RU2266454C1 - Face seal for shaft - Google Patents

Face seal for shaft Download PDF

Info

Publication number
RU2266454C1
RU2266454C1 RU2004117255/06A RU2004117255A RU2266454C1 RU 2266454 C1 RU2266454 C1 RU 2266454C1 RU 2004117255/06 A RU2004117255/06 A RU 2004117255/06A RU 2004117255 A RU2004117255 A RU 2004117255A RU 2266454 C1 RU2266454 C1 RU 2266454C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
lever
axis
sleeve
housing
Prior art date
Application number
RU2004117255/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
О.А. Мамаев (RU)
О.А. Мамаев
В.Р. Эдигаров (RU)
В.Р. Эдигаров
нский А.П. Болшт (RU)
А.П. Болштянский
Н.Г. Макаренко (RU)
Н.Г. Макаренко
Original Assignee
Омский танковый инженерный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Омский танковый инженерный институт filed Critical Омский танковый инженерный институт
Priority to RU2004117255/06A priority Critical patent/RU2266454C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2266454C1 publication Critical patent/RU2266454C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: sealing engineering.
SUBSTANCE: face seal comprises shaft, housing, and movable and unmovable members that are in a contact with each other. The unmovable member is mounted on the housing. The movable member is mounted on the shaft for permitting movement along the axis of the shaft and is loaded in the direction to the unmovable member with the use of the spring that bears on the shaft. The shaft is provided with the bushing which can move along the shaft axis. The spring bears on one side of the bushing. At least one lever whose axle is mounted on the shaft abuts against the other side of the bushing. The lever can be unequal-arm, with the short arm facing the bushing. The longer arm can be provided with weight.
EFFECT: enhanced reliability.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано преимущественно при создании уплотнений вращающихся валов различных силовых агрегатов (двигателей внутреннего сгорания, коробок перемены передач и раздаточных коробок, редукторов и т.д.), к которым предъявляются высокие требования по ресурсу работы и сохраняемости.The invention relates to the field of sealing technology and can be used mainly when creating seals of rotating shafts of various power units (internal combustion engines, gearboxes and transfer cases, gearboxes, etc.), which are subject to high demands on the service life and retention.

Известно торцовое уплотнение вала, содержащее вал, корпус, неподвижный и подвижный контактирующие элементы, причем неподвижный элемент установлен на корпусе, а подвижный элемент установлен на валу [1].A mechanical shaft seal is known, comprising a shaft, a housing, a fixed and movable contacting elements, the fixed element being mounted on the housing, and the movable element mounted on the shaft [1].

Известно также торцовое уплотнение вала, содержащее вал, корпус, неподвижный и подвижный контактирующие элементы, причем неподвижный элемент установлен на корпусе, а подвижный элемент установлен на валу с возможностью перемещения вдоль оси вала и нагружен в направлении неподвижного элемента с помощью пружины, которая опирается на вал [2].A mechanical shaft seal is also known, comprising a shaft, a housing, a fixed and movable contacting elements, the stationary element being mounted on the housing, and the movable element mounted on the shaft with the possibility of movement along the axis of the shaft and loaded in the direction of the stationary element using a spring that rests on the shaft [2].

Недостатком известных конструкций является их сравнительно низкий ресурс работы, связанный с неизбежным износом обоих контактирующих элементов в месте их сопряжения и в первую очередь - более мягкого элемента, изготовленного на основе эластомера (например - резины) или из композита на основе, например, фторопласта (политетрафторэтилена). Это особенно важно при работе в тяжелых условиях (большой перепад давления между уплотняемой и внешней средой, большая разность температуры между ними, высокая частота вращения вала и т.д.). Это наиболее существенно для периодически действующих объектов, в том числе находящихся на длительном хранении, от которых требуется высокая работоспособность в момент снятия с хранения (сельскохозяйственная сезонная техника, боевая техника, оборудование, используемое при чрезвычайных ситуациях, и т.д.).A disadvantage of the known structures is their relatively low service life associated with the inevitable wear of both contacting elements at the place of their conjugation and, in the first place, a softer element made on the basis of an elastomer (e.g. rubber) or from a composite based on, for example, fluoroplastic (polytetrafluoroethylene) ) This is especially important when working in harsh conditions (large pressure drop between the sealing and the external environment, a large temperature difference between them, a high shaft speed, etc.). This is most important for periodically operating facilities, including those for long-term storage, which require high performance at the time of removal from storage (agricultural seasonal equipment, military equipment, equipment used in emergency situations, etc.).

