RU2649733C2

RU2649733C2 - Выходное уплотнение редуктора

Info

Publication number: RU2649733C2
Application number: RU2015135528A
Authority: RU
Inventors: Стивен ПИТЕРСОН; Рональд П. РИККЕРТ
Original assignee: Сандайн Ллк
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2014-01-23
Publication date: 2018-04-04
Also published as: MX362203B; EP2948682B1; CN104903587A; US20140203513A1; ES2755167T3; JP2019052759A; MX2015009575A; WO2014116762A1; EP3567257A1; JP2016505792A; EP2948682A1; JP6666981B2; RU2015135528A; BR112015017485A2; BR112015017485B1; EP2948682A4

Abstract

Изобретение относится к уплотнительному узлу для использования в редукторе. Уплотнительный узел содержит вращающееся кольцо, выполненное с возможностью крепления к валу и имеющее контактную поверхность, примыкающую к неподвижному уплотнению. Неподвижное уплотнение включает в себя удерживающее кольцо с каналом, проходящим к нижней части. Участок плавающего уплотнения расположен в удерживающем кольце с пружиной, расположенной под внутренним концом участка плавающего уплотнения и выполненной с возможностью смещения участка плавающего уплотнения наружу. В удерживающем кольце выполнено внутреннее отверстие, которое расположено на расстоянии от наружной периферии участка плавающего уплотнения. Один из элементов, к которым относятся внутреннее отверстие и наружная периферия, имеет множество радиально расположенных штифтов. Другой из элементов, к которым относятся внутреннее отверстие и наружная периферия, образован с множеством углублений. Штифты размещены в углублениях для предотвращения вращения участка плавающего уплотнения внутри удерживающего кольца. Изобретение обеспечивает повышение надежности уплотнения. 3 н. и 25 з.п. ф-лы, 11 ил.

Description

Предшествующий уровень техники

Изобретение относится к усовершенствованиям выходного уплотнения для использования в редукторе.

Редукторы являются известными механизмами и обычно включают в себя входной вал, приводящий в движение выходной вал через множество шестерен. Шестерни могут обеспечивать изменение частоты вращения от входного вала к выходному валу или ряд других функций, например, приведение в действие множества элементов от одного входа. Известный редуктор имеет два корпуса редуктора, примыкающих друг к другу, и содержит масло для смазки шестерен. Уплотнение, расположенное в нижней части корпуса, обычно включает в себя вращающееся кольцо, которое вращается с валом, проходящим через отверстие в корпусе. Неподвижное уплотнение установлено внутри корпуса, и его поверхность примыкает и контактирует с вращающимся кольцом для создания уплотнения, предотвращающего утечку смазки через отверстие редуктора.

Из уровня техники известно множество различных конструкций уплотнений, однако, с их помощью до некоторой степени затруднительно обеспечить простую систему уплотнения, которая является механически прочной и надлежащим образом препятствует утечке и обеспечивает надежный прогнозируемый срок службы.

Раскрытие изобретения

Уплотнительный узел для использования в редукторе содержит вращающееся кольцо, выполненное с возможностью крепления к валу и имеющее контактную поверхность, примыкающую к неподвижному уплотнению. Неподвижное уплотнение включает в себя удерживающее кольцо с каналом, проходящим к нижней части. Участок плавающего уплотнения расположен в удерживающем кольце, а пружина расположена в канале и под внутренним концом участка плавающего уплотнения и выполнена с возможностью смещения участка плавающего уплотнения наружу. В удерживающем кольце выполнено внутреннее отверстие, которое расположено на расстоянии от наружной периферии участка плавающего уплотнения. Один из элементов, к которым относятся внутреннее отверстие и наружная периферия, имеет множество радиально расположенных штифтов. Другой из элементов, к которым относятся внутреннее отверстие и наружная периферия, образован с множеством углублений. Штифты размещены в углублениях для предотвращения вращения участка плавающего уплотнения внутри удерживающего кольца.

Эти и другие особенности станут более понятными из приведенных далее чертежей и описания.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показан редуктор;

на фиг. 2 - корпус редуктора и уплотнение;

на фиг. 3 - уплотнение в разрезе;

на фиг. 4 - уплотнение, вид сверху;

на фиг. 5 - пружина, устанавливаемая в уплотнение;

на фиг. 6 - вращающееся кольцо;

на фиг. 7 - уплотнение согласно альтернативному варианту осуществления, вид сверху;

на фиг. 8 - альтернативное плавающее уплотнение, вид сверху;

на фиг. 9 - альтернативное плавающее уплотнение, вид снизу;

на фиг. 10 - альтернативное плавающее уплотнение в разрезе;

на фиг. 11 - уплотнение с альтернативным плавающим уплотнением в разрезе.

