CZ289401B6

CZ289401B6 - Multistage labyrinth packing and device for sealing two parts rotating in opposite direction to each other

Info

Publication number: CZ289401B6
Application number: CZ19982575A
Authority: CZ
Inventors: Zdeněk Ing. Hrbek
Original assignee: Zdeněk Ing. Hrbek
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2002-01-16
Also published as: CZ9802575A3

Abstract

The suggested device for sealing shafts and pins (2), working particularly in dusty or in another way contaminated sealed area (6) is formed by a multistage labyrinth packing (4), whereby in one stage (7) a medium (1) for additional sealing is supplied. The medium can be represented by a gas, a liquid, a lubricant, a gel, a polymer, a loose matter, or a mixture thereof. The multistage labyrinth packing (4) can be either radial or axial. The device can be made integral with a transport jet machine (8) or as a shaft (9) support.

Description

Vícestupňové labyrintové těsnění a zařízení k utěsnění dvou součástí navzájem se vůči sobě otáčejícíchA multi-stage labyrinth seal and a device for sealing two components rotating relative to one another

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká konstrukčního provedení zařízení k utěsňování hřídelí a čepů s konstrukčně upraveným labyrintovým těsněním.The invention relates to a construction of a device for sealing shafts and pins with a structurally designed labyrinth seal.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud vyráběná labyrintová těsnění hřídelí a čepů nezaručují dokonalou těsnost průchodu hřídelí do skříní v nichž se nachází přetlak. Podobný stav existuje i u průchodu hřídelí a čepů do 15 přetlakových skříní v nichž jsou v pohybu sypké látky, znečištěné kapaliny nebo plyny. V těchto případech navíc dochází kabrazi v těsnicích spárách. Důsledkem je únik látek ze skříní do vnějšího netěsněného prostoru.The labyrinth shaft and pin seals produced so far do not guarantee perfect tightness of the shaft passage into the boxes where the overpressure is located. A similar situation exists with the passage of shafts and pins into 15 plenum boxes in which loose substances, contaminated liquids or gases are moving. In these cases, moreover, cabrazi occurs in the sealing joints. The consequence is leakage of substances from the cabinets into the external leak-free space.

Konstrukční řešení zmíněných problémů pomocí hřídelových ucpávek situaci řeší jen do určité 20 obvodové rychlosti hřídele. Utěsňování skříní s pohybem sypkých látek, znečištěných kapalin nebo plynů pomocí ucpávky vykazuje velmi krátkou životnost. Tu lze v omezené míře prodloužit přívodem dotěsňovacího média dovnitř vícenásobné ucpávky, mezi její těsnicí spáry.Structural design of these problems using shaft seals only solves the situation up to a certain 20 circumferential speed of the shaft. Sealing cabinets with the movement of bulk solids, contaminated liquids or gases with a gland has a very short lifetime. This can be extended to a limited extent by supplying the sealing medium inside the multiple seal between its sealing joints.

Neschopnost dokonalého těsnění skříní vede k oddělené konstrukci těsnění a uložení hřídelí. 25 V důsledku toho je nutno používat delší hřídele zvětšující šířku zařízení, s Čímž zase souvisí i jeho větší hmotnost. Toto vynucené konstrukční provedení však problém životnosti uložení hřídelí řeší jen částečně a neefektivně.The inability of a perfect housing seal results in a separate seal design and shaft support. As a result, it is necessary to use longer shafts to increase the width of the device, which in turn is associated with its greater weight. However, this forced design only partially and inefficiently solves the problem of shaft bearing life.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení sestávající ze stupňů labyrintového těsnění s vytvořeným přívodem dotěsňovacího média, které slouží k těsnění hřídelí nebo čepů. Labyrintové stupně, z nichž každý je tvořen sousedícími jedním pohyblivým a jedním nepohyblivým břitem, směrem 35 k netěsněnému prostoru jsou provedeny s menší vůlí a s výhodou jsou zakončeny těsnicí spárou vytvořenou těsněním jiné než labyrintové konstrukce. Přiváděné médium spolu s labyrintovými stupni, resp. jejich těsnicími spárami, nacházejícími se od přívodu média směrem k těsněnému prostoru skříně, vytváří bariéru proti pronikání prostředí z těsněného prostoru k těsnicím spárám labyrintových stupňů situovaných mezi přívodem média a netěsněným prostorem.These drawbacks are overcome by a device consisting of labyrinth sealing stages with a sealing medium supply which serves to seal the shafts or pins. The labyrinth stages, each of which is formed by adjacent one movable and one stationary lip, towards the leak space, are made with less play and are preferably terminated by a sealing joint formed by a seal other than a labyrinth structure. Feed medium together with labyrinth stages, resp. their sealing joints, located from the medium supply towards the housing enclosure, form a barrier against the ingress of the environment from the enclosure to the sealing gaps of the labyrinth stages situated between the medium supply and the leak compartment.