При длительном хранении (сезон, год или несколько лет) более мягкий контактирующий элемент теряет свою эластичность и, следовательно, уплотняющую способность. Кроме того, находясь при хранении или стоянке при длительном контакте и сравнительно высоких контактных напряжениях, характерных для подобных конструкций, более мягкий материал уплотнения диффундирует в материал контртела, и в начальный момент работы в зоне контакта происходят вырывы менее прочного материала, что может сразу привести уплотнение в полную непригодность.During long-term storage (season, year or several years), the softer contacting element loses its elasticity and, consequently, its sealing ability. In addition, when stored or parked with prolonged contact and relatively high contact stresses typical for such structures, the softer seal material diffuses into the counterbody material, and at the initial moment of operation, less durable material breaks out in the contact zone, which can immediately lead to compaction in complete unsuitability.

Задачей изобретения является повышение ресурса работы и сохраняемости торцового уплотнения.The objective of the invention is to increase the service life and persistence of the mechanical seal.

Указанная задача решается тем, что на валу с возможностью перемещения вдоль его оси установлена втулка, на одну сторону которой опирается пружина, а в другую сторону втулки упирается, по меньшей мере, один рычаг, ось которого установлена на валу.This problem is solved in that a sleeve is mounted on the shaft with the possibility of movement along its axis, on one side of which a spring rests, and at least one lever abuts on the other side of the sleeve, the axis of which is mounted on the shaft.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 изображено торцовое уплотнение при нулевой частоте вращения вала (ω=0), на рис.2 показано это же уплотнение в том случае, когда вал вращается (ω≠0).The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows the mechanical seal at zero shaft speed (ω = 0), Fig. 2 shows the same seal when the shaft rotates (ω ≠ 0).

Уплотнение (фиг.1, 2) разделяет две полости (А и Б) и состоит из неподвижного элемента (корпус 1) со вставкой 2 из жесткого материала (например, сталь) и подвижным, вращающимся вместе с валом 3 элементом 4, имеющим эластичную вставку 5 (например, из наполненного полимера) и эластичное уплотнительное кольцо 6. Подвижный элемент 4 поджат одним концом цилиндрической витой пружины 7 в направлении контакта между вставками 2 и 5. Другим концом пружина 7 опирается на втулку 8, которая, в свою очередь, упирается в короткий конец рычага 9, ось 10 которого неподвижно закреплена на выступе 12 вала 3. Длинный конец рычага 9 может иметь груз 11, рычаг 9 может свободно поворачиваться вокруг оси 10. Штифт 13 служит для фиксации элемента 4 относительно вала 3 в окружном направлении.The seal (FIGS. 1, 2) separates the two cavities (A and B) and consists of a fixed element (housing 1) with an insert 2 made of hard material (for example, steel) and a movable element 4, which rotates with the shaft 3, having an elastic insert 5 (for example, made of filled polymer) and an elastic sealing ring 6. The movable element 4 is pressed by one end of the coil spring 7 in the direction of contact between the inserts 2 and 5. The other end of the spring 7 rests on the sleeve 8, which, in turn, abuts against the short end of the lever 9, the axis 10 of which is stationary o is fixed on the protrusion 12 of the shaft 3. The long end of the lever 9 can have a load of 11, the lever 9 can freely rotate around the axis 10. The pin 13 serves to fix the element 4 relative to the shaft 3 in the circumferential direction.

Одна из полостей, например А, может быть частично заполнена жидкой смазкой, необходимой для смазки механизмов и деталей, установленных в этой полости и кинематически связанных с валом 3. В этом случае полость Б, например, является атмосферой. Количество рычагов 9 (соответственно и выступов 12 с осями 10) может быть больше одного.One of the cavities, for example A, can be partially filled with liquid lubricant necessary for lubricating the mechanisms and parts installed in this cavity and kinematically connected with the shaft 3. In this case, the cavity B, for example, is the atmosphere. The number of levers 9 (respectively, and protrusions 12 with axes 10) may be more than one.

Торцовое уплотнение работает следующим образом (фиг.1 и 2). В том случае, если вращение вала 3 отсутствует (фиг.1, режим стоянки или хранения), подвижный элемент 4 и втулка 8 также не вращаются, относительного перемещения вставок 2 и 5 не происходит. Втулка 8 упирается в короткий конец рычага 9, который, в свою очередь, опирается на тело вала 3. Через цилиндрическую витую пружину 7 втулка 8 с минимально необходимым усилием давит на элемент 4, прижимая закрепленную на нем вставку 5 к ответной вставке 2 корпуса 1, чем и создается минимальный необходимый при неподвижном валу 3 уплотнительный эффект. В этом случае даже при длительной стоянке механизма, в котором установлено уплотнение, не происходит деформация уплотнительных элементов (вставок 2 и 5) и взаимная диффузия их поверхностных слоев. Кроме того, минимальная деформация витков пружины 7 позволяет сохранять длительное время ее упругие характеристики.The mechanical seal operates as follows (figures 1 and 2). In the event that there is no rotation of the shaft 3 (Fig. 1, parking or storage mode), the movable element 4 and the sleeve 8 also do not rotate, the relative movement of the inserts 2 and 5 does not occur. The sleeve 8 abuts against the short end of the lever 9, which, in turn, rests on the body of the shaft 3. Through a cylindrical coil spring 7, the sleeve 8 presses on the element 4 with the minimum necessary force, pressing the insert 5 fixed on it to the mating insert 2 of the housing 1, which creates the minimum sealing effect necessary for a stationary shaft 3. In this case, even with prolonged parking of the mechanism in which the seal is installed, there is no deformation of the sealing elements (inserts 2 and 5) and mutual diffusion of their surface layers. In addition, the minimum deformation of the turns of the spring 7 allows you to save a long time its elastic characteristics.

