CS261925B1

CS261925B1 - Mechanical seal

Info

Publication number: CS261925B1
Application number: CS872181A
Authority: CS
Inventors: Stanislav Vala; Jan Ing Zatecky; Jaromir Ing Csc Brichta; Emil Ing Kral
Original assignee: Stanislav Vala; Zatecky Jan; Brichta Jaromir; Kral Emil
Priority date: 1987-03-30
Filing date: 1987-03-30
Publication date: 1989-02-10
Also published as: CS218187A1

Abstract

Mechanická ucpávka pro těsnění hřídelí čerpadel a jiných strojů, u kterých je přítlačná síla mezi sedlem a třecím těsnicím kroužkem vyvolaná přítlačným prvkem (PP) obvykle ve tvaru vinutých nebo zvlněných pružin obsahuje takovou konstrukční úpravu členů mechanické, ucpávky a PP, že umožňuje volit PP ve tvaru prostého mezikruží. Lze tak libovolně skládat několik PP za sebou, a tím podle potřeby měnit velikost přítlačné síly bez náročná změny konstrukce PP a bez výrazného zvětšení konstrukční dálky mechanické ucpávky. Dosahuje se snížení nároků na výrobu, zvětšení rozsahu použití a prodloužení životnosti mechanické ucpávky i těsněného hřídele.Mechanical seal for sealing the shafts of pumps and other machines, in which the pressure force between the seat and the friction sealing ring is caused by a pressure element (PP) usually in the form of coiled or wavy springs, contains such a design of the mechanical, seal and PP members that it allows the PP to be selected in the form of a simple annular ring. Several PPs can be stacked in a row as desired, thereby changing the pressure force as needed without requiring a complex change in the PP design and without significantly increasing the design distance of the mechanical seal. This reduces production requirements, increases the scope of use and extends the service life of the mechanical seal and the sealed shaft.

Description

Vynález se týká mechanické ucpávky pro těsnění hřídelí z čerpadel a míchadel pro utěsnění procesního média vůči okolí·BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a mechanical seal for the sealing of shafts from pumps and agitators for sealing the process medium to the environment

V současné době se pro těsnění hřídelí v čerpadlech, míchači ech, kompresorech a jiných strojích používají větěinou mechanické ucpávky se dvěma kroužky, z nichž jeden je obvykle připevněn na rám stroje a druhý rotuje spolu s hřídelí, přičemž oba kroužky jsou k sobě tlačeny silou vyvolanou přítlačným prvkem a tlakem těsněného média· Jako přítlačný prvek se volí jednak vinuté pružiny, jejichž nevýhodou je velká stavební délka a jednak zvlněné pružiny, případně svařené konvexními plochami k sobě, které mají sice malou stavební délku, ale jejich výroba je poměrně náročná, neboť je nutno používat lisovací a prostřihovací nástroje, případně svařovat. Další nevýhodou je, že změnu tuhosti lze dosáhnout pouze změnou konstrukce, nelze je libovolně skládat bez výrazného zvětšení jejich délky. Také jsou známy přítlačné prvky ve tvaru mezikruží, které jsou při vnějším obvodu opatřeny pružícími segmenty. Jejich nevýhody jsou obdobné jako u zvlněných pružin.At present, mechanical seals with two rings are used to seal shafts in pumps, mixers, compressors and other machines, one of which is usually attached to the machine frame and the other rotates together with the shaft, the two rings being pressed together by the force exerted pressure element and pressure of the sealed medium · The pressure element is chosen on the one hand coil springs whose disadvantage is the long construction length and on the other hand corrugated springs, eventually welded by convex surfaces together, which have small construction length but their production is quite demanding it is necessary to use pressing and punching tools or to weld. Another disadvantage is that the change in stiffness can only be achieved by changing the structure, it cannot be arbitrarily folded without significantly increasing their length. Ring-shaped pressure elements are also known which are provided with spring segments at the outer circumference. Their disadvantages are similar to those of undulating springs.

