Торцеве ущільнення

Реферат: Торцеве ущільнення містить кільця пари тертя, встановлені в обертовій і аксіально-рухомій обоймах з осьовим зазором, утвореним пружними вторинними ущільненнями, встановленими в канавках торців обойм, і елементи, фіксуючі кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обойм, і забезпечуючи контактній тиск по вторинних ущільненнях. Елементи, що фіксують кільця пари тертя в обертовій і/або аксіально-пересувний обоймах торцевого ущільнення, виконані у вигляді пружних стрічок з подовжнім рифленням, які розміщені між обоймами і кільцями пари тертя в кільцевих пазах, виконаних на внутрішній поверхні обойм або зовнішній поверхні кілець. UA 97760 U (54) ТОРЦЕВЕ УЩІЛЬНЕННЯ UA 97760 U UA 97760 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ущільнювальної техніки і може бути використана в компресорах і насосах різного призначення для ущільнення обертових валів. Найбільш близьким аналогом є конструкція ущільнення вала, що містить кільця пари тертя, встановлені в обертовій і аксіально-рухомій обоймах з осьовим зазором, створеним вторинним ущільненням, наприклад гумовим кільцем круглого перерізу, причому кільця пари тертя зафіксовані щодо обойм за допомогою упорів, що забезпечують контактний тиск по вторинних ущільненнях [А.С. № 9245; Торцеве ущільнення. Промислова власність. Офіц. бюл. № 3, від 30.09.1996 р. С. 3, 1, 370.]. Недоліком такої конструкції ущільнення вала є складність розташування упорів, а при високих швидкостях обертання ротора упори можуть вносити додатковий дисбаланс, що обмежує використання таких ущільнень, а також значно ускладнює процес проектування і стримує широке промислове використання таких ущільнень в компресорах. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення надійності і розширення сфери застосування ущільнення вала, за рахунок спрощення конструкції і підтримки працездатності ущільнення в широкому діапазоні робочих параметрів, що дозволить забезпечити широке промислове використання цих ущільнень в конструкціях компресорів і насосів. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій конструкції торцевого ущільнення, що містить кільця пари тертя, встановлені в обертовій і аксіально-рухомій обоймах з осьовим зазором, створеним вторинним ущільненням, наприклад гумовим кільцем круглого перерізу, встановленим в канавках торців обойм, а також елементи, що фіксують кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обойм і що забезпечують контактний тиск по вторинних ущільненнях, згідно з корисною моделлю, елементи, що фіксують кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обертової і/або аксіально-рухомої обойм і забезпечують контактний тиск по вторинних ущільненнях, виконані у вигляді пружних стрічок, що мають подовжнє рифлення, які розміщені між обоймами і кільцями пари тертя торцевого ущільнення в кільцевих пазах, виконаних на внутрішній поверхні обертової і аксіально-рухомої обойм або зовнішньої поверхні кілець пари тертя. У окремому випадку подовжнє рифлення пружної стрічки в поперечному перерізі може мати якусь певну форму, наприклад або , а бокові поверхні кільцевого паза - виконані у трапецеїдальному вигляді. До того ж пружні стрічки можуть бути виконані з пружинної сталі і/або берилієвої бронзи. Пропонована конструкція торцевого ущільнення має наступні істотні відмітні ознаки: - елементи, що фіксують кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обертової і/або аксіально-рухомої обойм і що забезпечують контактний тиск по вторинних ущільненнях, виконані у вигляді пружних стрічок з подовжнім рифленням; - пружні стрічки з подовжнім рифленням розташовані між обоймами і кільцями пари тертя торцевого ущільнення в кільцевих канавках, виконаних на внутрішній поверхні обертової і/або аксіально-рухомої обойм; - пружні стрічки з подовжнім рифленням розташовані між обоймами і кільцями пари тертя торцевого ущільнення в кільцевих канавках, виконаних на зовнішній поверхні кілець пари тертя; - подовжнє рифлення пружних стрічок має якусь певну форму, наприклад або ; - бокові поверхні кільцевого паза на внутрішній поверхні обертової і аксіально-рухомої обойм виконані у трапецеїдальному вигляді; - пружні стрічки можуть бути виконані з пружинної сталі і/або берилієвої бронзи. Запропонована корисна модель має наступні переваги: - виконання елементів, що фіксують кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обертової і аксіально-рухомої обойм, і що забезпечують контактний тиск по вторинних ущільненнях, у вигляді пружних стрічок з подовжнім рифленням, дозволить значно спростити конструкцію і забезпечити її працездатність при високих швидкостях обертання вала; - розміщення пружних стрічок з подовжнім рифленням між обоймами і кільцями пари тертя торцевого ущільнення в