RU2260728C2

RU2260728C2 - Face sealing

Info

Publication number: RU2260728C2
Application number: RU2003118010/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Стрелец (UA); Владимир Николаевич Стрелец; Игорь Александрович Похильчук (UA); Игорь Александрович Похильчук; Владимир Михайлович Василюк (UA); Владимир Михайлович Василюк; Сергей Иванович Крицын (UA); Сергей Иванович Крицын
Original assignee: Украинский государственный университет водного хозяйства и природопользования; ОАО "Укртранснафта"
Priority date: 2003-06-16
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-09-20
Also published as: RU2003118010A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: surfaces of friction rings are provided with ring grooves of noncircular cross-section, say trapezoidal, so that in assembling a toroidal space of noncircular cross-section is defined, say hexahedral, that receives hollow toroidal ring of noncircular cross-section which is cut over the side along the ring axle and is in a contact with the friction rings. The outer size of the cross-section of the toroidal ring before assembling is larger than that of the space .

EFFECT: enhanced reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотняющим устройствам вращающихся валов насосов, машин и аппаратов нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности.The invention relates to sealing devices for rotating shafts of pumps, machines and apparatuses of oil refining, chemical and other industries.

Известно торцовое уплотнение (А.с. СССР N2028525), 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 (A.S. USSR N2028525), closest in technical essence to the proposed one, comprising 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 во время работы торцового уплотнения в паре трения возникает вибрация и раскрытие стыка из-за радиальной и угловой несоосности колец трения.The main disadvantage of the known mechanical seal is that during the operation of the mechanical seal in the friction pair, vibration and opening of the joint occur due to the radial and angular misalignment of the friction rings.

Задача изобретения - уменьшить радиальную и угловую несоосности колец трения.The objective of the invention is to reduce the radial and angular misalignment of the friction rings.

Технический результат достигается тем, что на поверхности колец трения выполнены кольцевые канавки некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при их сборке образована торообразная полость некруглого поперечного сечения, например шестигранного, в которую установлено полое, разрезаное по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению, торообразное кольцо некруглого поперечного сечения, например шестигранного, контактирующее с кольцами трения по поверхности упомянутой полости, причем внешний размер поперечного сечения разрезанного по боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению торообразного кольца некруглого поперечного сечения, например шестигранного, до сборки уплотнения больше, чем размер поперечного сечения упомянутой полости.The technical result is achieved by the fact that annular grooves of a non-circular cross section, for example a trapezoidal one, are made on the surface of the friction rings, so that when they are assembled, a toroidal cavity of a non-circular cross section, such as a hexagonal one, in which a hollow is cut, cut along the lateral surface along the annular axis, is perpendicular to the cross section, a toroidal ring of a non-circular cross section, for example a hexagonal one, in contact with the friction rings on the surface of said cavity, moreover, the outer dimension of the cross section cut along the side surface along the annular axis perpendicular to the cross section of the toroidal ring of a non-circular cross section, for example a hexagonal one, is larger than the cross section size of the cavity before the seal assembly.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1 до сборки уплотнения; на фиг.3 - вид А на фиг.1 после сборки уплотнения.Figure 1 shows the mechanical seal, General view; figure 2 - a view of figure 1 before the assembly of the seal; figure 3 is a view a in figure 1 after assembly of the seal.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося и вращающегося колец трения 1 и 2, на торцовой поверхности которых выполнены кольцевые канавки 3 и 4 некруглого поперечного сечения, например трапециевидного, так, что при сборке образуют торообразную полость некруглого поперечного сечения, например шестигранного, в которую установлено торообразное кольцо 5 некруглого поперечного сечения, например шестигранного, имеющее разрез 6 на боковой поверхности вдоль кольцевой оси, перпендикулярной к поперечному сечению. Наружный размер поперечного сечения полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения немного больше размера поперечного сечения торообразной полости некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками некруглого поперечного сечения 3 и 4. Из-за разницы размеров полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения и торообразной полости некруглого поперечного сечения при сборке уплотнения торообразное кольцо 5 некруглого поперечного сечения деформируется и своей внешней поверхностью плотно прилегает к поверхности торообразной полости некруглого поперечного сечения, образованной кольцевыми канавками некруглого поперечного сечения 3 и 4. Невращающееся, подвижное в осевом направлении кольцо трения 1, установленое в корпусе 7, загерметизировано посредством вторичных уплотнений 8 и 9 и закреплено штифтами 10. Вращающееся кольцо 2 установлено во втулке 11 и загерметизировано вторичными уплотнениями 12 и 13. На дне кольцевой канавки 4 некруглого поперечного сечения кольца трения 2 выполнена кольцевая канавка прямоугольного сечения 14, соединенная продольными, расположеными под углом к оси вращения каналами 15 с коническими радиально расположенными полостями 16, которые выполнены во втулке 11. Полости 16 закрыты шариками 17 при помощи пластинчатых пружин 18. Втулка 11 соединена с валом 19 посредством шпонки 20 и герметизируется вторичным уплотнением 21. Невращающееся кольцо трения 1 прижато к вращающемуся кольцу 2 нажимным элементом 22 через пружину 23.The mechanical seal consists of non-rotating and rotating friction rings 1 and 2, on the end surface of which annular grooves 3 and 4 are made of non-circular cross section, for example trapezoidal, so that during assembly they form a toroidal cavity of non-circular cross section, for example, hexagonal, into which a toroidal ring is installed 5 of a non-circular cross section, for example a hexagonal one, having a cut 6 on the side surface along an annular axis perpendicular to the cross section. The outer cross-sectional dimension of the hollow cut toroidal ring 5 of non-circular cross-section is slightly larger than the cross-sectional dimension of the toroidal cavity of non-circular cross-section formed by the annular grooves of the non-circular cross-section 3 and 4. Due to the size difference between the hollow cut toroid-shaped ring 5 of the non-circular cross-section and the toroidal cavity of the non-circular cross-section cross section during the assembly of the seal, the toroidal ring 5 of non-circular cross section is deformed and its external the surface is tightly attached to the surface of the toroidal cavity of a non-circular cross section formed by annular grooves of a non-circular cross section 3 and 4. A non-rotating, axially movable friction ring 1 installed in the housing 7 is sealed by secondary seals 8 and 9 and secured with pins 10. The rotating ring 2 is installed in the sleeve 11 and sealed with secondary seals 12 and 13. At the bottom of the annular groove 4 of a non-circular cross section of the friction ring 2, the annular groove is straight section 14, connected by longitudinal channels 15 arranged at an angle to the axis of rotation with radial conical cavities 16, which are made in the sleeve 11. The cavities 16 are closed by balls 17 by means of leaf springs 18. The sleeve 11 is connected to the shaft 19 by means of a key 20 and is sealed the secondary seal 21. The non-rotating friction ring 1 is pressed against the rotating ring 2 by the pressure member 22 through the spring 23.