Dotěsňovacím médiem může být plyn, kapalina, mazivo, gel, polymer nebo i sypká látka vhodných vlastností nebo jejich vhodná směs.The sealing medium may be a gas, a liquid, a lubricant, a gel, a polymer or even a particulate material of suitable properties or a suitable mixture thereof.

Labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média může být jak v radiálním tak v axiálním 45 provedení, případně i v provedení kosoúhlém. Kosoúhlé provedení labyrintových stupňů, jako modifikace provedení axiálního, je uspořádáno se vzrůstajícími průměry a se současným posunem v axiálním směru.The labyrinth seal with the sealing medium supply can be in both radial and axial 45 design, possibly also in a rectangular design. The angular design of the labyrinth stages, as a modification of the axial design, is arranged with increasing diameters and simultaneously displaced in the axial direction.

Přívod dotěsňovacího média je výhodné umístit do labyrintového stupně umístěného blíže k první 50 těsnicí spáře labyrintového stupně, který je nejblíže těsněnému prostoru.It is advantageous to place the sealing medium supply in a labyrinth stage located closer to the first 50 sealing gap of the labyrinth stage closest to the sealed space.

Dotěsňovací médium je většinou přivedeno od vnějšího zdroje což může být v některých případech komplikované.The sealing medium is usually supplied from an external source, which can in some cases be complicated.

- 1 CZ 289401 B6- 1 GB 289401 B6

Uvedený nedostatek odstraňuje doplnění labyrintového těsnění s přívodem dotěsňovacího média v části, přiléhající k netěsněnému prostoru, pomocným zařízením, které při otáčení hřídele nebo kývavém pohybu na čepuje schopno dotěsňovací médium nasávat, upravovat jeho tlak a dodávané množství a dopravovat je do labyrintových stupňů nacházejících se směrem k těsněnému 5 prostoru. Pomocným zařízením může, v závislosti na konkrétních okolnostech konstrukce (otáčky, 0 hřídele, prostorové možnosti), s výhodou být oběžné kolo dopravního proudového stroje spojené s pohyblivou částí labyrintu na straně netěsněného prostoru, otáčející se v tělese jeho nepohyblivé části.This drawback eliminates the addition of a labyrinth seal with a sealing medium supply in the part adjacent to the leak space with an auxiliary device which, when rotating the shaft or oscillating on the pivot, is capable of sucking the sealing medium, adjusting its pressure and supply. to the sealed 5 space. The auxiliary device may, depending on the particular circumstances of the construction (speed, shaft, space), preferably be the impeller of the transport jet machine connected to the movable part of the labyrinth on the side of the leaking space rotating in the body of its stationary part.

Sání dotěsňovacího média pomocným zařízením může být vedeno z netěsněného prostoru nebo zásobníku, případně přes čištění z těsněného prostoru.The suction of the sealing medium by the auxiliary device can be conducted from the leak-free space or the container, possibly through cleaning from the sealed space.

Přívod dotěsňovacího média od dopravního proudového stroje do vícestupňového labyrintového těsnění je výhodné umístit do labyrintového stupně umístěného blíže k první těsnicí spáře 15 labyrintového stupně, který je nejblíže těsněnému prostoru.The supply of the sealing medium from the conveying jet machine to the multi-stage labyrinth seal is preferably placed in a labyrinth stage located closer to the first sealing gap 15 of the labyrinth stage that is closest to the sealed space.

