CS211100B1

CS211100B1 - Shaft seal

Info

Publication number: CS211100B1
Application number: CS139480A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Neischl
Original assignee: Jaroslav Neischl
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1982-01-29

Abstract

Vynález spadá do oboru čerpadel, zejména velkých vertikálních, vrtulových, případně diagonálních čerpadel, a týká se ucpávky jejich hřídele. Podstatou vynálezu je zcela nové řešení konstrukce ucpávky, kdy těsnění se neuskutečňuje na válcové ploše hřídele, ale na čelní rovinné ploše, kolmé na osu hřídele prostřednictvím těsnicího prstence vyrobeného z elastomeru. Tento těsnicí prstenec je uložen ve vodní jímce vytvořené na vnitřní straně tělesa čerpadla a to v jeho hydraulickém prostoru, takže je zcela vyloučeno suché tření a to i v případě najetí čerpadla i po dlouhodobé odstávce.The invention falls into the field of pumps, especially large vertical, propeller or diagonal pumps, and relates to their shaft seals. The essence of the invention is a completely new solution for the seal design, where the seal is not made on the cylindrical surface of the shaft, but on the front flat surface, perpendicular to the shaft axis, by means of a sealing ring made of elastomer. This sealing ring is placed in a water reservoir formed on the inside of the pump body, in its hydraulic space, so that dry friction is completely eliminated, even in the case of starting the pump or after a long-term shutdown.

Description

Vynález se týká ucpávky hřídele, zejména velkých, vertikálních, vrtulových, případně diagonálních čerpadel.The invention relates to a shaft seal, in particular to large, vertical, propeller or diagonal pumps.

U vertikálních vrtulových, diagonálních, případně i jiných čerpadel pro čerpání znečištěné kapaliny se běžně používá k utěsněni hřídele měkké ucpávky, kde těsnicím elementem jsou axiálně stlačené provazce s cílem těsnit průtok kapaliny na válcové ploše hřídele.In vertical propeller, diagonal or other contaminated liquid pumping pumps, a soft seal is commonly used to seal the shaft, where the sealing element is axially compressed strands in order to seal the fluid flow on the cylindrical surface of the shaft.

Tento druh ucpávky vykazuje, zejména je-li čerpaná kapalina značně znečištěna a obsahuje tuhé částice, řadu nevýhod. Protože jde převážně o suché třeni na válcové ploše hřídele dochází k vývinu tepla a proto je nutno zajišlovat chlazení ucpávky jejím zahlcováním čistou vodou. Mezi ucpávkovým provazcem a hřídelem dochází k velkým třecím ztrátám, které snižují účinnost čerpadla, spotřebovávají značnou část příkonu čerpadla. Při vniknutí abrazivních nečistot mezi hřídel a provazcové těsnění dochází k vydíráni pouzdra hřídele, kdy po opotřebeni pouzdra hřídele se snižuje těsnost ucpávky, protože těsnicí provazce nejsou dostatečně pružné. Těsnosti se pak dosahuje bu3 flotažením ucpávky nebo výměnou hřídelového pouzdra i provazců.This type of seal has a number of disadvantages, especially if the pumped liquid is heavily contaminated and contains solid particles. Because it is mostly dry friction on the cylindrical surface of the shaft, heat is generated and therefore it is necessary to ensure the packing packing by cooling it with clean water. There are large frictional losses between the packing cord and the shaft, which reduce the efficiency of the pump and consume a significant amount of pump power. When abrasive contaminants penetrate between the shaft and the cord seal, the shaft sleeve is blackened and the seal tightness decreases after the shaft sleeve is worn because the sealing bands are not sufficiently flexible. The tightness is then achieved either by floating the seal or by replacing the shaft sleeve and the strands.

Nevýhody a nedostatky měkké ucpávky, zejména vertikálních hřídelů, odstraňuje v podstatě vynález, kterým je ucpávka hřídele, zejména velkých, vertikálních, vrtulových, případně diagonálních čerpadel a jeho podstata spočívá v tom, že na hřídeli je uložena rotorová příruba, na jejíž spodní straně na prodlouženém náboji je suvně uložen rotorový kroužek opatřený čelní těsnicí plochou, a že těleso čerpadla je patřeno radiálním žebrem s vnitřní válcovou stěnou, která se stěnou čerpadla vytváří vodní jímku, ve které je uložen těsnicí prstenec z elastomerů, opatřený alespoň jedním těsnicím břitem pro těsnicí kontakt s čelní těsnicí plochou rotorového kroužku.Disadvantages and drawbacks of a soft seal, in particular of vertical shafts, are essentially eliminated by the invention, which is a shaft seal, especially of large, vertical, propeller or diagonal pumps, and is based on a rotor flange on the underside of the shaft. an elongated hub is a slidingly mounted rotor ring provided with a face sealing surface, and that the pump body is provided with a radial rib with an inner cylindrical wall which forms a water sump with the wall of the pump housing a sealing ring of elastomers provided with at least one sealing lip for sealing contact with the rotor sealing face.

