КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА МАШИНЫ
ANNULAR SEALING OF MACHINE SHAFT

Изобретение относится к общему машиностроению, преимущественно для уплотнения валов машин, находящихся под радиальной нагрузкой.
Известно кольцевое уплотнение валов машин, содержащее неподвижную обойму, набор подвижных и неподвижных колец с разными внутренними и наружными диаметрами, установленными поочередно одно за другим (см. Орлов П.И. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1988, том 1, с.365).
К недостаткам данного уплотнения следует отнести малую надежность герметизации уплотняемой полости с жидким маслом.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является кольцевое уплотнение вала машины, содержащее концентрично установленные подвижную и неподвижную обоймы с закрепленным в них набором дисков с разными внутренними и наружными диаметрами, установленными поочередно одно за другим (см. авт.св. СССР №1822912, кл. F16J 15/00, 1993).
К недостаткам данной конструкции кольцевого уплотнения следует отнести малую эффективность в работе, что связано с возникновением зазоров между боковыми стенками дисков при их относительном осевом перемещении.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы уплотнения путем принудительного прижатия дисков в процессе работы друг к другу.
Указанный технический результат достигается тем, что кольцевое уплотнение вала машины, содержащее концентрично установленные подвижную и неподвижную обоймы с закрепленным в них набором дисков с разными внутренними и наружными диаметрами, установленными поочередно одно за другим, согласно изобретению уплотнение снабжено пружинными разрезными кольцами, размещенными в радиальных зазорах между дисками и обоймами, при этом наружные диски в диаметральной плоскости имеют форму трапеции, большее основание которой обращено в сторону продольной оси уплотнения, а кольцевые расточки в наружной обойме под них выполнены ответной формы.
Достижению указанного технического результат способствует также и то, что:
- боковые поверхности дисков покрыты антифрикционным материалом;
- концевые участки пружинных разрезных колец имеют ступенчатую форму и установлены с перекрытием друг друга.
Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг.1 изображен общий вид уплотнения в продольном разрезе; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.
Предложенное кольцевое уплотнение включает концентрично установленные подвижную 1 и неподвижную 2 обоймы с закрепленным в них набором дисков 3 и 4. Диски 3 и 4 выполнены с разными внутренними и наружными диаметрами и установлены поочередно одно за другим. Уплотнение снабжено пружинными разрезными кольцами 5 и 6, размещенными в радиальных зазорах между соответствующими дисками 3 и 4 и обоймами 1 и 2. При этом наружные диски 3 в диаметральной плоскости имеют форму преимущественно прямоугольной трапеции, большее основание которой обращено в сторону продольной оси уплотнения, а кольцевые расточки в наружной обойме 1 под них выполнены ответной формы. У наружных дисков 3 наклонные поверхности 7 и ответные им поверхности 8 выполнены таким образом, что они пересекаются со стороны наружной поверхности обоймы 1 и образуют острый угол - α с продольной осью уплотнения. Концевые участки 9 и 10 контактирующих с дисками 3 пружинных разрезных колец 6 имеют ступенчатую форму и установлены с перекрытием друг друга и с зазором 11 между ступенчатыми поверхностями 9 и 10. Пружинные разрезные кольца 5 выполнены аналогично.
Принцип работы уплотнения заключается в следующем. Под действием радиальной нагрузки, действующей на обоймы 1 или 2, наружные диски 3 своими наклонными поверхностями 7 входят в плотный контакт с ответными наклонными поверхностями 8 обоймы 1 и создают усилие, направленное вдоль оси уплотнения. Это усилие обеспечивает постоянный контакт боковых поверхностей наружных 3 и внутреннего 4 дисков, препятствуя возникновению зазоров между ними. Это гарантирует надежную герметизацию уплотняемой полости даже при значительном износе обоймы 1, чему способствует также и наличие зазоров 11 между концевыми ступенчатыми участками 9 и 10. Использование антифрикционного покрытия позволяет снизить крутящий момент, передаваемый от наружных дисков 3 на внутренний диск 4 и тем самым уменьшить вероятность нарушения соединения дисков 3 и 4 с обоймами 1 и 2.
Предложенная конструкция уплотнения может использоваться как самостоятельное устройство, так и в составе уплотнительных комплексов. Использование его позволит повысить надежность и эффективность кольцевых уплотнений, особенно при наличии радиальных нагрузок.