RU2100676C1

RU2100676C1 - Gasket seal for sealing shafts

Info

Publication number: RU2100676C1
Application number: RU92016245A
Authority: RU
Inventors: Пич Гюнтер; фон Берген Эрнст-Петер
Original assignee: Блом+Фосс Индустри, ГмбХ
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: first zone of the intermediate portion of the gasket seal is straight. The surface of the second ring at the level of the first zone is curved to form a chute or hollow that defines a sickle-shaped slot space with the latter. The straight portion can move to the curved surface when the pressure of the fluid to be sealed changes before filling the slot space. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение касается манжетного уплотнения для герметизации валов, в частности корабельных гребных валов, с признаками, приведенными в ограничительной части п. 1 формулы изобретения. The invention relates to a lip seal for sealing shafts, in particular ship propeller shafts, with the features shown in the restrictive part of paragraph 1 of the claims.

В манжетных уплотнениях этого типа, которые известны из выкладных описании к изобретениям ФРГ NN 3718411, 3742080, 3817660 и 3924270, возникающая при возрастании давления герметизируемой среды деформация углового шарнира, воздействует по типу прокатывающейся мембраны в таком направлении на вал, что нагружаемая герметизируемой средой поверхность, эффективная в направлении силы прижима уплотнительной гребенки, принадлежащая второй зоне промежуточной детали, уменьшается и за счет этого уменьшается сила прижима. In lip seals of this type, which are known from the description of German inventions NN 3718411, 3742080, 3817660 and 3924270, which occurs when the pressure of the medium being sealed increases, the angular joint deformation acts like a rolling membrane in such a direction on the shaft that the surface loaded by the medium being sealed, effective in the direction of the pressing force of the sealing comb, belonging to the second zone of the intermediate part, decreases and due to this, the pressing force decreases.

Однако этот желательный эффект ставится под сомнение от того, что сокращается вторая зона промежуточной детали, вследствие чего увеличивается доля опорной реакции, вызванная упругим моментом противодействия промежуточной детали. На основе этой силы, действующей в обратном смысле, вышеуказанный разгрузочный эффект уменьшается настолько, что при высоких давлениях уплотняемой среды может привести к перегревам уплотнительной гребенки и, следовательно, к разгерметизации или даже выходу из строя уплотнения. However, this desired effect is called into question by the fact that the second zone of the intermediate part is reduced, as a result of which the proportion of the support reaction increases, caused by the elastic moment of reaction of the intermediate part. Based on this force, acting in the opposite sense, the aforementioned unloading effect is reduced so much that at high pressures of the medium to be sealed it can lead to overheating of the sealing comb and, therefore, to depressurization or even failure of the seal.

Задача изобретения преодоление этого недостатка простым способом без использования каких-либо опорных вставок в уплотнительное тело или двух материалов с различными характеристиками упругости и т.п. и разработатки для этого манжетного уплотнения, в котором сила прижима уплотнения возрастает непропорционально давлению уплотняемой среды, а дегрессивно по отношению к нему. The objective of the invention is to overcome this drawback in a simple way without using any support inserts in the sealing body or two materials with different elastic characteristics, etc. and developments for this lip seal, in which the pressing force of the seal increases disproportionately to the pressure of the medium being sealed, and is degressive with respect to it.

Задача решается посредством признаков, приведенных в отличительной части п. 1 формулы изобретения. При этом преобразование первой зоны промежуточной детали в лоток и связанная с этим деформация ее вызывает увеличение угла углового шарнира промежуточной детали и, следовательно, уменьшение момента противодействия, которое оказывает положительное влияние на разгрузку уплотнительной гребенки и тем самым обеспечивает требуемую дегрессивную характеристику. The problem is solved by means of the signs given in the characterizing part of paragraph 1 of the claims. Moreover, the transformation of the first zone of the intermediate part into the tray and its associated deformation causes an increase in the angle of the angular hinge of the intermediate part and, consequently, a decrease in the moment of reaction, which has a positive effect on the unloading of the sealing comb and thereby provides the required degressive characteristic.

Существенное преимущество предлагаемого решения обосновано также и тем, что способность уплотнения, присущая манжетным уплотнениям согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, беспрепятственно следовать неизбежно возникающим колебательным движениям вала в радиальном направлении, сохраняется в полном объеме. A significant advantage of the proposed solution is also justified by the fact that the sealing ability inherent in lip seals according to the restrictive part of paragraph 1 of the claims, to freely follow the inevitable oscillatory movements of the shaft in the radial direction, is preserved in full.

