RU2229048C1

RU2229048C1 - Mechanical seal

Info

Publication number: RU2229048C1
Application number: RU2003113188/06A
Authority: RU
Inventors: А.К. Пономарев (RU); А.К. Пономарев; ков Д.Б. Пол (RU); Д.Б. Поляков; М.Х. Аминев (RU); М.Х. Аминев; Р.Ф. Шаймарданов (RU); Р.Ф. Шаймарданов
Original assignee: Пономарев Анатолий Константинович; Поляков Дмитрий Борисович; Аминев Марат Хуснуллович; Шаймарданов Рамиль Фаритович
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-05-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; sealing devices. SUBSTANCE: proposed mechanical seal for shaft or machine cylinder has sealing rings lapped to each other at end faces and flexible pressed to surfaces to be sealed. Eccentric ring grooves made in cylinder or on shaft, respectively, and displaced in pairs relative to axis of shaft or cylinder, respectively, by 0.3-0.5 mm in diametrically opposite direction. Said pairs of diametrically displaced ring grooves are turned relative to neighbor pairs of ring grooves so that radial planes passing through axes of said neighbor pairs of grooves are turned relative to each around axis of shaft or cylinder, respectively, through angle of 360^o/n, where n is number of pairs of ring grooves. Each groove accommodates flexible ring providing movability of sealing ring in radial direction. Flexible rings are round or rectangular in cross section, and sealing rings are pressed to each other in longitudinal direction by means of spring-loaded bushing with 0.25- 0.3 mm play. EFFECT: provision of tightness of mechanical seal. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям рабочих органов гидравлических или пневматических машин.The invention relates to a sealing technique, in particular to seals of the working bodies of hydraulic or pneumatic machines.

Известно механическое уплотнение цилиндра машины, содержащее упругие кольца, установленные в канавках (см. авторское свидетельство СССР №391315, 1973).A mechanical cylinder seal of a machine is known containing elastic rings installed in grooves (see USSR author's certificate No. 391315, 1973).

Недостатком известного устройства является невысокая герметичность при малых скоростях относительного движения и высоком давлении.A disadvantage of the known device is the low tightness at low speeds of relative motion and high pressure.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является механическое уплотнение вала или цилиндра машины, работающее под избыточным давлением и содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотнительным поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях. На наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентрическими цилиндрическими поверхностями и расположены на буртах или в расточках, при этом бурты или расточки в обойме выполнены попарно с симметричным расположением их осей с двух сторон от оси обоймы, при этом плоскости, проходящие через оси парных буртов или расточек, развернуты относительно другой на угол, равный 180°/n, где n - число пар расточек или буртов (патент РФ №2037077, 09.06.1995).The closest in technical essence and the achieved result is a mechanical seal of the shaft or cylinder of the machine, operating under excessive pressure and containing o-rings, rubbed against each other at the ends and pressed against the sealing surfaces by an elastic cage in opposite directions. Eccentrically located collars or respectively eccentrically located bores are made on the outer or inner surface of the elastic cage, and the o-rings are made with concentric cylindrical surfaces and are located on the collars or in the bores, while the collars or bores in the cage are made in pairs with a symmetrical arrangement of their axes on both sides from the axis of the cage, while the planes passing through the axis of paired collars or bores are rotated relative to the other by an angle equal to 180 ° / n, where n is the number of pairs of races ochek or clamps (RF patent №2037077, 09.06.1995).

Недостатком известной конструкции уплотнения является то, что при смещении уплотнительного кольца в радиальном направлении упругая обойма деформируется с одной стороны, тогда как с другой стороны упругой обоймы образуется зазор, равный эксцентриситету, приводящий к утечке уплотняемой среды. Кроме того, он может увеличиваться из-за деформации упругой обоймы соседним кольцом за счет утяжки.A disadvantage of the known seal design is that when the seal ring is shifted in the radial direction, the elastic cage is deformed on one side, while on the other side of the elastic cage a gap equal to the eccentricity is formed, resulting in leakage of the medium being sealed. In addition, it can increase due to deformation of the elastic cage of the adjacent ring due to tightening.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение герметичности механического уплотнения.The problem to which the present invention is directed, is to increase the tightness of the mechanical seal.