Vícestupňové labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média umožňuje v nepohyblivé části labyrintu konstrukčně uspořádat uložení hřídele nebo čepu, tedy další pomocné zařízení — ložisko, sloužící k zachycení sil působících na hřídel nebo čep a přenášených pohyblivou částí 20 labyrintu na rotační nebo kyvné uložení, které tyto síly přenese přes nepohyblivou část labyrintu do stěny skříně.The multistage labyrinth seal with sealing fluid supply allows the shaft or journal bearing to be structurally arranged in the stationary part of the labyrinth, i.e., another auxiliary device - a bearing used to absorb the forces acting on the shaft or journal and transmitted by the movable labyrinth 20 transfers it over the stationary part of the labyrinth to the cabinet wall.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých jsou znázorněny: obr. 1 labyrintové těsnění do jehož prostoru je k těsnicím spárám přivedeno dotěsňovací médium, obr. 2 labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média tvořící konstrukčně a montážně jeden celek s pomocným zařízením, které toto médium do těsnicích spár labyrintových stupňů dodává, obr. 3 labyrin30 tové těsnění s přívodem dotěsňovacího média tvořící konstrukčně a montážně jeden celek s dalším pomocným zařízením sloužícím k uložení těsněného hřídele nebo čepu, obr. 4 ukazuje labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média tvořící konstrukčně a montážně jeden celek s pomocnými zařízeními z nichž jedno médium do labyrintových stupňů dodává a druhé slouží k uložení hřídele nebo čepu, obr. 5 znázorňuje axiální a obr. 6 kosoúhlé uspořádání labyrintových 35 stupňů.The invention will be explained in more detail with reference to the drawings, in which: FIG. 1 labyrinth seal into which a sealing medium is supplied to the sealing joints, FIG. 2 labyrinth seal with sealing medium supply forming structurally and assembling unit with auxiliary device, which this medium Fig. 3 shows a labyrinth seal with a sealing medium inlet forming a unit with the auxiliary device used to receive a sealed shaft or pin, Fig. 4 shows a labyrinth sealing with a sealing medium inlet forming a unit in construction and mounting a unit with auxiliary devices from which one medium supplies the labyrinth stages and the other serves to receive the shaft or pin, FIG. 5 shows the axial and FIG. 6 the angular arrangement of the 35 labyrinth stages.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zařízení, podle obr. 1, představuje labyrintové těsnění hřídele nebo čepu, které sestává z otáčející se části 3 labyrintu pevně spojené s hřídelí 2 a z nepohyblivé části 4 labyrintu pevně spojené se stěnou 5 skříně. Do prostoru labyrintového stupně 7, umístěnému blíže k těsnému prostoru 6, je přivedeno 1 dotěsňovací médium. Labyrintové stupně 7 nacházející se od přívodu 1 média směrem k těsněnému prostoru 6 mají větší vůle v těsnicích spárách a jsou tedy, méně těsné, než 45 stupně 7 nacházející se od přívodu 1 média směrem k netěsněnému prostoru 10. Přiváděné médium spolu s labyrintovými stupni 7 nacházejícími se od přívodu 1 média směrem k těsněnému prostoru 6 skříně 5, vytváří bariéru proti pronikání prostředí z těsněného prostoru 6 k těsnicím spárám labyrintových stupňů 7 nacházejícím se mezi přívodem 1 média a netěsněným prostorem 10 skříně 5. Zároveň také tlak a průtočné množství dotěsňovacího média chrání těsnicí 50 spáry labyrintových stupňů 7 nacházející se mezi jeho vstupem 1 a těsněným prostorem 6, proti možnému opotřebení způsobenému abrazivním prostředím v těsněném prostoru 6.The device according to FIG. 1 represents a labyrinth seal of a shaft or pin which consists of a rotating part 3 of the labyrinth firmly connected to the shaft 2 and a stationary part 4 of the labyrinth firmly connected to the housing wall 5. 1 sealing medium is introduced into the space of the labyrinth stage 7, located closer to the tight space 6. The labyrinth stages 7 located from the media inlet 1 towards the sealed space 6 have greater clearance in the sealing joints and are thus less tight than the 45 stages 7 located from the media inlet 1 towards the sealed space 10. The feed medium together with the labyrinth stages 7 located from the media inlet 1 towards the housing 6 of the housing 5, provides a barrier against the ingress of the chamber 6 to the sealing gaps of the labyrinth stages 7 located between the media inlet 1 and the leak chamber 10 of the housing 5. protects the seal 50 of the labyrinth stages 7 located between its inlet 1 and the sealed space 6 against possible wear caused by the abrasive environment in the sealed space 6.