Варианты осуществления изобретения

Как показано на фиг. 1, редуктор 20 включает в себя верхний корпус 24 и нижний корпус 22. Как правило, в нижнем корпусе 22 обеспечивают уровень 23 масла.

На фиг. 2 в разобранном виде показан нижний корпус 22 редуктора. Как показано на фигуре, отверстие 21 проходит наружу корпуса. Уплотнительный узел 19, установленный в отверстии 21, содержит уплотнительное кольцо 40 круглого сечения, вращающееся кольцо 28 и участок 26 неподвижного уплотнения. Вращающееся кольцо 28 вращается с валом 30, который проходит в корпус 22 редуктора и соединен с шестернями 31, которые показаны схематично.

Комбинированное уплотнение 19 предназначено для предотвращения утечки смазки через отверстие 21, позволяя при этом вращаться валу 30.

На фиг. 3 показано комбинированное уплотнение 19 в разрезе. Как показано на фигуре, удерживающее кольцо 32 содержит множество штифтов 42 (см. также фиг. 4), которые проходят в углубления 44 в участке 36 плавающего уплотнения. Уплотнительное кольцо 40 зафиксировано между отверстием 301, выполненным в удерживающем кольце 32, и ответным отверстием 300, выполненным в участке 36 плавающего уплотнения. В канале 38, выполненном в удерживающем кольце 32, установлена пружина 50, которая показана на этой фигуре схематично.

На фиг. 4 показаны штифты 42, проходящие в углубления 44. Штифты 42 препятствуют вращению участка 36 плавающего уплотнения внутри удерживающего кольца 32. Штифты 42 раскрыты как элементы, независимые от удерживающего кольца 32, но также могут быть выполнены как одно целое с этим кольцом. Между штифтами 42 и углублениями 44 существует зазор, который позволяет участку 36 плавающего уплотнения свободно перемещаться в вертикальном направлении и поворачиваться вокруг осевой центральной линии X на ограниченные углы. Это позволяет участку 36 плавающего уплотнения перемещаться и сопрягаться с контактной поверхностью вращающегося кольца, как будет описано далее. На фиг. 4 показано два используемых штифта 42. Как вариант, на фиг. 7 показано три используемых штифта 42. Разумеется, может быть использовано большее или меньшее количество штифтов 42.

На фиг. 5 показано, что одиночная пружина 50 образована из множества лент 52. В известном уровне техники, в общем, выполняют множество пружин, смещающих участок плавающего уплотнения по направлению к вращающемуся кольцу. Использование одиночной пружины упрощает сборку и обеспечивает равномерное распределение механических нагрузок на плавающем уплотнении. Например, может быть использована одиночная пружина компании Smalley Steel Ring Co. of Lake Zurich, Illinois. Разумеется, могут быть использованы другие пружины.

На фиг. 3 показан поверхностный или уплотнительный выступ 59, образованный на фиксированном расстоянии относительно внутренней периферийной поверхности 101 участка 58 наружного уплотнения. Расположение уплотнительного выступа 59 в определенном месте улучшает функционирование уплотнения и обеспечивает оптимальное соотношение выравнивания давлений между участком гидравлической нагрузки и участком границы уплотнения.

На фиг. 3 показаны углубления 61, образованные радиально внутрь и наружу уплотнительного выступа 59. Уплотнительный выступ 59 контактирует с контактной поверхностью 80 вращающегося кольца 28.

Участок 36 плавающего уплотнения и вращающееся кольцо 28, в общем, могут быть выполнены из карбида кремния. Разумеется, они могут быть выполнены из других материалов применительно к каждому из этих элементов. Только в качестве примера сторона 80 контактной поверхности вращающегося кольца 28 образована из твердого материала, как показано на фиг. 6.

На фиг. 8-10 показан пример плавающего уплотнения 36 с множеством охлаждающих отверстий 60, образованных в этом уплотнении. Отверстия 60 образованы от участка 58 наружного уплотнения и проходят под углом относительно центральной оси А к нижнему кольцевому участку 62, который обеспечивает подачу текучей среды к отверстиям 60. Отверстия 60 расположены под углом таким образом, что отверстия в участке 58 наружного уплотнения расположены ближе к центральной оси по сравнению с отверстиями в нижнем кольцевом участке 62. Между входом и выходом каждого отверстия 60 существует перепад давления, который способствует течению среды и последующему отводу тепла от поверхности. На фиг. 11 показан пример неподвижного уплотнения 26, имеющего плавающее уплотнение 36 с множеством охлаждающих отверстий 60.

