RU2230960C1

RU2230960C1 - End sealing device for rotary shaft

Info

Publication number: RU2230960C1
Application number: RU2002134310/06A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Дорофеев (RU); Ю.А. Дорофеев; П.В. Филиппов (RU); П.В. Филиппов
Original assignee: Бушуев Виктор Иванович; Маслова Елена Владимировна; Шорохов Михаил Борисович
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering, in particular, sealing equipment for rotary shafts and mechanisms.

SUBSTANCE: end sealing device is designed for rotary shaft, whose sealing contact is defined by cooperating members of immovable and rotary units. Rotary unit has cartridge with first ring put thereon. Second ring is arranged on cartridge before first ring and fixed thereon by, for instance, thread. First ring is tightened with second ring by means of, for instance, screws. First ring and cartridge contacting surface is made conical. Transverse slots on inner surface of cartridge in the vicinity of portion embraced with first ring are formed as concentric circles and longitudinal slots are formed on cartridge cylindrical surface. Longitudinal slots are extending perpendicular to transverse slots and are uniformly arranged on cartridge peripheral surface.

EFFECT: increased loading capacity, compact axial construction and provision for prolonged and reliable sealing of rotating units.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к торцовым механическим уплотнениям для герметизации вращающихся валов машин и механизмов.The invention relates to mechanical engineering, namely to mechanical mechanical seals for sealing rotating shafts of machines and mechanisms.

Обычно в уплотнениях вращающегося вала, в которых уплотняющий подвижный контакт состоит из вращающихся и не вращающихся (неподвижных) узлов, гильза, являющаяся элементом вращающегося узла уплотнения, закрепляется на валу с помощью винта или шпонки (RU патент №2072460, F 16 J 15/34, 1997).Usually in rotary shaft seals, in which the movable sealing contact consists of rotating and non-rotating (fixed) assemblies, the sleeve, which is an element of the rotating seal assembly, is fixed to the shaft with a screw or key (RU Patent No. 2072460, F 16 J 15/34 , 1997).

Недостатком таких конструкций является то, что на валу необходимо сверлить отверстие под крепеж, что ослабляет сечение вала, снижая надежность эксплуатации устройства.The disadvantage of such designs is that it is necessary to drill a hole for fasteners on the shaft, which weakens the cross section of the shaft, reducing the reliability of the operation of the device.

Наиболее близким техническим решением является конструкция механического торцового уплотнения вращающегося вала, в котором гильза прикреплена к валу рабочего тела крепежным кольцом, стягиваемым болтом с гайкой (SU 1702038 А, 30.12.1991).The closest technical solution is the design of the mechanical mechanical seal of the rotating shaft, in which the sleeve is attached to the working fluid shaft with a fastening ring, tightened with a bolt and nut (SU 1702038 A, 12.30.1991).

Недостатком такого уплотнения является ненадежность крепления гильзы на валу большого диаметра при больших нагрузках и большие размеры в осевом направлении.The disadvantage of this seal is the unreliability of mounting the sleeve on the shaft of large diameter at high loads and large dimensions in the axial direction.

Технической задачей изобретения является повышение нагрузочной способности, долговечности и компактности в осевом направлении уплотнения для вращающихся валов.An object of the invention is to increase the load capacity, durability and compactness in the axial direction of the seal for rotating shafts.

Сущность технического решения заключается в том, что в торцовом уплотнении вращающегося вала, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами неподвижного и вращающегося узлов, последний из которых включает гильзу с надетым на нее кольцом, введено второе кольцо, расположенное на гильзе перед первым кольцом и закрепленное на ней, например, с помощью резьбы, первое кольцо стянуто со вторым кольцом, например, с помощью винтов, при этом поверхность контакта между первым кольцом и гильзой выполнена конусообразной, на внутренней поверхности гильзы в районе охвата ее первым кольцом выполнены поперечные выемки в виде концентрических окружностей, а перпендикулярно к ним на цилиндрической поверхности гильзы выполнены продольные прорези, равномерно размещенные по окружности гильзы.The essence of the technical solution lies in the fact that in the mechanical seal of the rotating shaft, the sealing contact of which is formed by the interacting elements of the fixed and rotating nodes, the last of which includes a sleeve with a ring worn on it, a second ring is introduced, located on the sleeve in front of the first ring and fixed on it for example, by means of a thread, the first ring is tightened with the second ring, for example, by means of screws, while the contact surface between the first ring and the sleeve is conical, on the friction surface of the sleeve in the coverage area of its first ring formed transverse recesses in the form of concentric circles, and perpendicular thereto on the cylindrical surface of the liner made longitudinal slots evenly spaced along the circumference of the sleeve.

Длина прорезей выполняется в пределах l=L-1 мм, где l - длина прорези; L - расстояние от торца гильзы до начала резьбы на гильзе для закрепления второго кольца.The length of the slots is within l = L-1 mm, where l is the length of the slot; L is the distance from the end of the sleeve to the beginning of the thread on the sleeve to secure the second ring.

Угол уклона поверхности контакта между первым кольцом и гильзой относительно продольной оси составляет 6-8°.The slope angle of the contact surface between the first ring and the sleeve relative to the longitudinal axis is 6-8 °.

На фиг.1 представлен продольный разрез предлагаемого уплотнения для вращающегося вала; на фиг.2 - выносной элемент А на фиг.1; на фиг.3 - вид по стрелке Б на фиг.1.Figure 1 presents a longitudinal section of the proposed seal for a rotating shaft; figure 2 - remote element A in figure 1; figure 3 is a view along arrow B in figure 1.