Zařízení podle obr. 2 představuje labyrintové těsnění hřídele 2 nebo čepu s přívodem 1 dotěsňovacího média, které sestává z otáčející se části 3 labyrintu pevně spojené s hřídelí 2 nebo čepem 55 a z nepohyblivé části 4 labyrintu pevně spojené se stěnou skříně 5. V tělese nepohyblivé části 4The device according to Fig. 2 represents a labyrinth seal of shaft 2 or pin with sealing medium supply 1, which consists of a rotating part 3 of the labyrinth firmly connected to the shaft 2 or pin 55 and a stationary part 4 of the labyrinth firmly connected to the housing wall. 4

-2CZ 289401 B6 labyrintu je konstrukčně proveden dopravní proudový stroj 8 poháněný od otáčející se nebo kývající se pohyblivé části 3 labyrintu a jejím prostřednictvím od hřídele nebo čepu 2. Do sání la dopravního proudového stroje 8 vstupuje dotěsňovací médium o vlastnostech nevhodných pro dotěsnění, stroj 8 jeho vlastnosti (tlak, dodávaný objem, teplotu) upraví tak, aby na výstupu lb ze stroje 8 odpovídaly potřebám dotěsnění pro konkrétní podmínky v těsněném prostoru 6. Výstup lb je na obr. 2 vyveden ke čtvrté těsnicí spáře od těsněného prostoru 6.The labyrinth is a construction of a transport jet machine 8 driven by a rotating or swinging movable part 3 of the labyrinth and through it via a shaft or a pin 2. A sealing medium 1a of unsuitable properties for sealing is entered into the suction 1a of the transport jet machine 8. its properties (pressure, delivery volume, temperature) are adjusted so that at the outlet 1b of the machine 8 they meet the sealing requirements for the particular conditions in the sealed space 6. The outlet 1b is led to the fourth sealing gap from the sealed space 6 in FIG.

Zařízení podle obr. 3 představuje labyrintové těsnění hřídele 2 nebo čepu s přívodem 1 dotěsňovacího média, které sestává z otáčející se části 3 labyrintu pevně spojené s hřídelí 2 nebo čepem a z nepohyblivé části 4 labyrintu pevně spojené se stěnou 5 skříně. V tělese nepohyblivé části 4 labyrintu je umístěno uložení 9, které slouží k zachycení všech sil působících na hřídel nebo čep 2 a přenesených pohyblivou částí 3 labyrintu na rotační nebo kyvné uložení 9, které tyto síly přenese přes nepohyblivou část 4 labyrintu do stěny 5 skříně.The device according to Fig. 3 represents a labyrinth seal of shaft 2 or pin with sealing medium supply 1, which consists of a rotating part 3 of the labyrinth firmly connected to the shaft 2 or pin and a stationary part 4 of the labyrinth firmly connected to the housing wall 5. In the body of the stationary part 4 of the labyrinth is located a bearing 9 which serves to absorb all the forces acting on the shaft or pin 2 and transferred by the movable part 3 of the labyrinth to the rotary or pivot bearing 9 which transmits these forces through the stationary part 4 of the labyrinth into the housing wall 5.

Zařízení podle obr. 4 představuje labyrintové těsnění hřídele nebo čepu s přívodem dotěsňovacího média, které sestává z otáčející se části 3 labyrintu pevně spojené s hřídelí 2 nebo čepem a z nepohyblivé části 4 labyrintu pevně spojené se stěnou 5 skříně. V tělese nepohyblivé části 4 labyrintu jsou konstrukčně provedena dvě pomocná zařízení, dopravní proudový stroj 8 a uložení 9 hřídele nebo čepu 2.The device according to FIG. 4 represents a labyrinth seal of a shaft or pin with a sealing medium supply which consists of a rotating part 3 of the labyrinth firmly connected to the shaft 2 or a pin and a stationary part 4 of the labyrinth firmly connected to the housing wall 5. In the body of the stationary part 4 of the labyrinth, two auxiliary devices are designed, a transport jet machine 8 and a shaft or journal bearing 9.

