УЗЕЛ УПЛОТНЕНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА
SEALING ASSEMBLY OF ROTARY SHAFT

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к узлам герметизации вращающихся валов.
Известно уплотнение вращающегося вала с помещенным в канавке корпуса уплотнительным элементом, рабочая плоскость которого расположена под острым углом к оси вала (см. авт.св. СССР №879113, кл. F16J 15/16, 1981).
К недостаткам данного уплотнения следует отнести малую надежность из-за быстрого износа его наклонного выступа, контактирующего с валом.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является узел уплотнения вала, включающий набор последовательно установленных колец, размещенных в кольцевой проточке между валом и охватывающей деталью (см. П.И.Орлов, Основы конструирования, М., Машиностроение, 1988 г., стр.367-368).
В данном узле, благодаря установке нескольких уплотнительных колец, повышается надежность герметизации. Однако это повышение незначительно, особенно при наличии даже небольшого биения и больших скоростях вращения вала. Это связано с тем, что при расположении оси под углом относительно оси охватывающей детали уплотнительные кольца поджимаются к валу или к охватывающей детали (в зависимости от направления угла наклона относительно горизонтальной оси) и образуется люфт, через который смазка и вытекает.
В соответствии с изложенным техническим результатом изобретения является улучшение эффективности работы узла уплотнения путем более надежной его герметизации.
Указанный технический результат достигается тем, что узел уплотнения вала, включающий набор последовательно установленных колец, размещенных в кольцевой проточке между валом и охватывающей деталью, согласно изобретению снабжен цанговым пружинным элементом, установленным между уплотнительными кольцами и имеющим в продольном сечении z-образную форму, при этом одно из уплотнительных колец установлено между валом и продольной частью пружинного элемента, а другое кольцо - между охватывающей деталью и противоположной продольной частью пружинного элемента.
Решению поставленной технической задачи способствует также и то, что охватывающая деталь соединена с пружинным элементом с возможностью совместного вращения.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид узла уплотнения в продольном разрезе.
Узел уплотнения содержит вращающийся вал 1, проходящий через охватывающую деталь 2, и последовательно установленные эластичные кольца 3, размещенные в кольцевой расточке 4 между валом 1 и охватывающей деталью 2. Узел уплотнения снабжен цанговым пружинным элементом 5, установленным между уплотнительными кольцами 3 и имеющим в продольном сечении z-образную форму. Цанговый элемент 5 может быть жестко соединен с уплотнительными кольцами 3, например, путем вулканизации или любым другим известным способом. Пружинный элемент 5 соединен с охватывающей деталью 2 с возможностью совместного вращения. Это может быть обеспечено, например, их шлицевым соединением, для чего цанговый элемент 5 выполнен с выступами 7, а охватывающая часть 2 - с ответными пазами 8 на внутренней поверхности.
Использование в узле уплотнения пружинного элемента 5, установленного между кольцами 3, обеспечивает герметизацию вала 1 при любом смещении его оси относительно оси охватывающей детали 2 и гарантированно будет перекрывать зазор, образующийся между ними в случае биения вала 1. При смещении вала 1 в вертикальной плоскости работают диагонально расположенные части колец 3, причем при смещении вала 1 вверх герметизацию вала обеспечивают верхняя половина кольца 3, расположенного в зоне контакта корпусного элемента 6 с охватывающей деталью 2, и нижняя половина второго кольца 3. При смещении вала 1 вниз уплотнение обеспечивают нижняя половина кольца 3, расположенного у основания кольцевой расточки 4, и верхняя половина второго кольца 3. Таким образом, в предложенном узле благодаря обеспечению совместной работы обоих колец 3, поджимаемых цанговым элементом 5, как при смещении оси вала 1 вверх, так и вниз, обеспечивается надежная герметизация вала 1 и предотвращается вытекание масла и попадание различных частиц из внешней среды в случае использования узла, например, в шахтных условиях.
Монтаж узла осуществляется следующим образом. Сначала на валу 1 в зоне контакта корпусного элемента 6 с охватывающей деталью 2 устанавливают первое уплотнительное кольцо 3, а затем - цанговый элемент 5. После этого у основания кольцевой расточки 4 устанавливают второе кольцо 3, совмещают выступы 7 цангового элемента 5 с ответными пазами 8 на внутренней поверхности охватывающей детали 2 и производят окончательную сборку узла уплотнения.
Такое выполнение узла уплотнения позволяет повысить надежность герметизации и тем самым повысить работоспособность всего узла.