RU2180415C2

RU2180415C2 - End face sealing

Info

Publication number: RU2180415C2
Application number: RU2000100082/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Стрелец (UA); Владимир Николаевич Стрелец; Игорь Александрович Похильчук (UA); Игорь Александрович Похильчук; к Любомир Константинович Бун (UA); Любомир Константинович Буняк
Original assignee: Государственное акционерное общество "Магистральные нефтепроводы дружба"
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2002-03-10

Abstract

FIELD: petroleum industry, revolution shafts of pumps, chemical apparatuses and machines. SUBSTANCE: external surfaces of ring of friction are cone-shaped at an angle α and projects over the housing and bushing. The conicity provides additional axial force F_a which presses the rings together and reduces space between the rings. EFFECT: reduced penetration of the sealing medium into the ring joint. 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 2028525), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, втулку, 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 коническими радиально расположенными полостями, со стороны основания. Эти полости обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин. A mechanical seal is known (USSR AS 2028525), closest in technical essence to the proposed one, containing a housing, a sleeve, a shaft, non-rotating and rotating sealing rings contacting each other on a flat friction surface, and an annular ring is made on the friction surface of the rotating ring a groove connected by channels with conical radially spaced cavities from the side of the base. 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 уплотняемая среда, находящаяся под давлением, проникнув в стык колец трения, за счет гидродинамического эффекта, стремится увеличить зазор в паре трения, что приводит к увеличению утечки уплотняемой среды. The main disadvantage of the known mechanical seal is that the sealed medium under pressure, penetrating the joint of the friction rings, due to the hydrodynamic effect, tends to increase the gap in the friction pair, which leads to an increase in leakage of the sealed medium.

Задача изобретения - уменьшить проникновение уплотняемой среды в стык колец трения. The objective of the invention is to reduce the penetration of the sealed medium into the joint of the friction rings.

Технический результат достигается тем, что внешние поверхности колец трения имеют конусообразную форму, с углом наклона α, и выступают над поверхностью втулок, за счет конусности возникает дополнительное осевое усилие Fa= Fpsinα, которое прижимает кольца друг к другу и уменьшает зазор в паре трения, где Fp - приведенное усилие от давления уплотняемой среды на внешнюю кромку колец трения. The technical result is achieved by the fact that the outer surfaces of the friction rings have a conical shape, with an angle of inclination α, and protrude above the surface of the bushings, due to the taper, an additional axial force Fa = Fpsinα arises, which presses the rings against each other and reduces the gap in the friction pair, where Fp - reduced force from the pressure of the medium being sealed on the outer edge of the friction rings.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1. Figure 1 shows the mechanical seal, General view; figure 2 - a view of figure 1.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося и вращающегося колец трения 1 и 2, внешние поверхности которых имеют конусообразную форму и их внешние кромки выступают над поверхностью корпуса 3 и втулки 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении, кольцо трения 1, установленое в корпусе 3, загерметизировано посредством вторичных уплотнений 5 и 6 и закреплено штифтами 7. Вращающееся кольцо 2 установлено во втулке 4 и загерметизировано вторичными уплотнениями 8 и 9. На торцовой поверхности кольца 2 выполнена кольцевая канавка 10, соединенная продольными каналами 11 с коническими радиально расположенными полостями 12, которые выполнены во втулке 4. Полости 12 закрыты шариками 13 при помощи пластинчатых пружин 14. Втулка 4 соединена с валом 15 посредством шпонки 16 и герметизируется вторичным уплотнением 17. Невращающееся кольцо трения 1 прижато к вращающемуся кольцу 2 нажимным элементом 18 через пружину 19. The mechanical seal consists of non-rotating and rotating friction rings 1 and 2, the outer surfaces of which are conical in shape and their outer edges protrude above the surface of the housing 3 and the sleeve 4. Non-rotating, axially movable, friction ring 1 installed in the housing 3 is sealed by secondary seals 5 and 6 and secured with pins 7. The rotary ring 2 is installed in the sleeve 4 and sealed by secondary seals 8 and 9. On the end surface of the ring 2 there is an annular groove 10 connected by native channels 11 with radial conical cavities 12, which are made in the sleeve 4. The cavities 12 are closed by balls 13 by means of leaf springs 14. The sleeve 4 is connected to the shaft 15 by means of a key 16 and is sealed by a secondary seal 17. The non-rotating friction ring 1 is pressed against the rotating ring 2 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 2 за счет их прижатия нажимным элементом 18 через пружину 19, а конические радиально расположенные полости 12 закрыты шариками 13 посредством пластинчатых пружин 14. When the shaft 15 is stopped, the seal is sealed by the joint of the friction rings 1 and 2 due to their pressing by the pressing element 18 through the spring 19, and the conical radially located cavities 12 are closed by balls 13 by means of leaf springs 14.