Další podstatou vynálezu je, že těsnicí břity těsnicího prstence jsou kuželovité skloněny k podélné ose hřídele ve směru k čelní těsnicí ploše, přičemž těsnicí břity mají těsnicí plošky opatřené oboustranně fazetkami.It is a further object of the invention that the sealing lips of the sealing ring are tapered to the longitudinal axis of the shaft in the direction of the front sealing surface, the sealing lips having sealing faces provided with bevels on both sides.

Další podstatou vynálezu je, že radiální žebro je na straně vodní jímky opatřeno alespoň jedním prstencovým výstupkem a těsnicí prstenec je na své spodní straně opatřen alespoň jednou odpovídající drážkou pro zajištění radiální polohy těsnicího prstence a utěsnění dosedací plochy radiálního žebra a těsnicího prstence.It is a further object of the invention that the radial rib is provided with at least one annular protrusion on the water sump side and the sealing ring is provided with at least one corresponding groove on its underside to secure the radial position of the sealing ring and seal the bearing surface of the radial rib and sealing ring.

Další podstatou vynálezu je, že těsnicí prstenec sestává ze dvou identických polovin, kde dosedací plochy obou polovin jsou zkoseny.It is a further object of the invention that the sealing ring consists of two identical halves where the abutment surfaces of the two halves are chamfered.

Další podstatou vynálezu, je že těleso čerpadla je nad radiálním žebrem a nad čelní těsnicí plochou rotorového kroužku opatřeno vypouátěcím otvorem a mezikružným krytem.A further feature of the invention is that the pump housing is provided with a discharge opening and an annular cover above the radial rib and the face of the rotor ring face.

Konečně je podstatou vynálezu, že rotorový kroužek je na straně přilehlé rotorové přírubě opatřen dosedacími ploškami pro záběr se stavěcím mechanismem tvořeným stavšcími šrouby uloženými v rotorové přírubě na závit.Finally, it is an object of the invention that the rotor ring is provided on the side of the adjacent rotor flange with abutment pads for engagement with the adjusting mechanism formed by the set screws mounted in the rotor flange on the thread.

Vyšší účinek vynálezu spočívá v tom, že je využito kluzných vlastností elastomerů, který je rovněž vysoce odolný proti abrazi. Těsnicí účinek není vyvíjen na válcové ploše, ale na čelní ploše, přičemž tvar těsnicího prstence, jeho průřez i uložení umožňují, aby byl ve stálém styku s kapalinou, tedy i za klidu čerpadla a nemůže tedy dojit při startu k suchému tření mezi elastomerem a třecím kroužkem. V případě vniknutí nečistot jsou tyto snadno z těsnicího kontaktu vyplaveny.A higher effect of the invention is to utilize the sliding properties of elastomers, which are also highly abrasion resistant. The sealing effect is not exerted on the cylindrical surface but on the face, the shape of the sealing ring, its cross-section and the bearing allow it to remain in constant contact with the liquid, even when the pump is stationary. ring. If dirt enters, they are easily washed out of the sealing contact.

Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje osový řez ucpávkou podle vynálezu, obr. 2 je detail hrany těsnicího prstence, obr. 3 představuje bokorys jednoho dílu děleného těsnicího prstence v částečném řezu, obr. 4 je půdorys sestavy děleného těsnicího prstence, a obr. 5 a 6 jsou alternativní tvary průřezu těsnicího prstence.Fig. 1 is an axial section of a gland according to the invention; Fig. 2 is a detail of an edge of a sealing ring; Fig. 3 is a partial cross-sectional side view of one part of a split sealing ring; Fig. 4 is a plan view; 5 and 6 are alternative cross-sectional shapes of the sealing ring.

