RU2290556C1

RU2290556C1 - Sealing unit for shaft of centrifugal pump

Info

Publication number: RU2290556C1
Application number: RU2005109351/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Вилейко (RU); Владимир Викторович Вилейко; Андрей Анатольевич Кирюхин (RU); Андрей Анатольевич Кирюхин; Виктор Васильевич Авдеев (RU); Виктор Васильевич Авдеев; Сергей Геннадьевич Ионов (RU); Сергей Геннадьевич Ионов; Евгений Трофимович Ильин (RU); Евгений Трофимович Ильин; Мурат Зайнулаевич Гамидов (RU); Мурат Зайнулаевич Гамидов; Георгий Георгиевич Антюхин (RU); Георгий Георгиевич Антюхин; Павел Викторович Чернышов (RU); Павел Викторович Чернышов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (ЗАО "УНИХИМТЕК")
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2006-12-27

Abstract

FIELD: sealing engineering.

SUBSTANCE: sealing unit comprises housing, bushing mounted on the shaft of the pump, bearing and pressing members mounted in the bore provided in the housing, and seal that embraces the bushing. The seal has rings made of braid material made of graphite fluoroplastic threads, cooling rings made of alternative graphite layers and metallic foil arranged perpendicular to the axis of the ring, and sealing rings made of graphite layers arranged parallel to the axis of the ring.

EFFECT: improved pressure tightness.

6 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для уплотнения валов центробежных насосов, в частности водяных насосов дизелей тепловозов.The invention relates to the field of sealing technology and can be used to seal the shafts of centrifugal pumps, in particular water pumps of diesel locomotives.

Известен уплотнительный узел вала центробежного насоса, содержащий расположенные в корпусе опорное кольцо и уплотнение в виде пакета нечетного количества чередующихся колец, охватывающих уплотняемый элемент и поджатых грундбуксой к опорному кольцу, причем каждое нечетное кольцо выполнено из полимерного материала с твердостью по Бринеллю 20-70 МПа, а каждое четкое кольцо выполнено из углеродонаполненного полиамида 66 с твердостью по Бринеллю 160-250 МПа, при этом между грундбуксой и пакетом колец установлено прижимное кольцо и все упомянутые кольца установлены с натягом относительно корпуса и уплотняемого элемента (см. RU 2047030).Known sealing shaft assembly of a centrifugal pump, containing a support ring located in the housing and a seal in the form of a package of an odd number of alternating rings covering the element to be sealed and pressed by the packing follower to the support ring, each odd ring made of a polymer material with a Brinell hardness of 20-70 MPa, and each clear ring is made of carbon-filled polyamide 66 with a Brinell hardness of 160-250 MPa, while a clamping ring is installed between the packing follower and the ring pack and all are mentioned e rings are fitted with an interference fit with respect to the housing and the sealing element (see RU 2047030).

Наиболее близкий уплотнительный узел раскрыт в патенте RU 2016248. Данный узел содержит корпус, резьбовую втулку, установленную на вал насоса, опорный и нажимной элементы, размещенные в расточке корпуса и охватывающее втулку, сальниковое уплотнение, размещенное в расточке корпуса между опорным и нажимным элементами.The closest sealing assembly is disclosed in patent RU 2016248. This assembly contains a housing, a threaded sleeve mounted on the pump shaft, support and pressure elements located in the housing bore and covering the sleeve, a stuffing box located in the housing bore between the support and pressure elements.

К недостаткам обоих технических решений относится то, что материалы, использующиеся в сальниковых уплотнениях, не обеспечивают надежного уплотнения вала насоса - протечки при использовании известных сальниковых уплотнений составляют 60 капель в минуту. Если учесть, что в водяных насосах дизелей тепловозов в качестве рабочей среды используется дистиллированная вода с дорогостоящими присадками, то экономические потери оказываются очень чувствительными.The disadvantages of both technical solutions include the fact that the materials used in the stuffing box seals do not provide reliable sealing of the pump shaft - leaks when using known stuffing box seals are 60 drops per minute. Given that in the water pumps of diesel locomotives, distilled water with expensive additives is used as the working medium, the economic losses are very sensitive.

