RU2132504C1

RU2132504C1 - End seal

Info

Publication number: RU2132504C1
Application number: RU97101429A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Стрелец; Михаил Анатолиевич Смалько; Любомир Константинович Буняк; Игорь Александрович Похильчук
Original assignee: Государственное предприятие магистральных нефтепроводов "Дружба"
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1999-06-27

Abstract

FIELD: sealing devices for revolving shafts of pumps, machines and apparatus in chemical, oil refining and other industries. SUBSTANCE: two and more circular grooves are made in flat friction surface of revolving ring which are connected with cavity to be sealed through axial and radial passages. Axial passages are made at angle of α = 3-10^o to axis of rotation of revolving ring and are directed outside from axis of rotation in way of motion of medium being sealed. Thus, medium to be sealed penetrating into first groove via axial and radial passages returns to cavity being sealed. Part of medium being sealed which penetrates into second groove also returns to cavity being sealed, thus reducing leakage of medium outside through end seal. EFFECT: enhanced efficiency and reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности. The invention relates to sealing devices for rotating shafts of pumps, machines and apparatus of the chemical, oil refining and other industries.

Известно торцовое уплотнение (А.с. СССР N 2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, вал, невращающееся и вращающееся уплотнительные кольца, контактирующие между собой по плоской поверхности трения, причем на поверхности трения вращающегося кольца выполнена кольцевая канавка, соединенная каналами с уплотняемой полостью, и в нем выполнены конические радиально расположенные полости, обращенные вершинами наружу и сообщенные ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством закрепленных на наружной поверхности вращающегося уплотнительного кольца пластинчатых пружин. А со стороны основания упомянутые полости соединены осевыми каналами с кольцевой канавкой. A mechanical seal is known (A.S. USSR N 2028525), closest in technical essence to the proposed one, containing a housing, a shaft, non-rotating and rotating sealing rings in contact with each other on a flat friction surface, and an annular groove is made on the friction surface of the rotating ring connected by channels to the cavity to be sealed, and therein are made conical radially located cavities facing outward with their vertices and communicated by them with the cavity to be sealed, which are separated by balls by means of mounting on the outer surface of the rotary seal ring plate springs. And on the base side, said cavities are connected by axial channels with an annular groove.

Основными недостатками известного торцового уплотнения является то, что часть просочившейся в кольцевую канавку уплотняемой среды, через осевое и радиальное отверстия возвращается в уплотняемую полость, а часть - проникает наружу. Затруднено движение уплотняемой среды по осевым каналам, вследствие прилипания уплотняемой среды под действием центробежной силы к стенкам канала. The main disadvantages of the known mechanical seal is that part of the medium sealed in the annular groove through the axial and radial holes returns to the cavity to be sealed, and part penetrates outward. The movement of the medium being sealed along the axial channels is difficult due to the sticking of the medium being sealed under the action of centrifugal force to the channel walls.

Задача изобретения - повышение надежности торцового уплотнения и уменьшение утечки уплотняемой среды. The objective of the invention is to increase the reliability of the mechanical seal and reduce leakage of the medium being sealed.

Технический результат достигается тем, что по плоской поверхности трения вращающегося кольца выполнены две и более кольцевые канавки, соединенные осевыми и радиальными каналами с уплотняемой полостью, причем осевые каналы выполнены под углом α = 3-10^o к оси вращения вращающегося кольца и направлены наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Угол α принят из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенки осевого канала и из учета габаритов кольца трения.The technical result is achieved by the fact that on a flat friction surface of the rotating ring two or more annular grooves are made, connected by axial and radial channels with a sealed cavity, the axial channels being made at an angle α = 3-10 ^o to the axis of rotation of the rotating ring and directed outward from the axis rotation in the direction of movement of the medium being sealed. The angle α is taken from the condition that the axial force that moves the sealed medium was greater than the friction force of the sealed medium against the walls of the axial channel and taking into account the dimensions of the friction ring.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид Б на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1. Figure 1 shows the mechanical seal, General view; figure 2 is a view of B in figure 1; figure 3 is a section aa in figure 1.