На фиг. 6 детально показано вращающееся кольцо 28. Контактная поверхность 80 снабжена алмазным материалом, который уменьшает коэффициент трения и увеличивает твердость поверхности, которая контактирует с уплотнительным выступом 59. В соответствии с вариантом осуществления на поверхность нанесен алмазный материал с поликристаллической структурой. Может быть использован пригодный материал компании Advanced Diamond Technologies of Romeoville, Illinois.

Claims

1. Уплотнительный узел для использования в редукторе, содержащий:

вращающееся кольцо, выполненное с возможностью крепления к валу и имеющее контактную поверхность, обращенную к неподвижному уплотнению; и

неподвижное уплотнение, включающее в себя удерживающее кольцо с каналом, проходящим к нижней части, и участок плавающего уплотнения, расположенный в указанном удерживающем кольце, с пружиной, расположенной в канале и под внутренним концом указанного участка плавающего уплотнения и выполненной с возможностью смещения указанного участка плавающего уплотнения наружу; и

внутреннее отверстие указанного удерживающего кольца в указанном канале, которое расположено на расстоянии от наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения, и один из элементов, к которым относятся указанное внутреннее отверстие и указанная наружная периферия, образован с множеством радиально расположенных штифтов, и другой из элементов, к которым относятся указанное внутреннее отверстие и указанная наружная периферия, образован с множеством углублений, при этом указанные штифты размещены в указанных углублениях для предотвращения вращения указанного участка плавающего уплотнения внутри указанного удерживающего кольца;

причем пружина представляет собой одиночную пружину, размещенную в указанном канале под указанным участком плавающего уплотнения.

2. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанные штифты расположены во внутренней периферии указанного удерживающего кольца, а указанные углубления образованы на указанной наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения.

3. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанный участок плавающего уплотнения выполнен из карбида кремния.

4. Уплотнительный узел по п. 1, в котором между указанным отверстием удерживающего кольца и ответным отверстием, расположенным на участке плавающего уплотнения, зафиксировано уплотнительное кольцо.

5. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанная одиночная пружина имеет множество лент.

6. Уплотнительный узел по п. 1, в котором на указанном участке плавающего уплотнения образован уплотнительный выступ на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии.

7. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанное вращающееся кольцо выполнено из карбида кремния.

8. Уплотнительный узел по п. 1, в котором контактная поверхность указанного вращающегося кольца снабжена алмазным материалом для увеличения твердости поверхности.

9. Уплотнительный узел по п. 8, в котором указанным алмазным материалом является алмазный материал с поликристаллической структурой.

10. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанные штифты установлены во внутренней периферии указанного удерживающего кольца, а указанные углубления образованы на указанной наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения, при этом участок плавающего уплотнения выполнен из карбида кремния, и уплотнительное кольцо зафиксировано между указанным отверстием удерживающего кольца и ответным отверстием в указанном участке плавающего уплотнения, одиночная пружина установлена в указанном канале под указанным участком плавающего уплотнения и имеет множество лент, уплотнительный выступ образован на указанном участке плавающего уплотнения на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии, и указанное вращающееся кольцо выполнено из карбида кремния, и указанная контактная поверхность снабжена алмазным материалом для увеличения твердости поверхности, и указанный алмазный материал является алмазным материалом с поликристаллической структурой.

11. Уплотнительный узел по п. 1, в котором указанный участок плавающего уплотнения образован с множеством отверстий.

12. Неподвижное уплотнение, содержащее:

участок неподвижного уплотнения, включающий в себя удерживающее кольцо с каналом, проходящим к нижней части, и участок плавающего уплотнения, расположенный в указанном удерживающем кольце, с пружиной, расположенной в канале и между внутренним концом указанного участка плавающего уплотнения и выполненной с возможностью смещения указанного участка плавающего уплотнения наружу; и

внутреннее отверстие указанного удерживающего кольца в указанном канале, которое расположено на расстоянии от наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения, и указанное внутреннее отверстие образовано с множеством радиально расположенных штифтов, а указанная наружная периферия имеет множество углублений, при этом указанные штифты размещены в указанных углублениях для предотвращения вращения указанного участка плавающего уплотнения внутри указанного удерживающего кольца;

13. Неподвижное уплотнение по п. 12, в котором указанная пружина имеет множество лент.