Uvedené nevýhody odstraňuje v podstatě vynález, kterým je mechanická ucpávka pro těsnění hřídelí čerpadel a míchadel, sestávající ze statioké a rotorové části, přičemž statickou část tvoří sedlo a statorové těsnění a rotorovou část tvoří třecí těsnící kroužek, nosič s rotorovým těsněním, unašeč a přítlačný prvek, uložený mezi nosičem a unašečem, a jeho podstata spóčívá v tom, že nosič je opatřen alespoň dvěma souměrně umístěnými kolíky rovnoběžnými nebo kolmými k ose hřídele, nebo zadní plocha přítlačného prvku je opatřena alespoň dvěma kolíky rovnoběžnými s osou hřídele a tím, že čelo unašeče je opatřeno alespoň dvěma souměrně umístěnými tmy rovnoběžnými nebo kolmými k ose hřídele, nebo přední plocha přítlačného prvku je opatřena alespoň dvěma tmy rovnoběžnými s osou hřídele, přičemž přítlačný prvek je ve tvaru mezikruží.Essentially, the invention is a mechanical seal for pump and agitator shaft seals consisting of a static and rotor portion, the static portion being a seat and a stator seal, and the rotor portion being a friction seal ring, rotor seal carrier, carrier and thrust member. The carrier is provided with at least two symmetrically positioned pins parallel to or perpendicular to the axis of the shaft, or the rear face of the thrust element is provided with at least two pins parallel to the axis of the shaft and in that the carrier face it is provided with at least two symmetrically positioned darkness parallel or perpendicular to the shaft axis, or the front face of the thrust member is provided with at least two darkness parallel to the shaft axis, the thrust member being in the form of an annulus.

Další podstatou vynálezu je, že přítlačný prvek je umístěn mezi kolíky a tmy tak, že jeho přední plocha dosedá na tmy a zadní plocha dosedá na kolíky·Another feature of the invention is that the thrust member is positioned between the pins and the darkness so that its front surface abuts the darkness and the rear surface abuts the pins.

Konečně je podstatou vynálezu, že kolíky a tmy jsou provedeny jako patky na vnitřním obvodu přítlačného prvku, přičemž jsou střídavě vyhnuty směrem k nosiči a unašeči·Finally, it is the essence of the invention that the pins and the dark are designed as feet on the inner circumference of the pressing element, alternately bending toward the carrier and the carrier.

- 2 261 925- 2,261,925

Vyšší účinek mechanické ucpávky podle vynálezu lze spatřovat v tom, že při zachování krátké stavební délky lze libovolně měnit přítlačnou sílu prostým skládáním přítlačných prvků, prodlužuje se životnost ucpávky, něhot je použit přítlačný prvek velmi jednoduché konstrukce. Vlivem krátké stavební délky ucpávky se navíc dosahuje větší stability a životnosti hřídelí·The higher effect of the mechanical seal according to the invention can be seen in the fact that, while maintaining the short construction length, the pressing force can be freely varied by simply folding the pressing elements, the service life of the seal is prolonged. In addition, due to the short seal length, greater shaft stability and service life are achieved.

Konkrétní provedení mechanické ucpávky podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, kde obr. 1 znázorňuje osový.řez ucpávkou a obr· 2 příklad fixace nosiče radiálně, obr. 3 detail uložení přítlačného prvku mezi kolíky a trny. Na obr. 4 je přítlačný prvek v základním provedení, na obr. 5 přítlačný prvek s připevněnými kolíky a trny, na obr. 6 přítlačný prvek přeplátovaný» obr. 7 zobrazuje přítlačné prvky s otvory, obr./8 přítlačný prvek přerušený a obr. 9 přítlačný prvek s patkami. Na obr. 10 je osový řez mechanickou ucpávkou v odlehčeném provedení a na obr. 11 je konstrukční úprava se sedlem na rotující části.A particular embodiment of a mechanical seal according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows an axial section of the seal and Fig. 2 shows an example of fixing the carrier radially; Fig. 4 shows a thrust element in the basic embodiment, Fig. 5 a thrust element with pins and pins attached; Fig. 6 shows an overlapping thrust element; Fig. 7 shows thrust elements with openings; 9 shows a pressure element with feet. Fig. 10 is an axial section of a lightweight mechanical seal; and Fig. 11 is a design with a seat on a rotating part.