При вращении вала 15 вращается втулка 4 с кольцом трения 2. Уплотняемая среда стремится проникнуть через стык колец трения 1 и 2 наружу и попадает в кольцевую канавку 10, далее, через продольные каналы 11, уплотняемая среда попадает в радиально расположенные полости 12. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 13, преодолевая упругость пружин 14, через образованые щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 14 шарики 13 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 12. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 12 и продольные каналы 11 в кольцевую канавку 10 и далее наружу. When the shaft 15 rotates, the sleeve 4 rotates with the friction ring 2. The sealing medium tends to penetrate through the joint of the friction rings 1 and 2 and enters the annular groove 10, then, through the longitudinal channels 11, the compressed medium enters the radially located cavities 12. Then under the action centrifugal force the compacted medium presses on the balls 13, overcoming the elasticity of the springs 14, through the formed slots 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 spaced cavities 12. This blocks the reverse penetration of the medium being sealed through the conical radially spaced cavities 12 and the longitudinal channels 11 into the annular groove 10 and further outward.

Так как при проникновении в стык колец 1 и 2 уплотняемая среда, за счет гидродинамического эффекта, создает дополнительное давление на подвижное в осевом направлении кольцо 1, зазор в стыке увеличивается, что способствует просачиванию уплотняемой среды наружу. Уменьшение этого зазора осуществляется за счет того, что внешние поверхности колец трения выполнены конусообразной формы с углом наклона α, контактируют основаниями конусов и выступают над поверхностью корпуса 3 и втулки 4. В результате чего при распределении давления p по периметру колец 1 и 2 возникает дополнительное осевое усилие Fa, которое прижимает кольца друг к другу и уменьшает зазор в паре трения. Величина осевой силы зависит от угла наклона внешних кромок колец трения (α):
Fa=Fpsinα,
где Fp - приведенное усилие от давления уплотняемой среды на внешнюю кромку колец трения.Since when the rings 1 and 2 penetrate into the joint, the medium being compacted, due to the hydrodynamic effect, creates additional pressure on the axially movable ring 1, the gap in the joint increases, which contributes to the leakage of the medium being sealed out. This gap is reduced due to the fact that the outer surfaces of the friction rings are cone-shaped with an angle of inclination α, contact with the bases of the cones and protrude above the surface of the housing 3 and sleeve 4. As a result, an additional axial distribution of pressure p along the perimeter of rings 1 and 2 force Fa, which presses the rings against each other and reduces the gap in the friction pair. The magnitude of the axial force depends on the angle of inclination of the outer edges of the friction rings (α):
Fa = Fpsinα,
where Fp is the reduced force from the pressure of the medium being sealed on the outer edge of the friction rings.

Таким образом, усложняется проникновение уплотняемой среды в стык колец 1 и 2, что препятствует увеличению зазора в стыке и ведет к уменьшению утечки уплотняемой среды через торцовое уплотнение. Thus, the penetration of the sealing medium into the joint of rings 1 and 2 is complicated, which prevents an increase in the gap in the joint and leads to a decrease in leakage of the sealing medium through the mechanical seal.

Claims

A mechanical seal containing a housing, a sleeve, a shaft, non-rotating and rotating sealing rings contacting each other on a flat friction surface, and on the friction surface of the rotating ring an annular groove is made, connected by channels with conical, radially spaced 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 outer surfaces of the friction rings have a cone shaped with an angle of inclination α and protrude above the surface of the housing and the sleeve.