14. Неподвижное уплотнение по п. 12, в котором на указанном участке плавающего уплотнения образован уплотнительный выступ на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии.

15. Неподвижное уплотнение по п. 12, в котором уплотнительное кольцо зафиксировано между указанным отверстием удерживающего кольца и ответным отверстием плавающего уплотнения, одиночная пружина установлена в указанном канале под указанным участком плавающего уплотнения и имеет множество лент, и уплотнительный выступ образован на указанном участке плавающего уплотнения на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии.

16. Неподвижное уплотнение по п. 12, в котором указанный участок плавающего уплотнения выполнен из карбида кремния.

17. Неподвижное уплотнение по п. 12, в котором указанный участок плавающего уплотнения образован с множеством отверстий.

18. Редуктор, содержащий:

множество шестерен и вал, соединенный, по меньшей мере, с одой из указанных шестерен, при этом указанные шестерни и указанный вал установлены в корпусе редуктора, который включает в себя верхний корпус редуктора и нижний корпус редуктора, и нижний корпус редуктора включает в себя отверстие, а указанный вал проходит через указанное отверстие, и уплотнительный узел, уплотняющий указанный вал в указанном отверстии;

причем уплотнительный узел содержит вращающееся кольцо, выполненное с возможностью крепления к валу и имеющее контактную поверхность, примыкающую к неподвижному уплотнению, включающему в себя удерживающее кольцо с каналом, проходящим к нижней части, и участок плавающего уплотнения, расположенный в указанном удерживающем кольце, с пружиной, расположенной в канале и под внутренним концом указанного участка плавающего уплотнения и выполненной с возможностью смещения указанного участка плавающего уплотнения наружу; внутреннее отверстие указанного удерживающего кольца в указанном канале, которое расположено на расстоянии от наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения, и один из элементов, к которым относятся указанное внутреннее отверстие и указанная наружная периферия, имеет множество радиально расположенных штифтов, и другой из элементов, к которым относятся указанное внутреннее отверстие и указанная наружная периферия, образован с множеством углублений, при этом указанные штифты размещены в указанных углублениях для предотвращения вращения указанного участка плавающего уплотнения внутри указанного удерживающего кольца;

19. Редуктор по п. 18, в котором указанные штифты расположены на внутренней периферии указанного удерживающего кольца, а указанные углубления образованы на указанной наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения.

20. Редуктор по п. 18, в котором указанный участок плавающего уплотнения выполнен из карбида кремния.

21. Редуктор по п. 18, в котором уплотнительное кольцо зафиксировано между указанным отверстием удерживающего кольца и ответным отверстием участка плавающего уплотнения.

22. Редуктор по п. 18, в котором указанная одиночная пружина имеет множество лент.

23. Редуктор по п. 18, в котором уплотнительный выступ образован на указанном участке плавающего уплотнения на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии и находится в контакте с указанной контактной поверхностью вращающегося кольца.

24. Редуктор по п. 18, в котором указанное вращающееся кольцо выполнено из карбида кремния.

25. Редуктор по п. 18, в котором указанная контактная поверхность вращающегося кольца снабжена алмазным материалом для увеличения твердости поверхности.

26. Редуктор по п. 25, в котором указанным алмазным материалом является алмазный материал с поликристаллической структурой.

27. Редуктор по п. 18, в котором указанные штифты установлены на внутренней периферии указанного удерживающего кольца, а указанные углубления образованы на указанной наружной периферии указанного участка плавающего уплотнения, при этом участок плавающего уплотнения выполнен из карбида кремния, и уплотнительное кольцо зафиксировано между указанным отверстием удерживающего кольца и ответным отверстием в указанном участке плавающего уплотнения, одиночная пружина установлена в указанном канале под указанным участком плавающего уплотнения и имеет множество лент, уплотнительный выступ образован на указанном участке плавающего уплотнения на фиксированном расстоянии от осевой центральной линии, и указанное вращающееся кольцо выполнено из карбида кремния, и указанная контактная поверхность снабжена алмазным материалом для увеличения твердости поверхности, и указанный алмазный материал является алмазным материалом с поликристаллической структурой.

28. Редуктор по п. 18, в котором указанный участок плавающего уплотнения образован с множеством отверстий.