Mechanická ucpávka podle vynálezu sestává ze statorové části tvořené sedlem χ s třecí těsnící plochou 31 uloženým ve stroji 5. statorovém těsnění 51 a z rotující části tvořené unašečem 1 pevně spojeným s hřídelí 8, třecím těsnícím kroužkem £ spojeným s nosičem 2, který je uložen suvně na hřídeli 8 a přítlačným prvkem 6. Unašeč i je opatřen na čele 13 alespoň dvěma souměrně umístěnými trny 11 rovnoběžnými s osou hřídele 8. Nosič £ je na vnitřním obvodu opatřen rotorovým těsněním X a v rovině kolmé k ose hřídele 8 alespoň dvěma souměrně umístěnými kolíky 21. Počet kolíků 21 je shodný s počtem trnů 11. Dále je rotorová část mechanické ucpávky tvořena přítlačným prvkem 6 ve tvaru mezikruží umístěným mezi kolíky 21 a trny 11 tak, že jeho přední plocha 61 dosedá na tmy 11 a zadní plocha 62 na kolíky 21. přičemž kolíky 21 tlačí mezi tmy 11.The mechanical seal according to the invention consists of a stator part formed by a seat χ with a friction sealing surface 31 housed in a machine 5 of the stator seal 51 and a rotating part formed by a carrier 1 firmly connected to the shaft 8, a friction sealing ring 6 connected to a carrier 2 The carrier 1 is provided on the face 13 with at least two symmetrically arranged mandrels 11 parallel to the axis of the shaft 8. The carrier 6 is provided on the inner circumference with a rotor seal X and in a plane perpendicular to the axis of the shaft 8 with at least two symmetrically positioned pins 21. The number of pins 21 is equal to the number of mandrels 11. Furthermore, the rotor portion of the mechanical seal is formed by an annular thrust element 6 located between the pins 21 and the mandrels 11 so that its front surface 61 abuts the darkness 11 and the rear surface 62 on the pins 21. wherein the pins 21 push between the darkness 11.

Při montáži se na hřídel 8 nasune nosič 2 s třecím těsnícím kroužkem £, přítlačný prvek 6 a unašeč 1. V žádoucí poloze na hřídeli & je unašeč X ustaven šroubem 12 a vzájemná poloha unašeČe χ a nosiče χ, t.j. poloha trnů 11 a kolíků 21 ie zajištěna Spojovacím členem £· Tlakem unašeče χ ve směru k nosiči 2 tlačí trny 11 na přední plochu 61 přítlačného prvku 6During assembly, the carrier 2 with the friction seal ring 6, the pressure element 6 and the carrier 1 are slid onto the shaft 8. In the desired position on the shaft 6 the carrier X is set by screw 12 and the relative positions of the carrier χ and carrier χ, By pushing the carrier χ in the direction of the carrier 2, the mandrels 11 press the front surface 61 of the pressing element 6.

261 925 a proti tomuto tlaku působí na zadní plochu 62 přítlačného prvku 6 kolíky 21 nosiče £. Dosáhne se tím určitého zvlnění přítlačného prvku 6, a takto kumulovaná energie následně vyvíjí tlak na nosič £ s třecím těsnícím kroužkem £ ve směru k sedlu £ na statoru 2 stroje. Při opotřebení třecích ploch sedla £ a třecího těsnícího kroužku £ jsou obě součásti dotlačovány tlakem přítlačného prvku £ a procesního média 10 až do hodnoty posuvu 22 nosiče 2.261 925 and against this pressure the pins 21 of the carrier 6 act on the rear surface 62 of the pressing element 6. Thereby a certain ripple of the pressing element 6 is achieved, and the accumulated energy then exerts pressure on the carrier 6 with the friction seal ring 6 in the direction of the seat 6 on the stator 2 of the machine. In the event of wear of the friction surfaces of the seat 6 and the friction seal ring 8, both components are pressed by the pressure of the pressing element 8 and the process medium 10 up to the displacement value 22 of the support 2.

Popsaná konstrukce mechanické uepávky není jediným provedením podle vynálezu, ale například nosič 2 může být opatřen kolíky 21 rovnoběžnými s osou hřídele 8.The described mechanical seal construction is not the only embodiment of the invention, but for example, the carrier 2 may be provided with pins 21 parallel to the axis of the shaft 8.

