SU1516702A1 - Торсионное уплотнение вала - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в уплотнени х валов с ограниченным углом поворота. Цель изобретени  - повышение надежности и расширение функциональных возможностей уплотнени  в части повышени  точности позиционировани , разгрузки вала от осевых сил и увеличени  вращающего момента, выполнени  функции опоры скольжени  и преобразовател  перепада давлени  во вращающий момент. Винтова  пружина (П) 4 размещена соосно с трубчатым гибким разделителем сред (РС) 3 со стороны среды с низким давлением. Концы 5 П 4 зафиксированы от проворота на примыкающим к ним част х вала 1 и корпуса 2. П 4 выполнена из проволоки пр моугольного сечени  и установлена без касани  витков. РС 3 выполнен из антифрикционного материала, например, из фторопласта. С другой стороны от места креплени  к валу 1 РС 3 и П 4 установлены дополнительные РС 3 и П 4 и их диаметры выполнены равными. РС 3 оперт на корпус 2 против места креплени  П 4 к валу 1. РС 3 м.б. расположены внутри или снаружи П 4. Примыкающие к месту креплени  витки П 4 ориентированы в противоположных направлени х. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

СЛ1

О) vl

sD

Фаг.1

Изобретение относитс  к уплотни- тельной технике, в частности к уплотнени м валов с ограниченным углом поворота, примен емым в гермо- вводах в вакуумные камеры, поворотных гидродвигател х и трубопроводной арматуре, датчиках давлени  и манометрических датчиках температуры

Цель изобретени  - повьшение надежности и расширение функциональных возможностей торсионного уплотнени  вала (ТУВ) в части повыпени  точности позиционировани  уплотнени  вала, разгрузка вала от осевых сил и увеличение вращающего MOMeHTaj выполнение функций опоры скольжени  вала и функций преобразовател  перепада давлени  (д Р) во вращающий момент или пропор1а1ональный ему угол поворота вала в заданном направлении или во вращающий момент, возвращающий вал в исходное положение и пропорциональньй углу поворота вала от этого положени .

На фиг.1 представлено ТУВ , на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг. 3 - вариант двойного ТУВ с гидростатической разгрузкой, на фиг.4 - сечение В-Б на фиг.З) на фиг.5 - вариант двойного ТУВ с трубчатым гибки разделителем сред (ТГРС), размещенным внутри пружиныJ на фиг.6 - то же с функцией преобразовател  ЛР во вра . щающий момент или пропорциональный ему угол поворота вала с размещением ТГРС снаружи пружины; на фиг.7 - сечение В-В на фиг.5.

ТУВ содержит вал 1, корпус 2, ТГРС 3, наход щийс  под действием разности давлений сред Р , винтовую пружину 4, размещенную соосно ТГРС со стороны среды с более низким давлением Р . Концы 5 винтовой пружины зафиксированы от проворота на прим1.1кающих к ним част х вала и корпуса путем размещени  их отогнутых частей в пазах этих деталей. При этом примьшающие к месту креплени  к валу витки пружин 4 от своих концов 5 ориентированы против направлени  V поворота вала под действием Р (фиг.1,2 и 6) или по этому направлению (фиг.5 и 7). При этом дл  обеспечени  одинакового направлени  ориентации концов пружин, примыкающих к валу в двойных ТУВ (фиг.5,6,7), пружины в его част х выполнены с различным направлением навивки.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

В варианте двойного ТУВ с гидростатической разгрузкой (фиг. 3 и 4) витки пружин в месте креплени  к валу имеют противоположную направленность , котора  достигаетс  использованием пружин с одинаковым направлением навивки.

В корпусе 2 (фиг.6) против места креплени  пружин к валу может быть предусмотрен опорный выступ 6 дл  фиксации ТГРС от радиальных перемещений и выполнени  им функции опоры вала.

Дл  герметизации концов ТГРС могут примен тьс  дополнительные резиновые уплотнители 7.

В варианте двойного ТУВ (3, 5, 6) ТГРС может быть выполнен общим дл  двух частей ТУВ и герметично соединен лишь с корпусом (фиг.5 и 6).

При отсутствии движени  вала ТГРС герметично отдел ет среды с давлени ми Р. и Р . Под действием д Р он прижимаетс  к пружине и благодар  малым зазорам Г между ее витками и малой деформации витков пружины при закреплении ее концов способен выдерживать высокие (более 50 МПа)д Р даже при изготовлении ТГРС из наиболее гибких низкомодульных материалов (резин, фторопласта и т.п.).

Применение пружин из проволоки пр моугольного сечени  вместо проволоки круглого сечени  повьппает надежность устройства как за счет исключени  дополнительных деформаций ТГРС при прижатии его к тороидальной поверхности пруткины из проволоки круглого сечени , так и за счет yjBe,-. личени  прочности пружины при равных габаритах. Размещение ТГРС внутри пруткин (фиг.5) .дополнительно повышает надежность устройства, так как витки пружины в этом случае работают на раст жение и им не грозит разрушение от потери устойчивости, свойственное работе витков на сжатие.

Под действием сжимающей или рас- т гивакщей радиальной нагрузки, передаваемой пружине от.ТГРС, витки пружины стрем тс  изменитьс  в диаметре и в их сечени х возникают продольные (тангенциальные) напр жени . При этом сжимающие нагрузки на пружину трансформируютс  в толкающее усилие на ее концах, а раст гивающие - в т нущее усилие. Эти усили  передаютс  через места креплени  концов

5

пружин к валу и корпусу и создают вращающи момент на валу, пропорциональный 6 Р и направленный по стрелке V..