Торцовое уплотнение состоит из неподвижного кольца трения 1, установленного в корпусе 2, загерметизированного посредством вторичных уплотнений 3 и 4 и закрепленного штифтами 5, подвижного кольца трения 6, на торцовой поверхности которого выполнены кольцевые канавки 7,8 и 9, установленного во втулке 10 и загерметизированного вторичными уплотнениями 11 и 12. Во втулке 10 ввинчены втулки 13 с коническим радиально расположенным каналом 14, сопряженным с радиальной полостью 15, соединенной продольными каналами 16, 17 и 18 с расположенными под углом α = 3-10^o к оси вращения вращающегося, кольца 10 продольными каналами 19, 20 и 21, соответственно, которые соединены с кольцевыми канавками 7, 8 и 9. Радиально расположенная полость 14 закрыта шариком 22 при помощи пластинчатой пружины 23, закрепленной на внешней поверхности втулки 10 винтом 24. Втулка 10 соединена с валом 25 посредством шпонки 26 и герметизируется вторичным уплотнением 27. Неподвижное кольцо трения 1 прижато к подвижному кольцу 6 нажимным элементом 28 через пружину 29.The mechanical seal consists of a fixed friction ring 1 installed in the housing 2, sealed with secondary seals 3 and 4 and secured with pins 5, a movable friction ring 6, on the end surface of which annular grooves 7.8 and 9 are installed, installed in the sleeve 10 and sealed secondary seals 11 and 12. In the sleeve 10 are screwed sleeve 13 with a conical radially located channel 14, conjugated with a radial cavity 15 connected by longitudinal channels 16, 17 and 18 with an angle α = 3-10 ^o to the axis of rotation of the rotating ring 10 with longitudinal channels 19, 20 and 21, respectively, which are connected to the annular grooves 7, 8 and 9. The radially located cavity 14 is closed by a ball 22 using a leaf spring 23, mounted on the outer surface of the sleeve 10 by a screw 24. The sleeve 10 is connected to the shaft 25 by means of a key 26 and is sealed by a secondary seal 27. The stationary friction ring 1 is pressed against the movable ring 6 by the pressure member 28 through the spring 29.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

При остановленном валу 25 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 6 за счет их прижатия нажимным элементом 28 через пружины 29, а коническая радиально расположенная полость 14 закрыта шариком 22 посредством пластинчатой пружины 23. При вращении вала 25 вращается втулка 10 с кольцом трения 6. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 6 наружу и попадает в кольцевую канавку 7, далее уплотняемая среда попадает в продольный канал 19,расположенный под углом α к оси вращения вращающегося кольца 10, за счет этого угла в канале 19 возникает осевая сила, под действием которой уплотняемая среда движется к сопряженному каналу 16 через который она попадает в радиально расположенную полость 15. Часть уплотняемой среды, которая проникает в кольцевую канавку 8, попадает в расположенный под углом α осевой канал 20, движется под действием осевой силы к сопряженному каналу 17, через который попадает в радиально расположенную полость 15. Та часть уплотняемой среды, которая проникает в кольцевую канавку 9, попадает в расположенный под углом α осевой канал 21 и движется по нему, под действием осевой силы, к сопряженному каналу 18, через который попадает в радиально расположенную полость 15. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда попадает в сопряженный конический радиально расположенный канал 14, где она давит на шарик 22, преодолевая упругость пружины 23 и через образованную щель выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружины 23 шарик 22 плотно закрывает коническую радиально расположенную полость 14. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды в кольцевые канавки 7, 8 и 9. When the shaft 25 is stopped, the seal is sealed by the joint of the friction rings 1 and 6 due to their pressing by the pressure element 28 through the springs 29, and the conical radially located cavity 14 is closed by a ball 22 by means of a leaf spring 23. When the shaft 25 is rotated, the sleeve 10 rotates with the friction ring 6. The sealed medium tends to penetrate through the joint of the friction rings 1 and 6 and enters the annular groove 7, then the sealed medium enters the longitudinal channel 19 located at an angle α to the axis of rotation of the rotating ring 10, due to this about an angle in the channel 19, an axial force arises under the action of which the medium being sealed moves to the conjugate channel 16 through which it enters the radially located cavity 15. A part of the medium being sealed that penetrates the annular groove 8 enters the axial channel 20 located at an angle α, moves under the action of axial force to the conjugate channel 17, through which it enters the radially located cavity 15. That part of the medium to be sealed, which penetrates the annular groove 9, enters the axial channel 21 located at an angle α and moves I through it, under the action of axial force, to the mating channel 18, through which it enters the radially located cavity 15. Then, under the action of centrifugal force, the medium being compacted enters the mating conical radially located channel 14, where it presses on the ball 22, overcoming the spring elasticity 23 and through the formed gap is thrown back into the seal cavity. When the centrifugal force decreases under the action of the elastic force of the spring 23, the ball 22 tightly closes the conical radially located cavity 14. This blocks the reverse penetration of the medium being sealed into the annular grooves 7, 8 and 9.

Таким образом, предложенная конструкция многоступенчатого торцового уплотнения исключает возможность проникновения уплотняемой среды наружу. Thus, the proposed design of a multi-stage mechanical seal eliminates the possibility of penetration of the sealing medium out.

Claims

A mechanical seal comprising a housing, a shaft, non-rotating and rotating sealing rings in contact with each other on a flat friction surface, moreover, an annular groove is made on the friction surface of the rotating ring, connected by channels to the cavity to be sealed, and there are conical radially spaced cavities facing outwards and communicated by them with the cavity to be sealed, and on the base side the said cavities are connected by axial channels with an annular groove, conical radially spaced cavities are closed by balls by means of plate springs fixed to the outer surface of the rotating sealing ring, characterized in that two or more annular grooves are made on the friction surface of the rotating sealing ring, connected at an angle α to the axis of rotation of the rotating ring and directed outward from the axis of rotation in the direction of movement of the medium being sealed by longitudinal channels with a radial cavity.