Pro zlepšení tlakových poměrů v mechanické ucpávce může být tato v odlehčeném provedení, jak zobrazuje obr. 10. Všechny součásti zde zůstávají zachovány, avšak změnou průměrů rotačních ploch dochází ke změněnému přenosu tlaku na třecí těsnící kroužek £ a sedlo £.To improve the pressure conditions in the mechanical seal, this can be in a lightweight design as shown in FIG. 10. All components are retained here, but by changing the diameters of the rotating surfaces, the pressure transfer to the friction seal ring 6 and the seat 6 is altered.

Jiná konstrukční úprava má sedlo £ na rotující části, jak zobrazuje obr. 11.Another design has a seat 6 on the rotating portion as shown in FIG. 11.

K vyvolání přítlačné síly může být použito různých typů přítlačných prvků 6. Nejjednodušší je ve tvaru prostého mezikruží, vyrobeného ať již prostřihováním, jak zobrazuje obr. 4, nebo*zborcením obdélníkového profilu a přeplátováním či svařením, viz obr. 6. Oba typy lze libovolně řadit za sebou. Lze užít i mezikruží přerušeného (obr. 8), které však musí být v sestavě alespoň tří kusů se spárami 65 vzájemně natočenými. Jiný typ přítlačného prvku 6 má trny 11 a kolíky 21 připevněny k mezikruží a při montáži se zasazují například do děr provedených v unášeči 1 a nosiči 2 (pbr. 5)» spojovací člen £ pak není nutný. Obdobně řešený přítlačný prvek 6 je na obr. 7, kdy kolíky 21 a tmy 11 jsou zasazeny zúženými konci do otvorů 64 v ploše přítlačného prvku 6. Oproti předchozímu provedení má tu výhodu, že lze skládat několik mezikruží na sebe. Konečně lze užít přítlačný prvek 6 s patkami 63 na vnitřním nebo vnějším obvodu mezikruží, které jsou vyhnuté střídavě směrem k nosiči 2 a unášeči £, jak zobrazuje obr. 9.Different types of thrust elements 6 may be used to exert a thrust force. The simplest is in the form of a simple annulus made either by punching, as shown in Fig. 4, or * by warping a rectangular profile and lapping or welding, see Fig. 6. sort behind. It is also possible to use an interrupted annulus (Fig. 8), but it must be in the assembly of at least three pieces with the joints 65 mutually rotated. Another type of thrust element 6 has mandrels 11 and pins 21 fixed to the annulus and, when assembled, they are inserted, for example, into the holes provided in the carrier 1 and the carrier 2 (pbr. 5). A similarly designed pressing element 6 is shown in FIG. 7, in which the pins 21 and darkness 11 are fitted with tapered ends into holes 64 in the surface of the pressing element 6. It has the advantage over several embodiments that several annular rings can be stacked. Finally, a pressing element 6 with feet 63 on the inner or outer periphery of the annulus can be used, which are bent alternately towards the carrier 2 and the carrier 6, as shown in Fig. 9.

Mechanickou ucpávku podle vynálezu lze využít pro těsnění čerpadel, míchadel, kompresorů a jiných strojů, u nichž je nutné zabránit úniku procesních kapalin či plynů kolem rotujících hřídelí do okolí.The mechanical seal according to the invention can be used for sealing pumps, agitators, compressors and other machines, where it is necessary to prevent leakage of process liquids or gases around rotating shafts into the environment.

Claims

1 · Mechanical seal for pump and agitator shaft seals * consisting of a static and rotor part, the static part being a seat and a stator seal and the rotor part formed by a friction seal ring, rotor seal carrier, carrier and thrust element disposed between carrier and extinguisher, characterized in that the carrier (2) is provided with at least two symmetrically positioned pins (21) parallel or perpendicular to the axis of the shaft (8), or the rear face (62) of the pressing element (6) is provided with at least two pins (21) parallel to axis of the shaft (8) and in that the face (13) of the carrier (1) is provided with at least two symmetrically placed darkness (11) parallel or perpendicular to the shaft eye (8) or the front surface (61) of the pressing element (6) is provided at least two darknesses (11) parallel to the axis of the shaft (8), the pressing element (6) being annular.

Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the thrust element (6) is positioned between the pins (21) and the mandrels (11) such that its front surface (61) abuts the darkness (11) and the rear surface (62). ) engages the pins (21).

Mechanical seal according to claim 1, characterized in that the pins (21) and the dark (11) are designed as feet (63) on the inner circumference of the pressing element (6), alternately bent towards the carrier (2) and the carrier (1) ·