Na straně přivrácené rotorové přírubě 2 je rotorový kroužek χ opatřen dosedacími ploškami 2 ⁰ Mteré se opírají stavěči šrouby 10. uložené na závit v rotové přírubě 2. Statorovou část ucpávky tvoří radiální žebro 11 tělesa 12 čerpadla, umístěné v hydraulickém prostoru 13 čerpadla, pod Čelní těsnicí plochou 8 rotorového kroužku X· Radiální žebro 11 tělesa 12 čerpadla je opatřeno vnitřní válcovou stěnou 14 zasahující dó mezikruhového vybrání X£ mezi čelní těsnicí plochou 8 a nábojem 16 rotorového kroužku X. Vnitřní válcová stěna 14 vytváří spolu se stěnou 17 tělesa 12 čerpadle a radiálním žebrem 11 vodní jímku 18. Radiální žebro 11 tvořící dno vodní jímky 18 je opatřeno prstencovými výstupky 19 pro uložení těsnicího prstence 20, vyrobeného z elastomeru.On the side facing the rotor 2, the rotor flange ring provided with bearing faces χ 2 ⁰ Mteré rely adjusting screw 10 mounted on the threaded flange rotate the second stator part seal consists of radial ribs 11 of the pump body 12 located in the hydraulic chamber 13 of the pump, under the lead The radial rib 11 of the pump body 12 is provided with an inner cylindrical wall 14 extending into the annular recess X £ between the front sealing surface 8 and the hub 16 of the rotor ring X. The inner cylindrical wall 14 together with the wall 17 of the pump body 12 forms a pump. The radial rib 11 forming the bottom of the water sump 18 is provided with annular protrusions 19 for receiving a sealing ring 20 made of an elastomer.

Tyto prstencové výstupky 19 zajišíují zároveň radiální polohu těsnicího prstence 20 na dně vodní jímky 18. Proti pootočení je těsnicí prstenec 20 zajištěn kolíky 21. V tělese čerpadla nad radiálním žebrem 11 je upraven vypouštěcí otvor 22. který jednak odvádí průsak do sání čerpadla, a jednak určuje výši hladiny kapaliny vodní jímce 18, která musí být vždy nad čelní těsnicí plochou 8 rotorového kroužku χ. Nad vypouštěcím otvorem 22 je těleso 12 Čerpadla opatřeno mezikružným krytem 23. zabraňujícím odstřiku vody z vodní jímky 18 do okolního prostoru. Elastomerový těsnicí prstenec 20 je opatřen alespoň jedním těsnicím břitem 24 jak je znázorněno na obr. 5. Těsnicí prstenec 20 s jedním těsnicím břitem 24 je vhodný pro těsnění malých přetlaků v nepřetržitém provoze. Nejběžnější varitntou je těsnicí prstenec 20 se dvěma okrajovými těsnicími břity 24. které vytváří spolu s tělesem těsnicího prstence 20 vanu 25 zaplněnou kapalinou.These annular protrusions 19 simultaneously ensure the radial position of the sealing ring 20 at the bottom of the sump 18. The sealing ring 20 is secured against rotation by pins 21. In the pump body above the radial rib 11, a discharge opening 22 is provided which drains leakage into the pump suction and it determines the level of liquid in the sump 18, which must always be above the face sealing surface 8 of the rotor ring χ. Above the discharge opening 22, the pump housing 12 is provided with an annular cover 23 to prevent water from splashing from the sump 18 into the surrounding space. The elastomeric sealing ring 20 is provided with at least one sealing lip 24 as shown in FIG. 5. The sealing ring 20 with one sealing lip 24 is suitable for sealing low pressures in continuous operation. The most common variation is the sealing ring 20 with two edge sealing lips 24, which together with the sealing ring body 20 form a bath 25 filled with liquid.

Těsnicí prstenec 20 může být řešen jako vícebřitý, jak je zřejmé z obr. 3, a může být sestaven ze dvou dílů jak je znázorněno na obr. 4. V tom případě vnitřní dosedací plochy 26 obou polovin jsou zkoseny tak, že jsou tlakem v čerpací části dotlačovány proti sobě, a obě poloviny jsou navzájem spojeny pomocí rybinovítýoh výstupků 31 a odpovídajících drážek 32. Ve spoji je přes výstupky 31 a drážky 32 vytvořena úzká uzavřená drážka 27 vytvářející v tomto spoji úzká žebra 34 o tloušíce, které se přibližně rovné tloušíce těsnicího břitu 24. Těsnicí břity 24 jsou kuželovité skloněny k ose hřídele 1 a to ve směru k rotorovému kroužku χ. Těsnicí plošky 28 těsnicích břitů 24 jsou opatřeny oboustranně fazetkami 29; Těsnicí prstenec 20 je na spodní ploše opatřen alespoň jednou kruhovou drážkou 30 pro záběr s prstencovými výstupky 19 radiálního žebra 11.The sealing ring 20 may be designed as multi-edged as shown in Figure 3 and may be assembled in two parts as shown in Figure 4. The two halves are connected to each other by dovetail tabs 31 and corresponding grooves 32. In the joint, a narrow closed groove 27 is formed over the projections 31 and grooves 32, forming in this joint narrow ribs 34 of a thickness approximately equal to the thickness of the sealing gasket. The sealing lips 24 are tapered to the axis of the shaft 1 in the direction of the rotor ring χ. The sealing surfaces 28 of the sealing lips 24 are provided with bevels 29 on both sides; The sealing ring 20 is provided on the lower face with at least one annular groove 30 for engaging the annular protrusions 19 of the radial rib 11.