Задачей изобретения является устранение прокалывания центробежных насосов.The objective of the invention is to eliminate the puncturing of centrifugal pumps.

Поставленная задача решается тем, что в уплотнительном узле вала центробежного насоса, включающем корпус, втулку, установленную на вал насоса, опорный и нажимной элементы, размещенные в расточке корпуса, и охватывающее втулку сальниковое уплотнение, размещенное в расточке корпуса между опорным и нажимным элементами, сальниковое уплотнение выполнено в виде комплекта колец, содержащего замыкающее кольцо, примыкающее к опорному элементу, выполненное из плетеной набивки из нитей терморасширенного графита и экспандированного фторопласта, по меньшей мере, два теплоотводящих кольца, выполненных из чередующихся слоев терморасширенного графита и металлической фольги, расположенных перпендикулярно оси кольца, и, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо, расположенное между теплоотводящими кольцами и выполненное из слоев терморасширенного графита, расположенных параллельно оси кольца.The problem is solved in that in the sealing assembly of the shaft of the centrifugal pump, including the housing, the sleeve mounted on the pump shaft, the support and pressure elements located in the housing bore, and the gland seal covering the sleeve located in the housing bore between the support and pressure elements, the gland the seal is made in the form of a set of rings containing a locking ring adjacent to the support element, made of braided packing of thermally expanded graphite threads and expanded fluoroplastic, at least two heat-releasing rings made of alternating layers of thermally expanded graphite and metal foil located perpendicular to the axis of the ring, and at least one o-ring located between the heat-releasing rings and made of layers of thermally expanded graphite parallel to the axis of the ring.

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что узел может содержать дополнительное замыкающее кольцо, установленное между нажимным элементом и теплоотводящим кольцом.In private embodiments of the invention, the problem is solved in that the node may contain an additional locking ring mounted between the pressure element and the heat sink ring.

Целесообразно, чтобы опорный элемент был выполнен в виде металлического кольцаIt is advisable that the supporting element was made in the form of a metal ring

В некоторых воплощениях изобретения данное металлическое кольцо может быть выполнено со скошенной верхней поверхностью.In some embodiments of the invention, this metal ring may be made with a beveled upper surface.

Нажимной элемент может быть выполнен в виде грундбуксы, а втулка может быть выполнена из стали с нанесенным на нее диффузионным износостойким покрытием.The pressing element can be made in the form of a packing follower, and the sleeve can be made of steel with a diffusion wear-resistant coating applied to it.

На фиг.1 приведена общая схема уплотнительного узла.Figure 1 shows the General scheme of the sealing unit.

На фиг.2 приведена схема сальникового уплотнения.Figure 2 shows a diagram of a stuffing box seal.

На фиг 3 приведен разрез теплоотводящего кольца с расположением слоев перпендикулярно оси кольца.Figure 3 shows a section of a heat sink ring with the arrangement of layers perpendicular to the axis of the ring.

На фиг.4 приведен разрез уплотнительного кольца с расположением слоев параллельно оси кольца.Figure 4 shows a section of the sealing ring with the arrangement of layers parallel to the axis of the ring.

Уплотнительный узел включает корпус 1 и вал 2. На валу установлена втулка 3. Втулка 3 может быть выполнена из стали Ст20 и подвергнута цементации или хромированию.The sealing assembly includes a housing 1 and a shaft 2. A sleeve 3 is mounted on the shaft. The sleeve 3 can be made of St20 steel and subjected to cementation or chrome plating.

В корпусе 1 выполнена расточка, образующая совместно с втулкой 3 сальниковую камеру, в которой последовательно установлены опорный элемент 4, замыкающие элементы 5, теплоотводящие кольца 6, уплотнительные кольца 7 и грундбукса 8. Грундбукса снабжена затягивающей шпилькой 9.In the housing 1, a bore is made, forming, together with the sleeve 3, an stuffing box, in which the supporting element 4, the locking elements 5, the heat-removing rings 6, the sealing rings 7 and the groove box 8 are sequentially installed. The groove box is equipped with a tightening pin 9.