кільцевих канавках, виконаних на внутрішній поверхні обертової і/або аксіально-рухомої обойм, дозволить забезпечити надійну фіксацію кілець пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обертової і/або аксіально-рухомої обойм і забезпечити необхідний контактний тиск по вторинних ущільненнях при строго концентричному розташуванні кілець щодо посадочних поверхонь обойм і осі обертання вала; - розміщення пружних стрічок з подовжнім рифленням між обоймами і кільцями пари тертя торцевого ущільнення в кільцевих канавках, виконаних на зовнішній поверхні кілець пари тертя торцевого ущільнення, дозволить забезпечити не лише надійну фіксацію кілець пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обертової і/або аксіально-рухомої обойм і забезпечити необхідний контактний тиск по вторинних ущільненнях при строго концентричному розташуванні 1 UA 97760 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кілець щодо посадочних поверхонь обойм і осі обертання вала, але і зменшити зовнішній діаметр обойм, тобто забезпечити працездатність ущільнення вала при більш високих швидкостях обертання вала компресора або насоса; - виконання бокових поверхонь кільцевих канавок у трапецеїдальному вигляді дозволить виключити випадання пружної стрічки, як при монтажі, так і при роботі ущільнення, чим забезпечується її працездатність при високих швидкостях обертання вала компресора; - виконання пружних стрічок з подовжнім рифленням певної форми, наприклад або , дозволить значно спростити конструкцію і забезпечити її працездатність при високих швидкостях обертання вала; - виконання пружних стрічок з пружинної сталі і/або берилієвої бронзи забезпечує широкий вибір матеріалу пружної стрічки залежно від її корозійної стійкості в ущільнюваному середовищі, що значно спрощує проектування ущільнення в цілому. Все це дає можливість підвищити надійність і розширити сферу застосування торцевого ущільнення в цілому за рахунок спрощення конструкції і підтримки працездатності ущільнення в широкому діапазоні швидкостей обертання і робочого тиску, і дозволить забезпечити широке промислове вживання цих ущільнень в конструкціях турбокомпресорів і насосів. Конструкція торцевого ущільнення, що заявляється, з вказаною сукупністю ознак, забезпечує підвищення надійності і розширення сфери застосування ущільнення в цілому за рахунок спрощення конструкції і підтримки його працездатності в широкому діапазоні швидкостей обертання роторів компресорів, насосів і інших роторних машин, а також може бути застосована як кінцеві ущільнення на насосах і відцентрових компресорах, що перекачують різні середовища в хімічній, газовій і інших областях промисловості. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний подовжній розріз пропонованого торцевого ущільнення, пружні стрічки якого розташовані в кільцевих канавках, виконаних на зовнішній поверхні кілець пари тертя, а на фіг. 2 - подовжній розріз пропонованого торцевого ущільнення, в якому кільцеві канавки з бічними поверхнями трапецеїдальної форми виконані на внутрішній поверхні обертової і аксіально-рухомої обойм; на фіг. 3, 4, 5 - вигляд А фіг. 1 і фіг. 2 з різними варіантами виконання подовжнього рифлення пружних стрічок. Торцеве ущільнення складається з обертової обойми 1, встановленої на валу 2, і аксіальнорухомої обойми 3 що встановлена в корпусі 4. В обоймах встановлені обертове 5 і аксіальнорухоме 6 кільця пари тертя і вторинні ущільнювальні кільця 7 і 8, розташовані в торцевих канавках обойм 1 і 3. На зовнішній поверхні кілець 5 і 6 пари тертя (фіг. 1) або внутрішній поверхні обойм 1 і 3 (фіг. 2) виконані кільцеві канавки 9 і 10. У кільцевих канавках 9 і 10 встановлені пружні стрічки з подовжнім рифленням 11 і 12 (фіг. 3, 4, 5). Попереднє підтискання аксіально-рухомого кільця 6, яке встановлене в аксіально-рухомій обоймі 3, до кільця 5, встановленого в обертовій обоймі 1, здійснюється пружинами 13, а герметичність обойми 3 щодо корпусу 4 забезпечується ущільнювальним кільцем 14. Торцеве ущільнення працює таким чином. При установці кілець 5 і 6 в обертову 1 і аксіально-рухому 3 обойми, пружні стрічки 11 і 12, розміщені в кільцевих канавках 9 і 10, деформуються, забезпечуючи, як строге концентричне положення кілець щодо обойм, так і необхідну жорсткість їх установки. Це запобігає осьовому зсуву і провертанню кілець 5 і 6 пари тертя щодо обойм. При цьому, якщо кільцеві канавки 9 і 10 виконані на внутрішній поверхні обойм (фіг. 2, 3 і фіг. 5), то в них спочатку встановлюють пружні стрічки 11 і 12, а потім упресовують кільця 5 і 6. В цьому випадку можливе виконання бокових поверхонь кільцевих канавок трапецеїдальної форми (фіг. 2 і фіг. 5), що дозволить виключити випадання пружної стрічки, як при монтажі, так і при роботі ущільнення, чим