Правда, из DE-OS N 20 64 542 известно манжетное уплотнение, у которого корпусное опорное кольцо имеет лоток, образующий при нормальном давлении уплотняемой среды с уплотнительным корпусом серповидную щелевую полость, которая при повышенном давлении уплотняемой среды заполняется уплотнительным телом, однако там лоток находится не между местом крепления уплотнительного тела угловым шарниром, а между угловым шарниром и свободным концом опорного кольца, проходящим примерно параллельно второй части промежуточной детали, поэтому при таком исполнении не обеспечивается беспрепятственное отслеживание уплотнением колебаний вала. True, a lip seal is known from DE-OS N 20 64 542, in which the housing support ring has a tray that forms a sickle-shaped cavity at normal pressure of the medium being sealed with a sealing body, which is filled with a sealing body at elevated pressure of the medium being sealed, but the tray is not there between the mounting location of the sealing body with an angular hinge, and between the angular hinge and the free end of the support ring, which runs approximately parallel to the second part of the intermediate part, therefore, with this design It does not provide unimpeded monitoring of shaft vibrations by the seal.

В зависимых пунктах охарактеризованы предпочтительные варианты исполнения предмета п. 1 формулы изобретения. In the dependent paragraphs, preferred embodiments of the subject matter of claim 1 are characterized.

Так, согласно п. 2 предусмотрен второй выдвинутый угловой шарнир, который так ограничивает мембранообразную деформацию уплотнительного тела, что при наличии определенного сверхвысокого давления уплотняемой среды дальнейшая деформация не имеет места, что желательно в определенных случаях. So, according to p. 2, a second extended angular hinge is provided, which limits the membrane-like deformation of the sealing body so that in the presence of a certain ultra-high pressure of the medium being sealed, further deformation does not occur, which is desirable in certain cases.

Согласно п. 3 в том случае, когда упругого возврата уплотнительного тела после падения давления уплотняемой среды недостаточно для преодоления адгезионных сил на контактной поверхности, высвобождение обеспечивается посредством создания соединительных каналов со свободной от давления полостью, в которой, как правило, господствует либо атмосферное, либо сравнительно низкое избыточное давление. According to p. 3, in the case when the elastic return of the sealing body after the pressure drop of the medium being sealed is not enough to overcome the adhesive forces on the contact surface, the release is ensured by creating connecting channels with a pressure-free cavity in which, as a rule, either atmospheric or Relatively low overpressure.

На фиг. 1 показано уплотнительное тело с закругленным угловым шарниром при нормальном давлении уплотняемой среды; на фиг. 2 то же уплотнительное тело, что и на фиг. 1, при высоком давлении уплотняемой среды; на фиг. 3 - уплотнительное тело с двумя угловыми шарнирами и скошенной поверхностью при нормальном давлении уплотняемой среды и на фиг. 4 то же уплотнительное тело, что и на фиг. 3, при высоком давлении уплотняемой среды. In FIG. 1 shows a sealing body with a rounded corner hinge at normal pressure of the medium being sealed; in FIG. 2 the same sealing body as in FIG. 1, at high pressure of the medium being sealed; in FIG. 3 - a sealing body with two angular joints and a beveled surface at normal pressure of the medium being sealed, and in FIG. 4 the same sealing body as in FIG. 3, at high pressure of the medium being sealed.

На всех чертежах одинаковые элементы имеют одинаковые обозначения. In all the drawings, the same elements have the same designations.

Манжетное уплотнение согласно фиг. 1 4 собрано из уплотнительного тела S1, выполненного из резиноупругого материала, и двух металлических опорных колец 1 и 3, без возможности проворота установленных в корпусе, в предпочтительном случае в дейдвудной трубе корабля, при этом уплотнительное тело 1 своей зажимной частью 4 зажимается между двумя опорными кольцами 2 и 3 при помощи не показанных на чертеже зажимных средств с обеспечением герметизации относительно жидкости. The lip seal of FIG. 1 4 is assembled from a sealing body S1 made of rubber-elastic material, and two metal support rings 1 and 3, without the possibility of rotation mounted in the hull, preferably in the stern tube of the ship, while the sealing body 1 is clamped between its two supporting parts 4 rings 2 and 3 by means of clamping means not shown in the drawing, providing sealing against liquid.

К зажимной части 4 уплотнительного тела 1 примыкает промежуточная деталь (часть) 5, которая состоит из проходящей наклонно к радиусу первой зоны 5 a и изогнутой относительно первой зоны через закругленный угловой шарнир 5 c, проходящий примерно в осевом направлении зоны 5b, причем последняя несет уплотнение 5d, прилегающее к поверхности вала W. An intermediate part (part) 5 adjoins the clamping part 4 of the sealing body 1, which consists of passing through the rounded corner hinge 5 c and passing approximately in the axial direction of zone 5b inclined to the radius of the first zone 5 a, and the latter carries a seal 5d adjacent to the surface of the shaft W.

