RU2098705C1

RU2098705C1 - End seal

Info

Publication number: RU2098705C1
Authority: RU
Inventors: С.Х. Тлупов; Т.М. Логоватовская
Original assignee: Акционерное общество "Машиностроительный завод"
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: sealing revolving shafts of machines and mechanisms. SUBSTANCE: body of seal is provided with fixed friction ring. Shaft is provided with supporting pressure unit made in form of drive and driven members with axial spring in between them; end coils of spring are not ground. Direction of spring coiling is opposite relative to sense of rotation of shaft which presses revolving ring to fixed one. Surfaces of drive and driven members directed towards axial spring are made in form of right helicoid at pitch corresponding to pitch of end coils and are engageable with it. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов. The invention relates to a sealing technique and can be used to seal rotating shafts.

Известны торцевые уплотнения, включающие расположенный на валу опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала и поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному, установленному в корпусе [1, 2]
Известно также торцевое уплотнение, включающее опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками и поджимающий вращающееся кольцо к неподвижному [3]
В известных торцевых уплотнениях поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине, выполнены вертикально к оси вращения вала, а плоскости нешлифованных крайних витков осевой пружины, как известно, имеют значительную неперпендикулярность к ее образующей. Такое конструктивное выполнение поверхностей сопрягаемых деталей не обеспечивает контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности, что является причиной неравномерного распределения усилия пружины на контактную площадь колец трения.Known mechanical seals, including located on the shaft of the support-pressure unit, made in the form of a leading and driven elements and placed between them axial springs with unpolished extreme turns with the direction of winding opposite to the direction of rotation of the shaft and compresses the rotating ring to a fixed mounted in the housing [1, 2]
A mechanical seal is also known, including a support-pressure unit made in the form of a driving and driven elements and an axial spring placed between them with unpolished extreme turns and pressing the rotating ring to the stationary one [3]
In well-known mechanical seals, the surfaces of the driving and driven elements facing the axial spring are made vertically to the axis of rotation of the shaft, and the planes of unpolished extreme turns of the axial spring are known to have significant non-perpendicularity to its generatrix. Such a structural embodiment of the surfaces of the mating parts does not provide contact of the extreme turns of the spring with the leading and driven elements around the entire circumference, which is the reason for the uneven distribution of the spring force on the contact area of the friction rings.

Недостатком этих уплотнений является повышение утечки уплотняемой среды через зазор пары трения до недопустимых величин, вызываемое неравномерным распределением усилия пружины на контактную площадь колец трения. The disadvantage of these seals is to increase the leakage of the medium being sealed through the gap of the friction pair to unacceptable values, caused by the uneven distribution of the spring force on the contact area of the friction rings.

Целью изобретения является повышение надежности торцевого уплотнения путем обеспечения более равномерного распределения усилия пружины на контактную площадь колец трения. The aim of the invention is to increase the reliability of the mechanical seal by providing a more uniform distribution of the spring force on the contact area of the friction rings.

Поставленная цель достигается тем, что в торцевом уплотнении, включающем расположенный на валу опорно-нажимной узел, выполненный в виде ведущего и ведомого элементов и размещенной между ними осевой пружины с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала и поджимающей вращающееся кольцо к неподвижному, установленному в корпусе, поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине, выполнены в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков пружины и сопряжены с последними. При этом геликоиды на ведущем и ведомом элементах ограничены уступами, образованными плоскостями, проходящими через наиболее отдаленные друг от друга образующие геликоидов. Осуществление сопряжения крайних нешлифованных витков осевой пружины с ведущим и ведомым элементами по геликоиду с соответствующим шагом, несмотря на наличие значительной неперпендикулярности плоскостей крайних витков пружины к ее образующей, позволяет обеспечить контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности и более равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения, что и способствует поддержанию утечки уплотняемой среды в заданных пределах через зазор пары трения торцевого уплотнения, а выполнения уступов на геликоидах ведущего и ведомого элементов позволяет осуществлять связь их пружиной. This goal is achieved by the fact that in the mechanical seal, which includes a support-pressure unit located on the shaft, made in the form of a driving and driven elements and an axial spring placed between them with unpolished extreme turns with the direction of winding opposite to the direction of rotation of the shaft and pressing the rotating ring to the stationary one installed in the housing, the surfaces of the leading and driven elements facing the axial spring are made in the form of a direct helicoid with a step corresponding to the step of winding the extreme turns springs and are associated with the latter. In this case, the helicoids on the leading and driven elements are limited by ledges formed by planes passing through the helicoids forming the most distant from each other. The implementation of the pairing of the extreme unpolished coils of the axial spring with the leading and driven elements along the helicoid with the corresponding step, despite the significant non-perpendicularity of the planes of the extreme coils of the spring to its generatrix, allows contact of the extreme coils of the spring with the leading and driven elements throughout the circumference and a more uniform distribution of force springs on the contact area of the friction rings, which helps to maintain the leak of the sealed medium within the specified limits through the gap of the friction pair end th seal, and performing helicoid ledges on the driving and driven elements can communicate their spring.

