндрической пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены соответственно относительно фланца и вала эластичными элементами, а подвижное кольцо трения выполнено по периферии с пазами (см. патент RU №54411, кл. F16J 15/34, 27.06.2006)
Основным недостатком указанной конструкции торцевого уплотнения является сложность конструкции, поскольку необходимо изготавливать дополнительные (промежуточных) элементы: нажимного кольца с пазами и выступами и упорного кольца с выступами и отверстиями для фиксации на валу при помощи установленных на уступе вала, по крайней мере, двух штифтов. В результате снижается надежность работы данного торцевого уплотнения.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является упрощение конструкции торцевого уплотнения путем исключения из его конструкции дополнительных (промежуточных) элементов: нажимного кольца с пазами и выступами и упорного кольца с выступами и отверстиями для фиксации на валу при помощи установленных на уступе вала штифтов.
Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности работы торцевого уплотнения вращающегося вала.
Указанная задача в решается, а технический результат достигается за счет того, что торцевое уплотнение вращающегося вала содержит охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, поджатое к неподвижному кольцу трения охватывающей вал цилиндрической пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены соответственно относительно фланца и вала эластичными элементами, а подвижное кольцо трения выполнено по периферии с пазами, при этом на валу консольно установлено рабочее колесо насоса, подвижное кольцо трения подпружинено относительно торца рабочего колеса насоса, которое зафиксировано от проворачивания относительно вала, причем цилиндрическая пружина установлена с одной стороны с упором в торец рабочего колеса и с другой стороны - в установленное между ней и подвижным кольцом трения с упором в последнее нажимное кольцо, рабочее колесо насоса выполнено с охватывающей цилиндрическую пружину цилиндрической выточкой, на торце которой выполнены охватывающие вал выступы, введенные в пазы подвижного кольца трения для передачи ему крутящего момента от вала.
При работе торцевого уплотнения крутящей момент от вала к подвижному кольцу трения передается непосредственно от рабочего колеса насоса, которое зафиксировано от проворачивания относительно вала и относительно подвижного кольца трения посредством введенных в пазы нажимного кольца выступов, выполненных на торце цилиндрической выточки. Конструкция уплотнения позволяет передавать крутящий момент от вала подвижному кольцу и в тоже время позволяет перемещаться подвижному кольцу трения в осевом направлении относительно неподвижного кольца трения и вала, а пружина работает только на растяжение и сжатие. В результате при снижении количества деталей сохраняются условия для снижения усталостного напряжения в пружине и, как следствие, повышается надежность работы всего торцевого уплотнения. Конструкция торцевого уплотнения состоит из простых в изготовлении деталей, что позволяет изготовить данное торцевое уплотнение с низкими капитальными затратами.
На чертеже представлен продольный разрез торцевого уплотнения вращающегося вала
Торцевое уплотнение вращающегося вала 1 содержит охватывающее вал 1 и установленное во фланце 2 неподвижное кольцо трения 3 и размещенное на валу 1 с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения 4, поджатое к неподвижному кольцу трения 3 охватывающей вал 1 цилиндрической пружиной 5. Неподвижное кольцо трения 3 и подвижное кольцо трения 4 уплотнены соответственно относительно фланца 2 и вала 1 эластичными элементами 6 и 7. Подвижное кольцо трения 4 выполнено по периферии с пазами 8. На валу 1 консольно установлено рабочее колесо 9 насоса. Подвижное кольцо трения 4 подпружинено относительно торца рабочего колеса 9 насоса, которое зафиксировано от проворачивания относительно вала 1. Цилиндрическая пружина 5 установлена с одной стороны с упором в торец рабочего колеса 9 насоса и с другой стороны - в установленное между ней и подвижным кольцом трения 4 с упором в последнее нажимное кольцо 10. Рабочее колесо 9 насоса выполнено с охватывающей цилиндрическую пружину 5 цилиндрической выточкой 11, на торце которой выполнены охватывающие вал 1 выступы 12, введенные в пазы 8 подвижного кольца трения 4 для передачи ему крутящего момента от вала 1.
При работе торцевого уплотнения рабочее усилие сжатия-растяжения прилагают вдоль оси цилиндрической пружины 5, а рабочее усилие крутящего момента передается от вращающегося вала 1 подвижному кольцу трения 4 через рабочее колесо 9 насоса посредством цилиндрической выточки 11 с выступами 12. Благодаря введенным в пазы 8 подвижного кольца трения 4 выступам 12 практически полностью исключено проворачивание подвижного кольца трения 4 относительно вала 1 при штатной работе торцевого уплотнения. Под действием осевого усилия сжатой пружины 5 подвижное кольцо трения 4 прижимается к неподвижному кольцу трения 3, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта, а эластичные кольцевые элементы 6 и 7, например эластичные упругие кольца круглого или прямоугольного сечения, обеспечивают герметизацию подвижного кольца трения 4 относительно вала 1 и неподвижного кольца трения 3 относительно фланца 2.
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.