Указанная задача решается за счет того, что механическое уплотнение вала или цилиндра машины, содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и упруго поджатые к уплотняемым поверхностям, при этом в цилиндре или на валу соответственно выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси соответственно вала или цилиндра на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположном направлении, при этом указанные пары диаметрально смещенных относительно друг друга кольцевых канавок повернуты относительно соседних пар кольцевых канавок таким образом, что радиальные плоскости, проходящие через оси этих соседних пар канавок, повернуты относительно друг друга вокруг оси соответственно вала или цилиндра на угол, составляющий 360°/n, где n - число пар кольцевых канавок, и в каждой канавке размещено эластичное кольцо, обеспечивающее подвижность уплотнительного кольца в радиальном направлении, в поперечном сечении эластичные кольца выполнены круглыми или прямоугольными, а в продольном направлении уплотнительные кольца прижаты друг к другу посредством подпружиненной втулки со свободным ходом 0,25-0,3 мм. Уплотнительные кольца могут быть выполнены разрезными.This problem is solved due to the fact that the mechanical seal of the shaft or cylinder of the machine, containing o-rings, rubbed against each other at the ends and elastically pressed to the surfaces to be sealed, while in the cylinder or on the shaft, respectively, eccentric annular grooves are made, pairwise offset relative to the axis, respectively shaft or cylinder 0.3-0.5 mm in the diametrically opposite direction, while these pairs of annular grooves diametrically offset from each other are rotated relative to the neighbor their pairs of annular grooves in such a way that the radial planes passing through the axes of these adjacent pairs of grooves are rotated relative to each other around the axis of the shaft or cylinder, respectively, by an angle of 360 ° / n, where n is the number of pairs of annular grooves, and in each groove an elastic ring is provided that provides radial mobility of the sealing ring, elastic rings are made round or rectangular in the cross section, and the sealing rings are pressed against each other in the longitudinal direction by spring loaded sleeve with a free travel of 0.25-0.3 mm. O-rings can be split.

Такое выполнение механического уплотнения позволяет уменьшить утечки среды, повысить срок службы уплотнения и снизить его стоимость за счет унификации упругих колец.This embodiment of the mechanical seal can reduce leakage, increase the life of the seal and reduce its cost due to the unification of the elastic rings.

На фиг.1 изображено механическое уплотнение вала или плунжера, расположенного в корпусе машины (продольный разрез); на фиг.2 изображено механическое уплотнение поршня цилиндра.Figure 1 shows the mechanical seal of a shaft or plunger located in the machine body (longitudinal section); figure 2 shows the mechanical seal of the piston of the cylinder.

Механическое уплотнение вала или плунжера состоит из цилиндра 1 (см. фиг.1) или вала 7 (см. фиг.2), в которых в поперечной оси плоскости выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси цилиндра 1 или вала 7 на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположенном направлении, при этом соседние пары канавок развернуты относительно друг друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через оси соседних пар канавок, составляет 360°/n, где n - количество пар канавок. В канавках установлены эластичные кольца 2 круглого или прямоугольного сечения, внутри (см. фиг.1) или снаружи (см. фиг.2) которых соответственно размещены уплотнительные кольца 3 с наружной конусной поверхностью (5-10°), которые перемещаются в радиальном направлении за счет упругой деформации колец 2. Уплотнительные кольца 3 могут быть выполнены разрезными.The mechanical seal of the shaft or plunger consists of a cylinder 1 (see figure 1) or a shaft 7 (see figure 2), in which in the transverse axis of the plane are made eccentric annular grooves, pairwise offset from the axis of the cylinder 1 or shaft 7 by 0, 3-0.5 mm in the diametrically opposite direction, while adjacent pairs of grooves are rotated relative to each other so that the angle between their radial planes passing through the axis of adjacent pairs of grooves is 360 ° / n, where n is the number of pairs of grooves. In the grooves, elastic rings 2 of round or rectangular cross section are installed, inside (see Fig. 1) or outside (see Fig. 2) of which o-rings 3 with an outer conical surface (5-10 °) are respectively placed, which move in the radial direction due to the elastic deformation of the rings 2. The sealing rings 3 can be made split.