Dopravní proudový stroj 8 je poháněn od otáčející se nebo kývající se části 3 labyrintu a jejím prostřednictvím od hřídele 2 nebo čepu. Do sání la stroje 8 vstupuje dotěsňovací médium o vlastnostech nevhodných pro dotěsnění, stroj 8 jeho vlastnosti (tlak, dodávaný objem, teplotu) upraví tak, aby na výstupu lb odpovídaly potřebám dotěsnění pro konkrétní podmínky vtěsněném prostoru 6. Výstup lb ze stroje 8 je na obr. 4 vyveden k přívodu 1 dotěsňovacího média za první stupeň labyrintu od těsněného prostoru 6.The conveying jet machine 8 is driven from the rotating or oscillating part 3 of the labyrinth and through it from the shaft 2 or the pin. Inlet 1a of the machine 8 enters a sealing medium having properties unsuitable for sealing, the machine 8 adjusts its properties (pressure, delivery volume, temperature) to match the sealing needs at the outlet 1b for the particular conditions of the sealed space 6. The outlet 1b from the machine 8 is 4 shows the sealing medium supply 1 after the first stage of the labyrinth from the sealed space 6.

Dalším zařízením je uložení 9, které slouží k zachycení všech sil působících na hřídel nebo čep 2 a přenesených otáčející se nebo kývající se částí labyrintu 3 na rotační nebo kyvné uložení 9, které tyto síly přenese přes nepohyblivou část 4 labyrintu do stěny 5 skříně.Another device is a bearing 9 which serves to absorb all the forces acting on the shaft or pin 2 and transmitted by the rotating or swinging part of the labyrinth 3 to the rotary or swinging bearing 9, which transmits these forces through the stationary part 4 of the labyrinth into the housing wall 5.

Zařízení na obr. 5 představuje labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média v axiálním provedení. Jednotlivé pozice na obrázku svou funkcí odpovídají popisu podle obr. 1.The device of Fig. 5 represents a labyrinth seal with an inlet seal of the sealing medium in an axial embodiment. The individual positions in the figure correspond to the description according to Fig. 1.

Zařízení na obr. 5 představuje labyrintové těsnění s přívodem dotěsňovacího média s kosoúhlým uspořádáním labyrintových stupňů. Jednotlivé pozice na obrázku svou funkcí odpovídají popisu podle obr. 1.The apparatus of FIG. 5 is a labyrinth seal with a sealing medium supply having a rectangular labyrinth stage configuration. The individual positions in the figure correspond to the description according to Fig. 1.

Claims

PATENT CLAIMS

Multi-stage labyrinth seal for sealing two parts rotating relative to one another, in particular shafts and pins, characterized in that one of the labyrinth stages (7), formed by adjacent one movable and one stationary lip, is provided with an inlet (1) of post-sealing medium, wherein the labyrinth stages (7), which are located away from the medium supply stage (1) to the leak space (10), are provided with decreasing 10 clearances with respect to each other and the sealing medium is gas, liquid, lubricant, gel, polymer or a bulk material or mixture thereof.

Multistage labyrinth seal according to claim 1, characterized in that it is made in a radial or axial design.

Multistage labyrinth seal according to claim 1 or 2, characterized in that the sealing medium supply (1) is arranged in one of the steps (7) closer to the first sealing gap from the sealing space (6).

20 May

A device for sealing two parts rotating relative to one another, characterized in that it consists of a multi-stage labyrinth seal, wherein one of the labyrinth stages (7) formed by adjacent one movable and one fixed lip is provided with a sealing medium supply (1) wherein the labyrinth stages (7) located away from the medium supply stage (1a) to the leak space (10) are provided with decreasing backlashes and the sealing medium is a gas, a liquid, a lubricant, a gel, a polymer or a bulk and a conveyor jet machine (8) for supplying the sealing medium to one of the labyrinth stages (7), which is provided with a sealing medium supply (1a) from the leaking space (10) or a container or cleaned medium brought from the sealed space (6) .

Device according to claim 4, characterized in that the sealing medium supply (1) is arranged in one of the steps (7) closer to the first sealing gap from the sealing space (6).

Device according to claim 4, characterized in that the housing (9) of the rotating component is attached to the clabyrinth seal to absorb the forces applied.