При запуске механизма, в котором установлено уплотнение, и начале вращения вала 3 (фиг.2) вместе с этим валом вращается элемент 4, выступ 12 и, соответственно, рычаг 9. За счет сил трения между элементом 4 и пружиной 7, а также между коротким концом рычага и втулкой 8 последняя также вращается с частотой вала 3.When you start the mechanism in which the seal is installed, and the beginning of rotation of the shaft 3 (figure 2) together with this shaft rotates the element 4, the protrusion 12 and, accordingly, the lever 9. Due to the friction forces between the element 4 and the spring 7, and also between the short end of the lever and the sleeve 8, the latter also rotates with the frequency of the shaft 3.

В связи с тем, что во время длительной стоянки или в процессе хранения контактные давления в стыке вставок 2 и 5 минимальны и диффузии их поверхностных контактирующих слоев не происходит, при страгивании с места во время запуска механизма не происходит и вырывов материала более мягкого материала одной из вставок 2 и 5.Due to the fact that during prolonged parking or during storage, contact pressures at the junction of inserts 2 and 5 are minimal and diffusion of their surface contacting layers does not occur, when straining from the place during the start of the mechanism, no softer material is pulled out of one of the inserts 2 and 5.

При вращении вала 3 на рычаг 9 действуют центробежные силы, а поскольку его масса распределена неравномерно относительно оси 10, более массивный длинный конец рычага поворачивает его таким образом, что короткий конец этого рычага своим плечом нажимает на втулку 8 в направлении, показанным на фиг. 2 стрелкой. При этом пружина 7 сжимается, и происходит увеличение усилия, действующего на элемент 4 со вставкой 5 в сторону контакта последней со вставкой 2 корпуса 1, что приводит к увеличению контактного давления в стыке вставок 5 и 2 и повышению герметизирующей способности уплотнения. Это обстоятельство позволяет компенсировать снижение вязкости и увеличение проникающей способности смазки, находящейся в полости А, температура которой повышается при работе механизма, в котором установлено уплотнение.When the shaft 3 rotates, centrifugal forces act on the lever 9, and since its mass is distributed unevenly relative to the axis 10, the more massive long end of the lever rotates it so that the short end of this lever presses the sleeve 8 with its shoulder in the direction shown in FIG. 2 arrow. When this spring 7 is compressed, and there is an increase in the force acting on the element 4 with the insert 5 in the direction of contact of the latter with the insert 2 of the housing 1, which leads to an increase in contact pressure at the junction of the inserts 5 and 2 and increase the sealing ability of the seal. This circumstance makes it possible to compensate for the decrease in viscosity and the increase in the penetrating ability of the lubricant located in cavity A, the temperature of which increases during the operation of the mechanism in which the seal is installed.

Причем, чем выше частота вращения вала 3, т.е. чем в более нагруженном режиме работает этот механизм, тем выше температура смазки, тем выше давление ее паров, ниже ее вязкость и больше проникающая способность и тем большие центробежные силы действуют на рычаг 9 и, соответственно, тем выше контактное давление в уплотнительном стыке между вставками 2 и 5. Этим достигается положительная обратная связь между герметизирующей способностью уплотнения и проникающей способностью смазки. Зависимость между частотой вращения вала и давлением в контакте поверхностей вставок 2 и 5 может корректироваться соотношением плеч рычага 9, массой и положением груза 11.Moreover, the higher the frequency of rotation of the shaft 3, i.e. the more loaded the mechanism, the higher the temperature of the lubricant, the higher the pressure of its vapor, the lower its viscosity and greater penetrating ability and the greater centrifugal forces act on the lever 9 and, accordingly, the higher the contact pressure in the sealing joint between inserts 2 and 5. This achieves a positive feedback between the sealing ability of the seal and the penetrating power of the lubricant. The relationship between the rotational speed of the shaft and the pressure in the contact surfaces of the inserts 2 and 5 can be adjusted by the ratio of the shoulders of the lever 9, weight and position of the load 11.

