RU2170865C1

RU2170865C1 - Face sealing

Info

Publication number: RU2170865C1
Application number: RU99122907/06A
Authority: RU
Inventors: С.И. Фадеев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Авиадвигатель"
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2001-07-20

Abstract

FIELD: power engineering industry. SUBSTANCE: face sealing contains rotating counter body, and sealing ring with the housing. The sealing inlet is provided with labyrinth of inclined passages and a ridge mounted in a minium permissible spaced relation to the sealing ring. The housing is provided with a projection from the side of the gas supply. The projection is overlapped with the inclined passages of the labyrinth. The working surface of the sealing ring is provided with three flat ring bands separated by the ring grooves of the ring body. The bands are connected to a discharge space through the passages and the discharge space is separated by secondary sealing rings from the fluid space. The counter body and the sealing ring are separated by a gas film by means of an aerostatic gas bearing. In the labyrinth sealing, supplying the sealing and the gas bearing, the gas is centrifugally separated. EFFECT: enhanced reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетическому машиностроению, а более конкретно к торцовым уплотнениям вращающихся валов газ-жидкость. The invention relates to power engineering, and more particularly to mechanical seals of rotating gas-liquid shafts.

Известна конструкция торцового уплотнения, содержащего вращающееся контртело и уплотнительное кольцо с корпусом [1]. A known design of the mechanical seal containing a rotating counterbody and a sealing ring with a housing [1].

Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является повышенный износ уплотнительного кольца из-за необходимости прижимать его силой пружины к контртелу для уменьшения утечки. A disadvantage of the known design adopted for the prototype is the increased wear of the o-ring due to the need to press it by spring force to the counterbody to reduce leakage.

Техническая задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении надежности торцового уплотнения за счет разделения контртела и уплотнительного кольца газовой пленкой при помощи аэростатического газового подшипника и центробежной сепарации газа в лабиринте уплотнения, питающего уплотнение и газовый подшипник. The technical problem to which the claimed invention is directed is to increase the reliability of the mechanical seal by separating the counterbody and the sealing ring with a gas film using an aerostatic gas bearing and centrifugal gas separation in the labyrinth of the seal supplying the seal and the gas bearing.

Сущность технического решения заключается в том, что в торцовом уплотнении, содержащем вращающееся контртело, уплотнительное кольцо с корпусом, согласно изобретению на входе в уплотнение расположен лабиринт с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта, при этом на рабочей поверхности уплотнительного кольца имеется три плоских кольцевых пояска, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, а полость сброса отделена от жидкостной полости вторичными уплотнительными кольцами. The essence of the technical solution lies in the fact that in the mechanical seal containing a rotating counterbody, the sealing ring with the housing, according to the invention, at the entrance to the seal there is a labyrinth with inclined channels and a scallop installed with a minimum allowable clearance to the sealing ring, on the housing of which from the supply side a protrusion is made of gas, blocked by inclined channels of the labyrinth, while on the working surface of the sealing ring there are three flat annular bands separated by annular channels the holes in the body of the ring and connected by channels to the discharge cavity, and the discharge cavity is separated from the liquid cavity by secondary sealing rings.

Расположение на входе в уплотнение лабиринта с наклонными каналами и гребешком, установленным с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу, на корпусе которого со стороны подвода газа выполнен выступ, перекрытый наклонными каналами лабиринта, позволяет исключить проникновение грязного газа за счет выступа на корпусе, а также препятствует увеличению зазора между уплотнительным кольцом и контртелом за счет понижения давления за гребешком. The location at the entrance to the seal of the labyrinth with inclined channels and a scallop installed with the minimum allowable clearance to the sealing ring, on the casing of which a protrusion is made on the gas supply side, blocked by the inclined channels of the labyrinth, eliminates the penetration of dirty gas due to the protrusion on the casing, and also prevents increase the gap between the sealing ring and the counterbody due to lower pressure behind the scallop.

Выполнение на рабочей поверхности уплотнительного кольца трех плоских кольцевых поясков, разделенных кольцевыми канавками в теле кольца и соединенных каналами с полостью сброса, позволяет в одной уплотнительной паре: уплотнительное кольцо и контртело, разделить полость жидкости и газа и создать на поверхности уплотнительной пары газовый подшипник, независимый от уплотняемых полостей и разделяющий уплотнительные поверхности тонкой газовой пленкой, препятствующей износу уплотнения. The execution on the working surface of the sealing ring of three flat annular belts separated by annular grooves in the body of the ring and connected by channels with a discharge cavity allows in one sealing pair: the sealing ring and the counterbody, to separate the liquid and gas cavity and create an independent gas bearing on the surface of the sealing pair from sealed cavities and separating sealing surfaces with a thin gas film that prevents seal wear.

Отделение полости сброса от жидкостной полости вторичными резиновыми уплотнительными кольцами позволяет защитить полость сброса от проникновения жидкости. The separation of the discharge cavity from the liquid cavity by secondary rubber sealing rings allows to protect the discharge cavity from liquid penetration.

На фиг.1 изображен общий вид торцового уплотнения; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Figure 1 shows a General view of the mechanical seal; figure 2 is a section aa in figure 1.