Уплотнение работает следующим образом.Sealing works as follows.

При остановленном валу 19 герметизация уплотнения осуществляется стыком колец трения 1 и 2 между собой и стыком колец трения 1 и 2 с полым разрезанным торообразным кольцом 5 некруглого поперечного сечения, за счет их прижатия нажимным элементом 22 через пружину 23 и за счет упругой деформации полого разрезанного торообразного кольца 5 некруглого поперечного сечения, а конические радиально расположенные полости 16 закрыты шариками 17 посредством пластинчатых пружин 18.When the shaft 19 is stopped, the seal is sealed by the joint of the friction rings 1 and 2 with each other and the joint of the friction rings 1 and 2 with a hollow cut toroidal ring 5 of non-circular cross section, due to their pressing by the pressing element 22 through the spring 23 and due to the elastic deformation of the hollow cut toroidal rings 5 of non-circular cross section, and conical radially spaced cavities 16 are closed by balls 17 by means of leaf springs 18.

При вращении вала 19 вращается втулка 11 с кольцом трения 2, которое скользит по торцевой поверхности кольца трения 1 и по поверхности полого разрезанного торообразного кольца некруглого поперечного сечения 5. Полое разрезанное торообразное кольцо некруглого поперечного сечения 5 за счет упругой деформации увеличивает поверхность пары трения и центрирует кольца трения 1 и 2, за счет чего уменьшаетя вибрация в паре трения и ее раскрытие. Просочившаяся через стык колец трения 1 и 2 и стык кольца трения 2 и полого разрезанного торообразного кольца некруглого поперечного сечения 5 уплотняемая среда попадает в прямоугольную кольцевую канавку 14 далее, через продольные каналы 15 уплотняемая среда попадает в радиально расположенные полости 16. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 17, преодолевая упругость пружин 18, через образование щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 18 шарики 17 плотно закрывают конические радиально расположенные полости 16. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через конические радиально расположенные полости 16 и продольные каналы 15 в кольцевую канавку 14 и далее наружу.When the shaft 19 rotates, a sleeve 11 rotates with a friction ring 2, which slides along the end surface of the friction ring 1 and on the surface of the hollow cut toroidal ring of non-circular cross section 5. Due to the elastic deformation, the hollow cut toroid ring of non-circular cross section 5 increases the surface of the friction pair and centers friction rings 1 and 2, due to which reducing vibration in the friction pair and its opening. The sealing medium leaked through the joint of the friction rings 1 and 2 and the joint of the friction ring 2 and the hollow cut toroidal ring of non-circular cross section 5 enters the rectangular annular groove 14, then, through the longitudinal channels 15, the compressed medium enters the radially located cavities 16. Then, under the action of centrifugal force the sealed medium presses on the balls 17, overcoming the elasticity of the springs 18, through the formation of a gap is thrown back into the sealed cavity. When the centrifugal force decreases under the action of the elastic force of the springs 18, the balls 17 tightly close the conical radially located cavities 16. This blocks the reverse penetration of the medium being sealed through the conical radially located cavities 16 and the longitudinal channels 15 into the annular groove 14 and further outward.

Claims

A mechanical seal comprising 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 located cavities from the base side, these cavities face outwards and communicated by them with a sealed cavity, which are separated by balls by means of leaf springs, characterized in that the rings are made on the surface of the friction rings e grooves of a non-circular cross section, for example a trapezoidal one, so that during their assembly a toroidal cavity of a non-circular cross section, for example, a hexagonal one, into which a hollow cut-off along a lateral surface along an annular axis perpendicular to the cross section is installed, a toroidal ring of a non-circular cross section, for example, hexagonal, in contact with the friction rings on the surface of the cavity, and the outer dimension of the cross section cut along the side surface along the ring the axial axis perpendicular to the cross section of the mountainous ring of a non-circular cross section, for example a hexagonal one, is larger before the seal assembly than the cross section size of the cavity.