УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ КОЛЬЦО ТОРЦОВОГО УПЛОТНЕНИЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к деталям насосно-компрессорного оборудования, перемешивающих устройств и химических аппаратов, которые обеспечивают герметизацию вращающегося вала относительно неподвижного корпуса.
Известно уплотнительное кольцо гидростатического торцового уплотнения, описанное в патенте РФ №2211974, опубл. 10.09.2003, которое включает уплотнительный элемент и втулку, при этом его уплотнительный элемент выполнен из алюминиевого сплава со слоем окиси алюминия на поверхности трения, образованным методом микродугового оксидирования. Недостатком известного уплотнительного кольца являются недостаточно высокие антифрикционные качества рабочей поверхности, коррозионная и химическая стойкость, а также его недостаточно продолжительный срок службы из-за износа, обусловленного трением.
Наиболее близким к заявляемому является описанное в патенте РФ №1790791, опубл. 23.01.93 г., уплотнительное кольцо торцевого уплотнения вала насоса, выполненное из алюминиевого сплава, на поверхности которого образован слой оксида алюминия методом микродугового оксидирования.
Недостатками известного технического решения являются недостаточно высокие износостойкость и антифрикционные качества поверхности трения уплотнительного кольца, а также недостаточная коррозионная и химическая стойкость упомянутой поверхности.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение износостойкости и антифрикционных качеств поверхности трения уплотнительного кольца, а также улучшение ее коррозионной и химической стойкости.
Поставленная задача решается уплотнительным кольцом торцового уплотнения, выполненным из алюминиевого сплава, на поверхность трения которого имеется оксидный слой, нанесенный методом плазменно-электролитического (микродугового) оксидирования, при этом, в отличие от
известного, поверхность трения дополнительно включает покрытие из политетрафторэтилена.
Оптимальным образом поставленная задача решается, когда покрытие из политетрафторэтилена представляет собой слой высокодисперсного низкомолекулярного политетрафторэтилена.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 показаны уплотнительные кольца на примере их использования в торцовом уплотнении вала насоса, показанном в продольном сечении, на фиг.2 - уплотнительное кольцо (неподвижное).
Торцовое уплотнение, помещенное в корпус 1, содержит подвижное 2 и неподвижное 3 уплотнительные кольца, на поверхности трения (контактные поверхности) которых нанесен оксидный слой 4 и покрытие 5 из политетрафторэтилена. Уплотнительные кольца 2 и 3 загерметизированы относительно корпуса 1 и вала 6 посредством эластичных прокладок 7 и 8.
Каждое уплотнительное кольцо (подвижное и неподвижное) изготовлено из сплава алюминия (Д10, Д16, АМг2, АМг5 либо другого подходящего сплава), при этом на контактную поверхность кольца нанесен методом плазменно-электролитического (микродугового) оксидирования в биполярном режиме оксидный слой, который включает твердый малопористый подслой толщиной 30-60 мкм, преимущественно содержащий высокотемпературные фазы оксида алюминия (γ- либо α- фазу, либо их смесь), обладающие повышенной микротвердостью (10-21 МПа), и тонкий (до 20-25 мкм) рыхлый, так называемый технологический, верхний слой, легко удаляемый при необходимости механической шлифовкой. Твердый плотный подслой, включающий высокотемпературные фазы оксида алюминия, обеспечивает высокую износостойкость поверхности трения. Кроме того, упомянутый подслой оксидного слоя, сформированного в соответствующих условиях, обладает высокой коррозионной и химической стойкостью.
Политетрафторэтиленовое (ПТФЭ) покрытие преимущественно представляет собой слой низкомолекулярного высокодисперсного политетрафторэтилена (предпочтительно с частицами размером от 0,1 до 5,0 мкм, обладающими сферической формой), полученного термодеструкцией
полимера в потоке газа. Толщина слоя ПТФЭ составляет 0,1-10,0 мкм. Благодаря своей высокой дисперсности частицы низкомолекулярного ПТФЭ равномерно распределяются по поверхности оксидного слоя, полученного плазменно-электролитическим оксидированием и подвергнутого в случае необходимости механической шлифовке для удаления технологического верхнего слоя, заполняя его поры и микронеровности, и образуют покрытие с ровной и плотной поверхностью, которое обладает высокими антифрикционными качествами. Эти качества наряду с высокой микротвердостью оксидного подслоя обеспечивают высокую износостойкость поверхности трения уплотнительного кольца и позволяют увеличить срок его службы. Кроме того, ПТФЭ покрытие дополнительно увеличивает стойкость контактной поверхности предлагаемого уплотнительного кольца по отношению к коррозионным и химически активным средам.
Уплотнительное кольцо с нанесенным на оксидный слой покрытием из ПТФЭ обнаруживает практически бездефектную ровную и плотную поверхность, которая не требует дополнительной обработки при высокой точности изготовления.
Остальные поверхности уплотнительного кольца при необходимости могут быть снабжены любым известным защитным покрытием, обеспечивающим его достаточную коррозионную и химическую стойкость. Оптимальным с этой точки зрения является защитное покрытие, нанесенное методом плазменно-электролитического оксидирования в соответствующих условиях.
Таким образом, предлагаемое уплотнительное кольцо торцевого уплотнения обладает контактной поверхностью с хорошими антифрикционными качествами, высокой коррозионной и химической стойкостью, а также повышенным, в сравнении с прототипом, сроком службы, что является техническим результатом полезной модели.