Торцовое уплотнение содержит контртело 1, лабиринт 2, уплотнительное кольцо 3, корпус уплотнительного кольца 4, волнистую пружину 5, штифты 6, фиксирующие уплотнительное кольцо, резиновые уплотнительные кольца 7. Уплотнение имеет полость уплотняемого газа 8, полость уплотняемой жидкости 9, полость сброса утечек 10, полости питания аэростатического подшипника 11, полость питания газового уплотнения 12, полость разгрузки уплотнительного кольца 13. На лабиринте 2 выполнены наклонные пазы 14 и гребешки 15. Уплотнение содержит вал 16, кольцевые каналы 17 и три кольцевых пояска 18. У внутреннего диаметра лабиринта 2 имеется узкая щель 19, в контртеле выполнены каналы 20, а в теле уплотнительного кольца - каналы 21. Уплотнительный поясок 18 на наружном диаметре является торцовым уплотнительным пояском жидкости 22. На корпусе 4 уплотнительного кольца 3 имеется выступ 23, перекрытый наклонными пазами 14 лабиринта 2, и стенка лабиринта 24 имеет диаметр, больший диаметра выступа 23, что препятствует проникновению грязного газа. На лабиринте 2 имеется гребешок 25, установленный с минимально допустимым зазором к уплотнительному кольцу 3 и препятствующий увеличению зазора между уплотнительным кольцом 3 и контртелом 1 за счет понижения давления за гребешком. Аэростатический подшипник 26 расположен на среднем кольцевом пояске 18 между газовым 18 и жидкостным 22 уплотнительными поясками и разделены между собой кольцевыми каналами 17. На лабиринте 2 выполнены радиальные каналы 27. The mechanical seal contains a counterbody 1, a labyrinth 2, an o-ring 3, an o-ring housing 4, a wave spring 5, pins 6 that fix the o-ring, rubber o-rings 7. The seal has a gas seal cavity 8, a fluid seal cavity 9, a leakage cavity 10 , the supply cavity of the aerostatic bearing 11, the supply cavity of the gas seal 12, the discharge cavity of the sealing ring 13. The labyrinth 2 is made of inclined grooves 14 and combs 15. The seal contains a shaft 16, annular channels 17 and three annular belts 18. The inner diameter of the labyrinth 2 has a narrow slit 19, channels 20 are made in the counterbody, and channels 21 are made in the body of the sealing ring. The sealing band 18 on the outer diameter is an end sealing belt of liquid 22. On the housing 4 of the sealing ring 3 there is the protrusion 23, overlapped by the inclined grooves 14 of the labyrinth 2, and the wall of the labyrinth 24 has a diameter larger than the diameter of the protrusion 23, which prevents the penetration of dirty gas. On the labyrinth 2 there is a scallop 25 installed with a minimum permissible gap to the o-ring 3 and preventing an increase in the gap between the o-ring 3 and the counterbody 1 by lowering the pressure behind the scallop. The aerostatic bearing 26 is located on the middle annular zone 18 between the gas 18 and the liquid 22 sealing belts and are separated by annular channels 17. On the maze 2 there are radial channels 27.

Работает устройство следующим образом. Уплотняемый газ поступает к наклонным пазам 14 лабиринта, где происходит сепарация грязи, далее меньшая часть газа проходит к гребешкам 15 лабиринта 2, большая часть в полость между лабиринтом 2 и валом 16 и по радиальным каналам 27 поступает к пояску 18 газового торцового уплотнения. Часть газа из полости между лабиринтом 2 и валом 16 отбирается узкой щелью 19 у внутреннего диаметра лабиринта (с целью дополнительной антигрязевой защиты) для питания аэростатического подшипника 26 по каналам 20 в контртеле 1. Утечки газа после аэростатического подшипника 26 сбрасываются по кольцевым каналам 17 на рабочем торце уплотнительного кольца 3 и каналам 21 в теле уплотнительного кольца в полость сброса 10. Уплотняемая жидкость поступает к торцовому уплотнительному бурту жидкости 22 и по каналам 21 в теле уплотнительного кольца сбрасывается в полость сброса 10. Полость сброса 10 защищена от проникновения газа и жидкости вторичными резиновыми уплотнительными кольцами 7. The device operates as follows. The gas to be sealed flows to the inclined grooves of the labyrinth 14, where dirt is separated, then the smaller part of the gas passes to the ridges 15 of the labyrinth 2, most of the cavity between the labyrinth 2 and the shaft 16 and through the radial channels 27 enter the girdle 18 of the gas mechanical seal. Part of the gas from the cavity between the labyrinth 2 and the shaft 16 is taken away by a narrow slit 19 at the inner diameter of the labyrinth (for the purpose of additional anti-mud protection) for supplying the aerostatic bearing 26 through the channels 20 in the counterbody 1. Gas leaks after the aerostatic bearing 26 are discharged through the annular channels 17 on the working the end face of the sealing ring 3 and the channels 21 in the body of the sealing ring into the discharge cavity 10. The liquid being sealed flows to the end sealing collar of the liquid 22 and discharges through the channels 21 in the body of the sealing ring sya into the discharge cavity 10. The discharge cavity 10 is protected from the penetration of gas and liquid secondary rubber sealing rings 7.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность уплотнения путем разделения трущихся поверхностей газовой пленкой и центробежной грязеочисткой уплотняемого газа. Thus, the use of the invention improves the reliability of the seal by separating the rubbing surfaces with a gas film and centrifugal mud cleaning of the gas being compacted.

Источники информации
1. П.И.Орлов. Основы конструирования. М.: Машиностроение, 1988 г., стр. 486, рис. 654 - прототип.Sources of information
1. P.I. Orlov. Design Basics. M .: Engineering, 1988, p. 486, Fig. 654 is a prototype.

Claims

A mechanical seal containing a rotating counterbody, a sealing ring with a housing, characterized in that at the entrance to the seal there is a labyrinth with inclined channels and a scallop installed with a minimum allowable clearance to the sealing ring, on the housing of which a protrusion blocked by inclined channels is made on the gas supply side the labyrinth, while on the working surface of the sealing ring there are three flat annular bands separated by annular grooves in the body of the ring and connected by channels with a cavity with waste, and the discharge cavity is separated from the liquid cavity by secondary o-rings.