Таким образом, предложенная конструкция торцового уплотнения позволяет за счет снижения контактного давления между уплотняющими поверхностями и исключения их диффузии в процессе длительной стоянки или хранения при обеспечении высокой герметичности во время работы повысить работоспособность уплотнения и его сохраняемость.Thus, the proposed design of the mechanical seal allows, by reducing contact pressure between the sealing surfaces and eliminating their diffusion during long-term parking or storage, while ensuring high tightness during operation, to increase the performance of the seal and its persistence.

Источники информации:Sources of information:

1. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник /Л.А.Кондаков, А.И.Голубев, В.Б.Овандер и др.; под общ. ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с. - С.16, рис.1.6.1. Seals and sealing equipment: Reference book / L.A. Kondakov, A.I. Golubev, V. B. Ovander, and others; under the general. ed. A.I. Golubeva, L.A. Kondakova. - M.: Mechanical Engineering, 1986.- 464 p. - P. 16, Fig. 1.6.

2. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. I /Под ред. П.Н.Учаева. - М.: Машиностроение, 1988. - 560 с. - С.486-487, рис.654, 655.2. Orlov P.I. Design Basics: Reference and methodological manual. In 2 kn. Prince I / Ed. P.N. Uchaeva. - M.: Mechanical Engineering, 1988 .-- 560 p. - S. 486-487, Fig. 644, 655.

Claims (3)

1. Торцовое уплотнение вала, содержащее вал, корпус, неподвижный и подвижный контактирующие элементы, причем неподвижный элемент установлен на корпусе, а подвижный элемент установлен на валу с возможностью перемещения вдоль оси вала и нагружения в направлении неподвижного элемента с помощью пружины, которая опирается на вал, отличающееся тем, что на валу с возможностью перемещения вдоль его оси установлена втулка, на одну сторону которой опирается пружина, а в другую сторону втулки упирается, по меньшей мере, один рычаг, ось которого установлена на валу.1. A mechanical shaft seal comprising a shaft, a housing, a fixed and movable contacting elements, the stationary element being mounted on the housing, and the movable element mounted on the shaft with the possibility of movement along the axis of the shaft and loading in the direction of the stationary element using a spring that rests on the shaft characterized in that a sleeve is mounted on the shaft with the possibility of movement along its axis, on which one spring rests, and at least one lever abuts on the other side of the sleeve, the axis of which is mounted rammed on the shaft. 2. Торцовое уплотнение вала по п.1, отличающееся тем, что рычаг, упирающийся во втулку, выполнен неравноплечим, причем короткое плечо обращено в сторону втулки.2. The mechanical shaft seal according to claim 1, characterized in that the lever abutting against the sleeve is made unequal, with the short shoulder facing the sleeve. 3. Торцовое уплотнение по п.2, отличающееся тем, что на длинном плече рычага установлен груз.3. The mechanical seal according to claim 2, characterized in that a load is mounted on the long arm of the lever.
RU2004117255/06A 2004-06-07 2004-06-07 Face seal for shaft RU2266454C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004117255/06A RU2266454C1 (en) 2004-06-07 2004-06-07 Face seal for shaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004117255/06A RU2266454C1 (en) 2004-06-07 2004-06-07 Face seal for shaft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2266454C1 true RU2266454C1 (en) 2005-12-20

Family

ID=35869724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004117255/06A RU2266454C1 (en) 2004-06-07 2004-06-07 Face seal for shaft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2266454C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ОРЛОВ П.И. Основы конструирования, Москва, Машиностроение, Кн.1, 1988, с.486, рис.654. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7648143B2 (en) Tandem dual element intershaft carbon seal
CA1056869A (en) Shaft seal
US6161838A (en) Cartridge seal stack
US4243233A (en) Seal ring having a tapered surface, and a sealing device
CN217481797U (en) Clutch assembly
JPH02271106A (en) Sliding bearing device
RU2266454C1 (en) Face seal for shaft
US2200151A (en) Seal construction
US6158744A (en) Seal arrangement providing a seal between a bore and a rod movable in the bore
CN1168911C (en) Clutch with roller release yoke
CN105443610A (en) Embedded friction clutch
US2986430A (en) Composite bearing
US6811012B2 (en) Clutch release bearing with rollerized fork contacts
CN2714885Y (en) Bearing soft pretightening and anti-rotating structure
US4226321A (en) Self-aligning clutch bearing assembly
US8870459B2 (en) Self-adjusting bushing bearing
WO2014186223A1 (en) Refrigerant compressor shaft seal
WO2007017061A1 (en) Motor vehicle clutch linkage lubrication
JPS57131893A (en) Scroll compressor
US1902960A (en) Packing gland
CN220770133U (en) Sealing structure of container transmission mechanism
US4919439A (en) Balanced ring seal
CN101135376B (en) Self-tightening type mechanical sealing device
JPH07151139A (en) Dynamic pressure bearing
CN213332124U (en) Hydraulic clutch separation system and vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060608