В продольном направлении кольца контактируют с втулкой 4, подпружиненной упругим кольцом 5 или пружиной (не показано на чертеже) с волнообразной поверхностью.In the longitudinal direction of the ring in contact with the sleeve 4, a spring-loaded elastic ring 5 or a spring (not shown in the drawing) with a wavy surface.

Свободный ход втулки 4 составляет 0,25-0,3 мм в продольном направлении. Прижим втулки 4, подпружиненной упругим кольцом 5, осуществляется гайкой 6.The free run of the sleeve 4 is 0.25-0.3 mm in the longitudinal direction. The clamp sleeve 4, spring-loaded elastic ring 5, is carried out by nut 6.

Работа механического уплотнения.The work of a mechanical seal.

После установки уплотнения в цилиндр 1 машины, например насоса, или на валу 7 (под валом в данном случае может также пониматься какой-либо поршень или плунжер) уплотнительные кольца 3 прижимаются к поверхности вала или цилиндра соответственно (на чертеже не показаны) за счет деформации эластичных колец 2.After installing the seal in the cylinder 1 of the machine, for example, the pump, or on the shaft 7 (the shaft in this case can also be understood as a piston or plunger), the sealing rings 3 are pressed against the surface of the shaft or cylinder, respectively (not shown) due to deformation elastic rings 2.

В местах прижатия уплотнительных колец 3 щелевой зазор равен нулю. С противоположенной от точки касания стороны щелевой зазор максимальный.In places where the sealing rings 3 are pressed, the gap is zero. On the opposite side from the point of contact, the crevice gap is maximum.

Так как все пары колец плотно поджаты друг к другу и, как описано выше, развернуты относительно друг друга, в месте установки уплотнения образуется сложная лабиринтная щель, которая имеет большое гидравлическое сопротивление для текучей среды, например жидкости, из полости высокого давления, в которой она находится, в сторону низкого давления, в том числе и при многократном изменении действия градиента давления. В результате достигается герметизация места установки вала относительно цилиндра независимо от того, на валу или в цилиндре установлены в кольцевых канавках уплотнительные кольца с эластичными кольцами.Since all pairs of rings are tightly pressed against each other and, as described above, are deployed relative to each other, a complex labyrinth gap is formed at the seal installation site, which has a high hydraulic resistance for a fluid, for example, a liquid, from a high-pressure cavity in which it It is located in the direction of low pressure, including with repeated changes in the action of the pressure gradient. As a result, sealing of the shaft mounting location relative to the cylinder is achieved regardless of whether the sealing rings with elastic rings are installed in the annular grooves on the shaft or in the cylinder.

Данное конструктивное решение обеспечивает высокую герметичность уплотнения и не требует специальной оснастки для его изготовления.This design solution provides high tightness of the seal and does not require special equipment for its manufacture.

Применение унифицированных эластичных колец круглого или прямоугольного сечения упрощает сборку механического уплотнения и снижает его стоимость.The use of unified elastic rings of circular or rectangular cross section simplifies the assembly of the mechanical seal and reduces its cost.

Claims

1. Mechanical seal of the shaft or cylinder of the machine, containing o-rings, rubbed against each other at the ends and elastically compressed to the sealing surfaces, characterized in that in the cylinder or on the shaft, respectively, eccentric annular grooves are made, pairwise offset relative to the axis of the shaft or a cylinder 0.3-0.5 mm in a diametrically opposite direction, while said pairs of annular grooves diametrically offset from each other are rotated relative to adjacent pairs of annular grooves t Thus, the radial planes passing through the axes of these adjacent pairs of grooves are rotated relative to each other around the axis of the shaft or cylinder, respectively, by an angle of 360 ° / n, where n is the number of pairs of annular grooves, and an elastic the ring, providing the radial direction of the sealing ring, in the cross section elastic rings are made round or rectangular, and in the longitudinal direction the sealing rings are pressed against each other by means of a spring-loaded sleeve with vobodnym course of 0.25-0.3 mm.

2. The mechanical seal according to claim 1, characterized in that the sealing rings are split.