В известном решении [3] поверхности ведущего и ведомого элементов, обращенные к осевой пружине с нешлифованными крайними витками, выполнены вертикально к оси вращения вала. При сопряжении крайних витков пружины с поверхностями ведущего и ведомого элементов в известном торцевом уплотнении не обеспечивается контакт по всей окружности их сопряжения и равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения, что и способствует появлению недопустимых величин утечек уплотняемой среды через зазор пары трения торцевого уплотнения. In the known solution [3], the surfaces of the driving and driven elements facing the axial spring with unpolished end turns are made vertically to the axis of rotation of the shaft. When pairing the extreme turns of the spring with the surfaces of the driving and driven elements in the known mechanical seal, contact is not ensured over the entire circumference of their mating and the uniform distribution of the spring force on the contact area of the friction rings, which contributes to the appearance of unacceptable leakage values of the medium being sealed through the gap of the mechanical seal friction pair.

Существенное отличие заявляемого решения заключается в выполнении поверхностей ведущего и ведомого элементов, обращенных к осевой пружине в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков осевой пружины и в сопряжении их по геликоиду. Заявляемое решение обладает существенными отличиями, так как не обнаружено решений со сходными признаками. A significant difference of the proposed solution lies in the implementation of the surfaces of the leading and driven elements facing the axial spring in the form of a direct helicoid with a step corresponding to the step of winding the extreme turns of the axial spring and pairing them along the helicoid. The claimed solution has significant differences, since no solutions with similar characteristics were found.

На чертеже показано описываемое уплотнение. The drawing shows the described seal.

Оно содержит ведущий 1 и ведомый 2 элементы, связанные свободно друг с другом посредством осевой пружины 3 с нешлифованными крайними витками с направлением навивки противоположно направлению вращения вала. Причем пружина выполнена (один из вариантов) с поджатыми по одному крайнему витку с каждого конца. Ведущий элемент 1 зафиксирован штифтом 4 на валу 5, а ведомый элемент 2 передает момент вращения подвижному кольцу трения 6 и поджимает его к неподвижному кольцу трения 7 через уплотнительный элемент 8. При этом крайние витки пружины сопряжены с геликоидами ведущего и ведомого элементов, а концы пружины упираются в уступы А и B, выполненные на концах геликоидов. Геликоиды выполнены с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков пружины и равным диаметру проволоки пружины. It contains a leading 1 and a driven 2 elements connected loosely with each other by means of an axial spring 3 with unpolished extreme turns with the direction of winding opposite to the direction of rotation of the shaft. Moreover, the spring is made (one of the options) with tightened one extreme turn from each end. The leading element 1 is fixed by a pin 4 on the shaft 5, and the driven element 2 transfers the moment of rotation to the movable friction ring 6 and compresses it to the stationary friction ring 7 through the sealing element 8. In this case, the extreme turns of the spring are paired with the helicoids of the leading and driven elements, and the ends of the spring abut against ledges A and B, made at the ends of helicoids. The helicoids are made with a step corresponding to the step of winding the extreme turns of the spring and equal to the diameter of the spring wire.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

При вращении вала 5 момент вращения передается связанными друг с другом штифтом 4, ведущим элементом 1, пружиной 3, ведомым элементом 2 подвижному кольцу трения 6. Под действием усилия пружины 3 подвижное кольцо трения 6 прижимается к неподвижному кольцу трения 7, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта. Герметизация по валу обеспечивается уплотнительным элементом 8, заклиниваемым усилием пружины в зазор между валом и подвижным кольцом трения. Выполнение поверхностей ведущего и ведомого элементов, обращенных к осевой пружине в виде прямого геликоида с шагом, соответствующим шагу навивки крайних витков и равным диаметру проволоки пружины, обеспечивает контакт крайних витков пружины с ведущим и ведомым элементами по всей окружности, более равномерное распределение усилия пружины на контактную площадь колец трения способствует поддержанию утечек уплотняемой среды в заданных пределах через зазор пары трения торцевого уплотнения, а уступы на концах геликоидов ведущего и ведомого элементов способствуют осуществлению их связи пружиной. When the shaft 5 rotates, the moment of rotation is transmitted by a pin 4 connected to each other, a driving element 1, a spring 3, a driven element 2 to the movable friction ring 6. Under the action of the force of the spring 3, the movable friction ring 6 is pressed against the stationary friction ring 7, providing sealing along their plane contact. Sealing on the shaft is provided by a sealing element 8, which is jammed by the spring force into the gap between the shaft and the movable friction ring. The execution of the surfaces of the leading and driven elements facing the axial spring in the form of a direct helicoid with a step corresponding to the step of winding the extreme turns and equal to the diameter of the spring wire, provides contact of the extreme turns of the spring with the leading and driven elements throughout the circumference, more uniform distribution of the spring force to the contact the area of the friction rings helps to maintain the leakage of the sealed medium within the specified limits through the gap of the friction pair of the mechanical seal, and the ledges at the ends of the helcoids of the lead and driven of elements conducive to the realization of their connection spring.

Технико-экономический эффект изобретения заключается в повышении надежности уплотнения. The technical and economic effect of the invention is to increase the reliability of the seal.

Claims

The mechanical seal, including the supporting-push unit located on the shaft, made in the form of a driving and driven elements and an axial spring placed between them with unpolished extreme turns with the direction of winding opposite to the direction of rotation of the shaft and pressing the rotating ring to a fixed one installed in the housing, characterized the fact that the surfaces of the leading and driven elements facing the axial spring are made in the form of a direct helicoid with a step corresponding to the step of winding the extreme turns, and are paired with the last one.