RU2145020C1

RU2145020C1 - End sealing

Info

Publication number: RU2145020C1
Application number: RU98117204A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Стрелец; Михаил Анатолиевич Смалько; Петр Федорович Завгородний; Любомир Константинович Буняк; Игорь Александрович Похильчук
Original assignee: Государственное предприятие магистральных нефтепроводов "Дружба"
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-01-27

Abstract

FIELD: devices for sealing rotary shafts of pumps, machines and aggregates in chemical, oil processing and other industry branches. SUBSTANCE: annular groove is in the form of rectangular trapezium whose outer lateral side is inclined by angle α relative to rotation axis of ring and it is oriented outside from rotation axis in direction of sealed medium motion. Said angle value is set according to condition that axial effort moving sealed medium is more than friction force of sealed medium against wall of annular groove. Therefore sealed medium in annular groove is pressed to outer side of groove by action of centrifugal force. Inclination angle α of outer lateral side of groove provides axial force displacing sealed medium into joined ducts connected with radially arranged cavities. It provides movement of sealed medium from annular groove back into sealed cavity. EFFECT: prevention of sealed medium leakage to outside. 2 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 прямоугольного профиля, соединенная каналами с коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания. Эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин. Is the mechanical seal known (A.S. USSR N 2028525)? closest in technical essence to the offer, containing a housing, a shaft, non-rotating and rotating sealing rings in contact with each other on a flat friction surface, and on the friction surface of the rotating ring is made an annular groove of a rectangular profile, connected by channels with conical radially spaced cavities, on the side grounds. These cavities face outward with their peaks and communicate with the cavity being sealed, which are separated by balls by means of leaf springs.

Основным недостатком известного торцового уплотнения является то, что затруднено движение уплотняемой среды по осевым каналам, вследствие прилепания уплотняемой среды под действием центробежной силы к стенкам канала. The main disadvantage of the known mechanical seal is that it is difficult to move the sealing medium along the axial channels, due to the sticking of the sealing medium under the action of centrifugal force to the walls of the channel.

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 кольцевая канавка выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца и направлена наружу от оси вращения по направлению движения уплотняемой среды. Угол α принимается из условия, что осевая сила, которая двигает уплотняемую среду, была больше силы трения уплотняемой среды о стенку кольцевой канавки. The technical result is achieved in that the annular groove is made in the form of a rectangular trapezoid, the outer side of which is inclined at an angle α to the axis of rotation of the ring and is directed outward from the axis of 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 medium being sealed is greater than the friction force of the medium being sealed against the wall of the annular groove.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг. 2 - вид Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a mechanical seal, general view; in FIG. 2 is a view B in FIG. 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 выполнена кольцевая канавка в форме прямоугольной трапеции 7, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца, установленного во втулке 8 и загерметизированного вторичными уплотнениями 9 и 10. Во втулке 8 выполнены конические радиально расположенные полости 11, соединенные продольными каналами 12 с кольцевой канавкой 7, закрытые шариками 13 при помощи пластинчатых пружин 14. Втулка 8 соединена с валом 15 посредством шпонки 16 и герметизируется вторичным уплотнением 17. Неподвижное кольцо трения 1 прижато к подвижному кольцу 6 нажимным элементом 18 через пружину 19. 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 an annular groove is made in the form of a rectangular trapezoid 7, the outer side of which is inclined under angle α to the axis of rotation of the ring installed in the sleeve 8 and sealed by secondary seals 9 and 10. In the sleeve 8 there are made conical radially located cavities 11 connected longitudinally channels 12 with an annular groove 7, closed by balls 13 by means of leaf springs 14. The sleeve 8 is connected to the shaft 15 by means of a key 16 and is sealed by a secondary seal 17. The stationary friction ring 1 is pressed against the movable ring 6 by the pressure member 18 through the spring 19.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

При остановленном вале 15 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 6 за счет их прижатия нажимным элементом 18 через пружину 19, а конические радиально расположенные полости 11 закрыты шариками 13 посредством пластинчатых пружин 14. При вращении вала 16 вращается втулка 8 с кольцом трения 6. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 6 наружу и попадает в кольцевую канавку 7, которая выполнена в форме прямоугольной трапеции, внешняя боковая сторона которой наклонена под углом α к оси вращения кольца 6. Под действием центробежной силы уплотняемая среда прижимается к внешней стороне канавки 7 и за счет угла наклона α ее внешней стороны в ней возникает осевая сила, под действием которой уплотняемая среда движется в сопряженные каналы 12, через которые попадает в радиально расположенные полости 11. Под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 13, преодолевая упругость пружин 14, через образованную щель выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 14 шарики 13 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 11. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 11 и продольные каналы 12 в кольцевую канавку 7 и далее наружу. When the shaft 15 is stopped, the seal is sealed by the joint of the friction rings 1 and 6 due to their pressing by the pressing element 18 through the spring 19, and the conical radially located cavities 11 are closed by balls 13 by means of leaf springs 14. When the shaft 16 rotates, the sleeve 8 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, which is made in the form of a rectangular trapezoid, the outer side of which is inclined at an angle α to the axis of rotation of the ring 6. d by the action of centrifugal force, the medium to be compacted is pressed against the outer side of the groove 7 and due to the angle of inclination α of its external side, an axial force arises in it, under the action of which the compressed medium moves into the conjugate channels 12, through which it enters the radially located cavities 11. Under the action of centrifugal forces the compacted medium presses on the balls 13, overcoming the elasticity of the springs 14, through the formed gap is thrown back into the compacted cavity. When the centrifugal force decreases under the action of the elastic force of the springs 14, the balls 13 tightly close the conical radially located cavities 11. This blocks the reverse penetration of the medium being sealed through the conical radially located cavities 11 and the longitudinal channels 12 into the annular groove 7 and further outward.

Таким образом, предложенная конструкция торцового уплотнения способствует движению уплотняемой среды из кольцевой канавки обратно в уплотняемую полость и исключает возможность проникновения уплотняемой среды наружу. Thus, the proposed design of the mechanical seal promotes the movement of the sealing medium from the annular groove back into the sealing cavity and eliminates the possibility of penetration of the sealing medium outside.

Claims

A mechanical seal comprising a housing, a shaft, a non-rotating and rotating sealing rings in contact with each other on a flat friction surface, and on the friction surface of the rotating ring an annular groove is made of a rectangular profile, connected by channels with radial conical cavities, on the base side, these cavities face vertices outward and communicated by them with a sealed cavity, which are separated by balls by means of leaf springs, characterized in that the annular groove is made in in the form of a rectangular trapezoid, the outer side of which is inclined at an angle α to the axis of rotation of the ring and directed outward from the axis of 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 medium being sealed is greater than the friction force of the medium being sealed about ring groove wall.