Уплотнение вращающегося вала содержит взаимодействующие элементы вращающегося и неподвижного узлов, образующие уплотняющий контакт. Через корпус 1 проходит вращающийся вал 2, на котором размещена гильза 3, являющаяся элементом вращающегося узла уплотнения и которая вращается вместе с валом 2. Гильза 3 закрепляется на валу 2 при помощи колец 4, 5. Для этого кольцо 4 накручивается по резьбе 6 на гильзу 3 до упора в фиксатор 7, который фиксирует при сборке положение гильзы относительно корпуса 1. Затем на гильзу 3 надевается кольцо 5 и стягивается с кольцом 4 с помощью винтов 8. При этом поверхность контакта 9 между кольцом 5 и гильзой 3 выполнена конусообразной, с углом уклона α относительно продольной оси 6°. Это позволяет эффективно передавать сжимающее усилие от кольца к гильзе и далее к валу.The seal of the rotating shaft contains interacting elements of the rotating and fixed units, forming a sealing contact. A rotating shaft 2 passes through the housing 1, on which the sleeve 3 is located, which is an element of the rotating seal assembly and which rotates together with the shaft 2. The sleeve 3 is fixed to the shaft 2 using rings 4, 5. For this, the ring 4 is screwed onto the sleeve 6 3 until it stops in the latch 7, which fixes the position of the sleeve relative to the housing during assembly 1. Then, the ring 5 is put on the sleeve 3 and pulled together with the ring 4 using screws 8. The contact surface 9 between the ring 5 and the sleeve 3 is conical, with an angle slope α relates longitudinally axis 6 °. This allows you to effectively transfer compressive force from the ring to the sleeve and further to the shaft.

Для прижима гильзы 3 к валу 2 и исключения ее проворота относительно вала на внутренней поверхности гильзы 3 в районе охвата ее кольцом 5 выполнены поперечные V-образные канавки в виде концентрических окружностей 10 с углом раскрыва ~ 60°, глубиной ≈ 1 мм и расстоянием между двумя соседними вершинами канавок ~ 2 мм, а перпендикулярно им на цилиндрической поверхности гильзы 3 выполнены продольные прорези 11, равномерно распределенные по ее окружности (фиг.2).To clamp the sleeve 3 against the shaft 2 and exclude its rotation relative to the shaft on the inner surface of the sleeve 3 in the region of its coverage by ring 5, transverse V-grooves are made in the form of concentric circles 10 with an opening angle of ~ 60 °, a depth of ≈ 1 mm and a distance between two adjacent vertices of the grooves ~ 2 mm, and perpendicular to them on the cylindrical surface of the sleeve 3 made longitudinal slots 11, uniformly distributed around its circumference (figure 2).

Длина прорезей 11 выполняется в пределах l=L-1 мм (где l - длина прорези, L - расстояние от торца гильзы 3 до начала резьбы 6 на гильзе 3) и в данном случае составляет ~ 12 мм. Количество прорезей равно шести при диаметре гильзы 80 мм. Все это позволяет сделать гильзу сжимаемой для надежного закрепления ее на вращающемся валу 2 с диаметром ~ 80 мм.The length of the slots 11 is performed within l = L-1 mm (where l is the length of the slot, L is the distance from the end of the sleeve 3 to the beginning of the thread 6 on the sleeve 3) and in this case is ~ 12 mm. The number of slots is six with a sleeve diameter of 80 mm. All this allows you to make the sleeve compressible for reliable fixing it on a rotating shaft 2 with a diameter of ~ 80 mm

Уплотнение вращающегося вала работает следующим образом.The seal of the rotating shaft operates as follows.

При вращении вала 2 под действием давления уплотняемой среды и разделительной жидкости возникают осевые усилия, при этом взаимодействующие элементы неподвижного и вращающегося узлов трения образуют уплотнительный контакт, предотвращающий или ограничивающий выход рабочей среды под высоким давлением из полости корпуса 1 рабочего тела.When the shaft 2 rotates under the action of the pressure of the medium being sealed and the separation fluid, axial forces arise, while the interacting elements of the stationary and rotating friction units form a sealing contact that prevents or restricts the output of the working medium under high pressure from the cavity of the body 1 of the working fluid.

Изобретение дает возможность создавать компактные в осевом направлении торцовые механические уплотнения для вращающихся валов больших диаметров и больших нагрузок. Конструкция позволяет в случае ослабления фиксации гильзы на валу в процессе эксплуатации подкручивать винты, прижимающие кольца, надежно закрепляя гильзу на валу.The invention makes it possible to create axially compact mechanical seals for rotating shafts of large diameters and heavy loads. The design makes it possible to tighten the screws holding the rings in case of loosening of the sleeve on the shaft during operation, reliably securing the sleeve on the shaft.

Торцовое уплотнение может быть использовано для герметизации вращающихся валов насосов, компрессоров, нагнетателей и т.д.The mechanical seal can be used to seal the rotating shafts of pumps, compressors, blowers, etc.

Claims

1. The mechanical seal of the rotating shaft, the sealing contact of which is formed by the interacting elements of the fixed and rotating nodes, the last of which includes a sleeve with a ring worn on it, characterized in that a second ring is inserted, located on the sleeve in front of the first ring and mounted on it, for example, with the help of a thread, the first ring is tightened with the second ring, for example, with screws, while the contact surface between the first ring and the sleeve is conical, on the inner surface of the sleeve in Yona coverage her first ring recess formed in concentric circles, and on the cylindrical surface of the liner made longitudinal slots.

2. The seal according to claim 1, characterized in that the length of the slots is within l = L-1 mm, where l is the length of the slot, L is the distance from the end of the sleeve to the start of the thread on the sleeve.

3. The seal according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the longitudinal slots on the cylindrical surface of the liner are evenly distributed around its circumference.

4. The seal according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the angle of inclination of the contact surface between the first ring and the sleeve is 6-8 ° relative to the longitudinal axis.