Před uvedením čerpadla do provozu je nutno se přesvědčit, že ve vodní jímce 18 je kapalina. Rovněž musí být voda i ve vaně 25 mezi těsnicími břity 24 těsnicího prstence 20. která tam zůstává od posledního provozování čerpadla a to i po delší době odstavení.Before starting the pump, make sure that there is liquid in the sump 18. There must also be water in the bath 25 between the sealing lips 24 of the sealing ring 20 which has remained there since the pump was last operated, even after a long standstill.

Jestliže se čerpadlo najíždí se zavřeným sáním, pak jsou břity 24 těsnicího prstence 20 mazány kapalinou z vodní jímky 18 a z vany 25 mezi břity 24. takže nemůže dojít k suchému tření. Ohřev této kapaliny je nepatrný a stačí se uchladit přestupem tepla do okolních kovových dílců čerpadla. V normálním provozním režimu čerpadla je v hydraulickém prostoru čerpadla vyšší tlak, který mé enahu vyhnout břit 24 těsnicího prstence 20 směrem ven.When the pump is started with the suction closed, the lips 24 of the sealing ring 20 are lubricated with liquid from the water sump 18 and the tub 25 between the lips 24 so that dry friction cannot occur. The heating of this liquid is negligible and it is sufficient to cool down by transferring heat to the surrounding metal parts of the pump. In the normal operating mode of the pump, there is a higher pressure in the hydraulic space of the pump, which will force my lip 24 of the sealing ring 20 outward.

případě dvou či více těsnicích břitů 24 přenáší se tato deformace vnitřního břitu na objem vody ve vaně 25 mezi těsnicími břity 24 a odtud na vnější břit, který se rovněž vyhne k vnějšímu obvodu čerpadla. Deformaci těsnicích břitů 24 se zvýší jejich přítlak na čelní těsnicí plochu 8 rotorového kroužku X a tím se zvýší i těsnost celé ucpávky.in the case of two or more sealing lips 24, this deformation of the inner lip is transmitted to the volume of water in the tub 25 between the sealing lips 24 and thence to the outer lip, which also avoids the outer circumference of the pump. The deformation of the sealing lips 24 is increased by their pressure on the front sealing surface 8 of the rotor ring X and thus the tightness of the whole seal is increased.

Přitom stačí, aby se mezi čelní těsnicí plochou 8 rotorového kroužku X a těsnicí plošku 28 elastomerového těsnicího prstence 20 dostal jen nepatrný objem vody, aby vzniklo mezní tření a tím i snížení třecích ztrát na minimum. Při tomto režimu má ucpávka minimální průsak, který lze nastavovat podle skutečných provozních podmínek pomocí stavěčích šroubů i£.In this case, it is sufficient that only a small volume of water reaches between the end sealing surface 8 of the rotor ring X and the sealing surface 28 of the elastomeric sealing ring 20 in order to create a frictional friction and thereby minimize friction losses. In this mode, the gland has a minimum leakage that can be adjusted to the actual operating conditions using the set screws i.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Shaft seal, in particular large, vertical propeller or diagonal pumps, characterized in that a rotor flange (2) is mounted on the shaft (1), the rotor ring (7) being slidably mounted on the underside of the extended hub (3). ) having a front sealing surface (8) and that the pump body (12) is provided with a radial rib (11) with an inner cylindrical wall (14) which forms a water sump (18) with the wall (17) of the pump body (12). which comprises an elastomer sealing ring (20) provided with at least one sealing lip (24) for sealing contact with the face sealing surface (8) of the rotor ring (7).

Shaft seal according to Claim 1, characterized in that the sealing lips (24) of the sealing ring (20) are tapered to the longitudinal axis of the shaft (1) in the direction of the front sealing surface (8), the sealing lips (24) having sealing lips. pads (28) provided with bevels (29) on both sides.

Shaft seal according to Claims 1 and 2, characterized in that the radial rib (11) is provided with at least one annular projection (19) on the water sump side (18), and the sealing ring (20) is provided on its underside. at least one corresponding groove (30) for securing the radial position of the sealing ring (20) and sealing the contact surface of the radial rib (11) and the sealing ring (20).

Shaft seal according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the sealing ring (20) consists of two identical halves, where the abutment surfaces (26) of the two halves are chamfered.

Shaft seal according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the pump housing (12) is provided with a drain hole (22) and an annular cover (11) above the radial rib (11) and above the end face (8) of the rotor ring (7). 23).

Shaft seal according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the rotor ring (7) is provided on the side of the adjacent rotor flange with bearing pads (9) for engaging an adjusting mechanism formed by adjusting screws (10) housed in the rotor flange (2). for thread.