Угол закругленного углового шарнира 5 c открыт к уплотняемой среде S и составляет приблизительно 50 70^o. Прижимная сила уплотнения 5d воздействует на вал W, с одной стороны, от упругого восстановительного момента изогнутого уплотнительного тела 1, с другой стороны, от спиральной пружины 6, уложенной в кольцевой желоб второй зоны 5b промежуточной части 5.The angle of the rounded corner hinge 5 c is open to the sealing medium S and is approximately 50 70 ^o . The clamping force of the seal 5d acts on the shaft W, on the one hand, from the elastic recovery moment of the curved sealing body 1, on the other hand, from the coil spring 6, laid in the annular groove of the second zone 5b of the intermediate part 5.

Оба опорных кольцу 2 и 3 соответственно оснащены захватывающими зажимную часть 4 реброобразными выступами 2a и 3a, которые образуют кольцевой зазор, через который проходит промежуточная часть 5 уплотнительного тела 1. Both supporting rings 2 and 3, respectively, are equipped with rib-shaped protrusions 2a and 3a that capture the clamping part 4, which form an annular gap through which the intermediate part 5 of the sealing body 1 passes.

В то время как опорное кольцо 2, обращенно к уплотняемой среде S, оканчивается своим выступом 2a, опорное кольцо 2, обращенное от уплотняемой среды, удлинено, а именно сначала проходит примерно параллельно к наклонно расположенной первой зоне 5a промежуточной части 5, а затем приблизительно радиально почти до поверхности вала. While the support ring 2, facing the sealing medium S, ends with its protrusion 2a, the supporting ring 2, facing away from the sealing medium, is elongated, namely, it passes first approximately parallel to the inclined first zone 5a of the intermediate part 5, and then approximately radially almost to the surface of the shaft.

Указанный наклонный участок опорного кольца 3 выгнут по типу лотка 7 таким образом, что при нормальном давлении уплотняемой среды образует с соседней зоной 5a промежуточной части 5 серповидный кольцевой зазор 7a. Глубина лотка 7 выбирается так, чтобы при повышенном давлении уплотняемой среды серповидный зазор 7a заполнялся постепенно деформируемой зоной 5a промежуточной части 5 ( ср. соответственно фиг. 2 и 4). Одновременно с этим деформированием имеет место и мембранообразная деформация углового шарнира 5c в направлении к валу, причем согласно фиг. 2 имеет место обкатка угловым шарниром 5c плоской поверхности 3b, в то время как согласно фиг. 4 отклонение представленного на фиг. 3 скоса 8 второй зоны 5b промежуточной части 5 осуществляется к плоскости 3b опорного кольца 3. The specified inclined portion of the support ring 3 is curved in the form of a tray 7 in such a way that under normal pressure of the medium being sealed, it forms a crescent annular gap 7a with the adjacent zone 5a of the intermediate part 5. The depth of the tray 7 is selected so that at elevated pressure of the medium to be sealed, the crescent gap 7a is filled with a gradually deformable zone 5a of the intermediate part 5 (cf. FIGS. 2 and 4, respectively). Simultaneously with this deformation, a membrane-like deformation of the angular hinge 5c towards the shaft takes place, and according to FIG. 2, rolling in by an angular hinge 5c of a flat surface 3b takes place, while according to FIG. 4, the deviation of FIG. 3, the bevel 8 of the second zone 5b of the intermediate part 5 is carried out to the plane 3b of the support ring 3.

Последнее исполнение позволяет на основе образования второго выдвинутого углового шарнира 5e осуществить ограничение обкатного движения при достижении заданного предельного давления уплотняемой среды. The latter embodiment allows, based on the formation of the second extended angular hinge 5e, to limit the rolling movement when the specified maximum pressure of the medium is reached.

Claims

1. A lip seal for sealing shafts, mainly ship propeller shafts, consisting of a clamping part fixed between the first and second housing support rings and an intermediate part having a first zone adjacent to the clamping part and a second zone provided with a seal at the end, and in place the intersection of the first and second zones formed an angular hinge of the intermediate part, paired with the radially located surface of the second support ring with the possibility of deformation in the direction of the shaft, characterized in about the first zone of the intermediate part is made rectilinear, and the surface of the second ring at the level of the first zone is curvilinear in the form of a groove or recess, with the formation of the last crescent slotted cavity, and the rectilinear section is made with the possibility of moving towards the curved surface when the pressure of the sealing medium changes until the gap cavities.

2. The seal according to claim 1, characterized in that the second zone of the intermediate part on the back side, starting from the corner hinge, is made with a flat surface section, which, under normal pressure of the medium being sealed, forms a wedge-shaped gap with the contact surface of the second support ring, and with an increased the pressure of the medium being sealed is adjacent to the surface of this support ring.