Бесконтактные уплотнения (щелевые, гребешковые, отражательные диски, отгонная резьба)

Бесконтактные уплотнения

Щелевые уплотнения. Наиболее простым видом бесконтактного уплотнения является кольцевая щель между валом и корпусом (рис. 632). Уплотняющая способность кольцевой щели пропорциональна ее длине и обратно пропорциональна величине зазора. При практически осуществимых длинах щели и величинах зазора уплотнение это малоэффективно Для увеличения длины щели при жестких требованиях к габаритам иногда применяют двухъярусное щелевое уплотнение (рис. 633).

Щелевые уплотнения

Эффективность щелевого уплотнения повышают кольцевыми канавками, которые могут быть выполнены на валу (рис. 634, I), во втулке (рис. 634, II) или одновременно на валу и во втулке (рис. 634, III).

Этот вид уплотнения часто называют «лабиринтным», хотя по принципу действия оно не имеет ничего общего с лабиринтным уплотнением. Назначение канавок в данном случае создать на валу гребешки, отражающие масло действием центробежной силы в кольцевое пространство между валом и втулкой. В случае расположения канавок во втулке обязателен сток масла из канавок в нижней точке.

Лабиринтные уплотнения

На рис. 635 показана разновидность уплотнения, в котором гребешки вала заходят в канавки втулки. Конструкция применима только при радиальной сборке.

Лабиринтное уплотнение для радиальной сборки

Уплотнения отгонной резьбой (рис. 636, I—III) применяют для герметизации полостей, содержащих жидкости. На валу или во втулке (или здесь и там одновременно) выполняют резьбу (обычно многозаходную). Направление резьбы должно быть согласовано с направлением вращения вала так, чтобы витки отгоняли уплотняемую жидкость, например, масло, в корпус. Уплотнение — нереверсивное; при перемене направления вращения витки гонят жидкость в обратном направлении из корпуса.

Уплотнения отгонной резьбой

На рис. 637 изображено многоярусное уплотнение с отгонной резьбой.

Многоярусное уплотнение с отгонной резьбой

Применяемые в отгонных уплотнениях профили резьб показаны на рис. 638. Уплотняющая способность отгонной резьбы пропорциональна длине резьбового пояса, скорости вращении вала, вязкости жидкости, обратно пропорциональна высоте резьбы и очень зависит от зазора между гребешками витков и стенками отверстия. Уплотнение работает удовлетворительно, если радиальный зазор не превышает 0,05—0,06 мм. При зазоре свыше 0,1 мм уплотнение становится бесполезным.

Профили отгонных резьб

Наилучшие результаты дает мелкая треугольная резьба (высота витков 0,5—0,7 мм) при условии, если гребешки витков прошлифованы в размер, обеспечивающий малый зазор в соединении. Уплотняющая способность резьбы прямоугольного профиля примерно вдвое меньше. Трапецеидальная резьба занимает промежуточное положение. Оптимальный угол подъема витков резьбы треугольного профиля 5—10°, прямоугольного 3—5°.

Уплотнения с отгонной резьбой и цилиндрическим гладким пояском

Для увеличения эффективности резьбового уплотнения целесообразно запирать винтовую щель в резьбе цилиндрическим гладким пояском за последними (считая от корпуса) витками (рис. 639).

Иногда резьбу заменяют цилиндрической пружиной с витками круглого или прямоугольного профиля; пружины устанавливают непосредственно на валу или на гладкой втулке (рис. 640, I, II) или в промежуточном корпусе с винтовыми канавками (рис. 640, III, IV).

Уплотнение цилиндрическими пружинами

Смысл конструкции заключается в том, чтобы витки при вращении вала прижимались центробежной силой к втулке, обеспечивая соскабливание просачивающейся жидкости с поверхности втулки. Один конец пружины закрепляют, другой — свободен. Важно исключить возможность самозаклинивания пружины; при указанном на рис. 640 направлении вращения должен быть закреплен правый конец пружины.

Конструкция нереверсивная и не может быть применена в машинах, где возможна случайная перемена направления вращения (например, в редукторах с приводом асинхронными трехфазными двигателями, где из-за ошибки в фазах возможна перемена направления вращения).

Гребешковые уплотнения. Цель установки гребешковых уплотнений — разбить масляную пленку, ползущую по валу, и отбросить масло действием центробежных сил в кольцевую полость, откуда оно стекает в корпус по дренажным отверстиям.

Гребешковые уплотнения

Маслосбрасывающие гребешки выполняют непосредственно на валу (рис. 641) или на съемных деталях (рис. 642—644). При не слишком высоких частотах вращения гребешок заменяют разрезным пружинным кольцом (см. рис. 642).

Уплотнения с маслосбрасывающими гребешками на съемных деталях

Уплотнение отражательными дисками. Отражательные диски устанавливают перед щелевыми уплотнениями с целью преградить доступ масла в щель и отогнать действием центробежной силы частицы масла, проникающие в щель.

На рис. 645, I—III показаны малоэффективные способы установки диска, не исключающие возможность проникновения масла в щель.

Малоэффективные способы установки диска, не исключающие возможность проникновения масла в щель

В наиболее целесообразной конструкции втулка щелевого уплотнения снабжена ребордой, обращенной к диску, которому придана форма чашки, перекрывающей реборду втулки на величину а (рис. 646, I).

При таком устройстве масло может попасть только в кольцевую канавку между ребордой и корпусом втулки; стекающее масло подхватывается диском и центробежной силой выносится из уплотнения. Надежность и простота этого уплотнения обусловили его широкое применение в машиностроении.

Уплотнение отражательными дисками

Кольцевую щель между валом и корпусом уплотнения часто используют для дополнительного уплотнения лабиринтными канавками или отгонной резьбой (рис. 646, II).

Установка отражательного диска с осевой крыльчаткой

На рис. 647—652 показаны конструкции уплотнений.

Уплотнение отражательными дисками с многогребенчатой втулкой

В конструкции на рис. 647 отгон масла из уплотнения усилен установкой диска с лепестками, разведенными по винтовой линии, действующего наподобие осевого импеллера.

Уплотнение двусторонним отражательным диском

В конструкции на рис. 651 отражательный диск снабжен кольцевой ребордой.

Сдвоеные уплотнения отражательными дисками

Масло, поступающее в образованную ребордой кольцевую канавку, удаляется центробежной силой через ряд отверстий на периферии диска.

Уплотнение маслосбрасывающим диском с кольцевой ребордой

На рис. 652 показана сдвоенная установка такого типа.

Двойной маслосбрасывающий диск

Близки по принципу действия к описанным конструкциям уплотнения, показанные на рис. 653, I—IV за которыми укрепилось условное название осевых «лабиринтных» уплотнений. На самом деле — это многоступенчатые отражательные диски, заключенные в кольцевые полости, с отводом проникающего в уплотнение масла.

Осевые лабиринтные уплотнения