Компактное в осевом направлении торцевое уплотнение взамен Goetze и Trelleborg

Для обеспечения герметичности валов различного оборудования, где осевые размеры ограничены, находят применение компактные в осевом направлении торцевые уплотнения, например, выпускаемые западными компаниями Goetze и Trelleborg (см. Рис 1). Конструктивно уплотнение содержит два одинаковых кольца пары трения [достаточно сложной формы] и два одинаковых вторичных уплотнительных кольца [высокой точности изготовления]. На сайтах некоторых торговых компаний в России, занимающихся перепродажей изделий иностранного производства, мы нашли рекламные тексты, информация на которых не совсем и не всегда соответствуют действительности. Эта информация, как оказалось, может вводить в некоторое заблуждение разработчиков и изготовителей российского оборудования. Кроме того, реклама и продвижение западной продукции никак не способствует импортозамещению и развитию высокотехнологичного сектора нашей экономики, в особенности, в условиях санкций от европейских стран.

Прецизионное изделия [Goetze и Trellborg DO] изготавливаются из чугуна, фактически заменяют сальниковое уплотнение, либо пыльник, но не всегда способны работать надежно и долго в рабочих жидкостях при высоких скоростях скольжения до 3...10 м/с и перепадах давления до 3 Бар, как указывается на некоторых сайтах рекламных компаний; это связано как с конструктивными особенностями самого обыкновенного торцевого уплотнения, так и применяемым материалом для колец его пары трения. На эскизе (см. Рис. 2) приведена установка компактного торцевого уплотнения Goetze (Trellborg DO).

Особенности и недостатки конструкции

Анализ конструкции уплотнений Goetze и Trelleborg DO выявил следующие недостатки:

• сложная технология изготовления как колец пар трения, так и ответных корпусных деталей повышает конечную цену изделий;
• узкий диапазон степеней обжатия резиновых уплотнительных колец для обеспечения работоспособности уплотнения, как следствие - уплотнительные кольца из эластомеров с меньшими допусками намного сложнее в изготовлении и существенно дороже стандартных;
• сложная форма поперечного сечения колец пар трения с переходами от толстых сечений к тонким ограничивает возможность применения современных твердых износостойких хрупких карбидокремниевых и металлокерамических материалов; в случае применения упомянутых выше перспективных материалов в эксплуатации резко возрастает вероятность ускоренного выхода из строя колец пар трения вследствие возникновения критических механических и температурных напряжений;
• малый допускаемый осевой износ колец пар трения из-за применения резиновых уплотнительных колец, которые не только обеспечивают герметичность, но и создают осевое усилие сжатия для обеспечения необходимого начального контактного давления в паре трения, а также для передачи крутящего момента; резиновые уплотнительные кольца имеют большую остаточную деформацию сжатия, их упругие свойства значительно теряются в эксплуатации по сравнению с пружиной, всё это в комплексе отрицательно влияет на надежность и герметичность уплотнения, уменьшается срок его службы, поэтому не зря в инструкции по эксплуатации на эти изделия указывается необходимость полной замены уплотнения на новое после каждой разборки оборудования;
• наконец, монтаж этого торцевого уплотнения требует специального приспособления согласно той же инструкции.

Решение вышеупомянутых недостатков возможно, например, путём применения конструктивного решения специального компактного в осевом направлении торцевого уплотнения (см. Рис 3), которое изготавливается по Патенту РФ №53744. Предлагаемое нами техническое решение уплотнения содержит пару трения из колец более простой геометрической формы - неподвижное контркольцо с Г-образной резиновой манжетой и ответное подвижное в осевом направлении кольцо пары трения, специальную волновая пружина сжатия из нержавеющей стали от компании Smalley, вторичное уплотнительное резиновое кольцо. Передача крутящего момента от вращающегося вала к подвижному в осевом направлении кольцу пары трения обеспечивается за счет стопорного винта.

Предлагаемое нашей группой техническое решение компактного торцевого уплотнения обеспечивает не только решение вышеуказанных недостатков уплотнений Goetze (Trellborg DO), но и способно работать в жидкостях при более высоких PV [при скоростях скольжения до 10 м/c и перепадах давления до 7 бар], т.е. обладает лучшими характеристиками, большей надежностью, сроком службы и меньшей ценой. Кроме того, это торцевое уплотнение является ремонтопригодным, не требует замены на новое при каждой разборке оборудования. Фотография готового опытного образца торцевого уплотнения показана ниже (см. Фото).