забезпечується її працездатність при високих швидкостях обертання вала компресора або насоса. Якщо ж кільцеві пази виконані на зовнішній поверхні кілець 5 і 6 (фіг. 1 і фіг. 4), то кільця упресовують в обойми спільно з пружними стрічками. У початковому положенні кільця 5 і 6 спільно з обоймами 1 і 3 притиснуті один до одного за допомогою пружин 13. Кільця 5 і 6 стримуються від провертання і осьового зсуву щодо обойм 1 і 3 пружними стрічками 11 і 12. Ущільнюване середовище, що знаходиться перед вузлами ущільнень, стримується від перетікань через зазори між обоймами 1 і 3 і кільцями 5 і 6 вторинними ущільнювальними кільцями 7 і 8, а між аксіально-рухомою обоймою 3 і корпусом 4 ущільнювальним кільцем 14, відповідно. Зусилля підтискання пружин 13 і статична сила від тиску ущільнюваного середовища, що притискують кільця пари тертя один до одного, більше сили, що розкриває ущільнювальний стик. Це перешкоджає проникненню ущільнюваного середовища з порожнини високого тиску в порожнину низького тиску, чим забезпечується герметичність ущільнювального стику. 2 UA 97760 U 5 10 15 20 25 При осьовому переміщенні вала 2 і обертової обойми 1 разом з ними, завдяки наявності пропонованої пружної стрічки 11, переміщається і кільце 5, зберігаючи при цьому необхідний контактний тиск по вторинному ущільнювальному кільцю 7. Під дією статичного тиску ущільнюваного середовища і зусилля пружин 13, аксіально-рухома обойма 3, зі встановленим в ній кільцем 6, переміщається услід за кільцем 5, забезпечуючи через пружну стрічку 12 збереження необхідного контактного тиску по вторинному ущільнювальному кільцю 8. При цьому кільця займають деяке рівноважне положення. Таким чином, забезпечуються умови для спільного переміщення обойм і кілець пари тертя. Цим гарантується герметичність торцевого ущільнення при різному тиску ущільнюваного середовища і швидкостях обертання. Виконання пружних стрічок з подовжнім рифленим певної форми, наприклад або , дозволить забезпечити необхідну жорсткість установки кілець в обоймах, а також значно спростити конструкцію і забезпечити її працездатність при високих швидкостях обертання валів компресорів або насосів. Пружні стрічки можна виготовляти з різних матеріалів, наприклад з пружинної сталі і/або берилієвої бронзи. Цим забезпечується широкий вибір матеріалу пружної стрічки залежно від її корозійної стійкості в ущільнюваному середовищі і необхідних міцністних властивостей. Це значно спрощує проектування ущільнення в цілому. При цьому пружні стрічки дозволяють виконувати багаторазовий монтаж кілець пари тертя в обойми, не ушкоджуючи посадочні поверхні, зберігаючи підвищену точність їх установки в перебігу тривалого періоду експлуатації торцевих ущільнень компресора або насоса. Крім цього запропонована конструкція забезпечує пружну установку кілець пари тертя в обоймах (з торця - вторинне ущільнювальне кільце, а по зовнішньому діаметру - пружна стрічка), що демпфірує пружні коливання вала. Таким чином, корисна модель, що заявляється, в порівнянні з аналогом і іншими відомими конструкціями має значні техніко-економічні переваги, що полягають в підвищенні надійності ущільнювального вузла і розширенні сфери застосування ущільнення в цілому, шляхом спрощення конструкції і підтримки її працездатності в широкому діапазоні тиску і швидкостей обертання роторів турбокомпресорів, насосів і інших роторних машин, а також може бути застосовано як кінцеве ущільнення на відцентрових компресорах, що перекачують різні середовища в хімічній, газовій і інших областях промисловості. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 1. Торцеве ущільнення, що містить кільця пари тертя, встановлені в обертовій і аксіальнорухомій обоймах з осьовим зазором, утвореним пружними вторинними ущільненнями, встановленими в канавках торців обойм, і елементи, фіксуючі кільця пари тертя від прокручування і осьового зсуву щодо обойм, і забезпечуючи контактній тиск по вторинних ущільненнях, яке відрізняється тим, що елементи, що фіксують кільця пари тертя в обертовій і/або аксіально-пересувний обоймах торцевого ущільнення, виконані у вигляді пружних стрічок з подовжнім рифленням, які розміщені між обоймами і кільцями пари тертя в кільцевих пазах, виконаних на внутрішній поверхні обойм або зовнішній поверхні кілець. 2. Торцеве ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що подовжнє рифлення пружної стрічки в поперечному перерізі має або форму. 3. Торцеве ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що бокові поверхні кільцевого паза мають трапецеїдальну форму. 4. Торцеве ущільнення за п. 1, яке відрізняється тим, що пружні стрічки виконані з пружинної сталі і/або берилієвої бронзи. 3 UA 97760 U 4 UA 97760 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5