Воздействие д Р на торец вала создает и осевую нагрузку на вал. В варианте (фиг.З) с двойным ТУВ две части ТУВ симметрично расположены относительно вала, с разных его сторон и имеют разные диаметры, поэтому осевые нагрузки на вал практически исключаютс . В случае ориентации примыкающих к валу витков пружин в разные стороны (фиг. 3, 4) уравновешиваютс  и вращающие моменты от АР на пружинах.

В варианте двойного TVB с одинаковой ориентацией концов пружин у вала (фиг.5-7) моменты от двух пру71шн суммируютс  и общий момент на валу отд Р удваиваетс .

При повороте вала на ограниченный угол под действием внешнего вращающего момента винтовые пружины закручиваютс  вокруг своей оси, т.е. работают как пружины кручени . В пределах их упругого хода их наруж- ньй диаметр измен етс  незначительно ( до 5%), поэтому исключаютс  чрезмерные деформации ТГРС в радиальном направлении и повышаетс  его надежность .

При отключении внешнего вращающего момента от вала и незначительном Ар запасенна  пружинами энерги  воз- .вращает вал в исходное положение. Таким образом, пружины вьтолн ют дополнительную функцию возврата вала в исходное положение, что упрощает кон- струкцию привода вала.

В двойном ТУВ (фиг.З) момент пружин от действи  иР способствует возврату вала в исходное положение. При повороте вала пружины закручиваютс  в разные стороны, причем диаметр одной из них увеличиваетс , а другой уменьшаетс . Благодар  этому момент, создаваемый пружиной большего диаметра , выпе, чем у пружины меньшего диаметра , и направлен на поворот вала в исходное состо ние, где диаметры пружин равны.

При отсутствии внешних моментов на валу в ТУВ (фиг.1) и двойных его вариантах (фиг.5,6) создаваемый под действием д Р момент в пружинах вращает вал по стрелке V до тех пор, пока не наступит равновеси  между уп167026

ругими силам пружин и силами дГ, передаваемыми ТГРС. При этом угол поворота вала пр мо пропорционален аР, т.е. он выполн ет функцию датчика давлени .

Величина угла поворота вала пр мо пропорциональна числу витков в пру м- не, так как радиальные деформации

0 витков трансформируютс  в тангенциальные и суммируютс  в общий поворот концов пружин.

При превышении момента от 4 Р упругого момента пружин устройство спо15 собно поворачивать вал и при наличии нагрузки на валу, т.е. работать Как поворотный гидродвигатель с возвратом вала в исходное псхпожение за счет имеющихс  пружин.

20 Силы трени  между пружиной и ТГРС незначительны, так как углы их поворота одинаковы и их взаимное проскальзывание наблюдаетс  лишь в узких зонах около межвитковых зазоров.

25 Применение ТГРС из антифрикционного материала при этом снижает потери на трение и повыпает КПД такого гидродвигател  и точность позиционировани  вала в равновесных положе- .

30 ни х.

Одновременно такой ТГРС может служить антифрикционным вкладышем между валом и выступом 6 корпуса, обеспечива  работу устройства в качестве шарнирной опоры вала.

Малые потери на трение в случае использовани  ТГРС из фторопласта позвол ют закрепл ть его только относительно корпуса (фиг.З и 6). При

35

этом в процессе поворота вала ТГРС неподвижен и лишь скользит по валу и пружинам, что позвол ет выполн ть его более толстостеиньм, упростить и повысить надежность устройства.

45

Claims (7)

1. Торсионное уплотнение вала, со- держащее корпус, трубчатый гибкий разделитель сред и винтовую пружину, размещенную соосно с ним со стороны среды с низким давлением, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей и повыпени  надежности, концы винтовой пружины зафиксированы от проворота на примыкающих к ним част х вала и корпуса.

2.Уплотнение вала по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности позиционировани  уплотнением вала, винтова  пружина выполнена из проволоки пр моугольного сечени  и установлена без касани  витков.

3.Уплотнение вала по п. 2, отличающеес  тем, что трубчатый гибкш разделитель сред выполнен из антифрикционного материала, например фторопласта.

4.Уплотнение вала по п. 3, отличающеес  тем, что, с целью разгрузки вала от осевых сил

и увеличени  вращающего момента, установлены дополнительные трубчатый гибкий разделитель сред и винтова  пружина, расположенные с другой стороны от места креплени  к валу основных упом нутых элементов, а их диаметры выполнены равными.

5.Уплотнение вала по п. 4, отличающеес  тем, что, с целью выполнени  функции опоры сколь0

жени  вала, трубчатый гибкий разделитель сред оперт о корпус против места креплени  пружин к валу.

6.Уплотнение вала по п. 5, отличающеес  тем, что, с целью выполнени  функции преобразовател  перепада давлени  во вращающий момент или пропорциональный ему угол поворота вала в заданном направлении , примыкающие к месту креплени  к валу витки пружин ориентированы по или против этого направлени , а трубчатые гибкие разделители

5 сред расположены соответственно внутри или снаружи пружин.

7.Уплотнение вала по п. 5, о т- личающеес  тем, что, с целью повышени  функции преобразовател  перепада давлени  во вращающий момент, возвращак ций вал в исходное положение и пропорциональный углу поворота вала от этого положени , примьжакжцие к месту креплени  к валу витки пружин ориентированы в противоположных направлени х.

0

5

Фаг 3

ч 5

5 ,в а

5-6

ФигЛ 5

Фиг. 5

Фиг.6

Составитель И.Пащенко Редактор Н.Гунько Техред Л.Олийнык Корректор М.Васильева

Заказ 6367/35

Тираж 721

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фи.1

Подписное