В зависимости от того, устанавливается ли уплотнительный узел в новый насос или в уже эксплуатирующийся насос, используют разные виды опорных 4 и нажимных 8 элементов. Для новых насосов целесообразно использовать опорный элемент 4 в виде металлического кольца с параллельными торцевыми поверхностями (см. фиг.2). Соответственно, торцевые поверхности грундбуксы 8 также выполняются перпендикулярно поверхности вала.Depending on whether the sealing unit is installed in a new pump or in an existing pump, different types of support 4 and pressure 8 elements are used. For new pumps, it is advisable to use the support element 4 in the form of a metal ring with parallel end surfaces (see figure 2). Accordingly, the end surfaces of the packing followers 8 are also perpendicular to the shaft surface.

Если же уплотнительный узел устанавливается на уже эксплуатировавшийся насос, то используют опорный элемент 4 в виде металлического кольца со скошенной верхней поверхностью, соответственно с откосом выполняют ответную часть расточки и торцевую поверхность грундбуксы 8.If the sealing unit is installed on an already operating pump, then use the supporting element 4 in the form of a metal ring with a beveled upper surface, respectively, with the slope, the mating part of the bore and the end surface of the packing follower 8 are made.

Замыкающие кольца 5 выполняют из плетеной сальниковой набивки на основе терморасширенного графита ГРАФЛЕКС НУ 1140 GFO (из нитей материала ГРАФЛЕКС, армированных ХБ нитью, с угловой оплеткой из экспандированного графитонаполненного фторопласта с силиконовой пропиткой). Набивку плотно наматывают на вспомогательную втулку с диаметром, равным диаметру сальниковой втулки, и разрезают на кольца. Разрез выполняют под прямым углом к плоскости реза.Closing rings 5 are made of braided stuffing box packing based on thermally expanded graphite GRAFLEX NU 1140 GFO (from threads of GRAFLEX material reinforced with HB thread, with an angular braid from expanded graphite-filled fluoroplastic with silicone impregnation). The packing is tightly wound on an auxiliary sleeve with a diameter equal to the diameter of the stuffing sleeve, and cut into rings. The incision is performed at right angles to the plane of the cut.

Использование плетеной набивки, содержащей нити терморасширенного графита и экспандированного фторопласта, например политетрафторэтилена, исключает выдавливание и вынос уплотнительного материала.The use of braided packing containing thermally expanded graphite filaments and expanded fluoroplastic, for example polytetrafluoroethylene, eliminates the extrusion and removal of the sealing material.

Теплоотводящие кольца 6, выполненные из чередующихся слоев терморасширенного графита 10 и металлической фольги 11, расположенных перпендикулярно оси кольца (см. фиг.3), позволяют обеспечить эффективный отвод тепла как за счет высокой теплопроводности, так и за счет высокой эффективности дросселирования рабочего давления и выравнивания удельной нагрузки по длине сальника. В качестве теплоотводящих колец используют сальниковые кольца марки КГН С по техническим условиям ТУ 5728-013-13267785-99.Heat-releasing rings 6 made of alternating layers of thermally expanded graphite 10 and metal foil 11 located perpendicular to the axis of the ring (see Fig. 3) allow for efficient heat dissipation due to both high thermal conductivity and high efficiency of throttling of working pressure and equalization specific load along the length of the gland. As heat sink rings use stuffing rings of the brand KGN S according to technical specifications TU 5728-013-13267785-99.

Выполнение уплотнительных колец 7 со слоями терморасширенного графита, расположенными параллельно оси кольца (см. фиг.4) обеспечивает возможность выбирать зазоры при легком обжатии грундбуксой 8 в течение длительного времени (до 4 лет и более). В качестве уплотнительных колец используют сальниковые кольца марки КГН В по техническим условиям ТУ 5728-013-13267785-99.The implementation of the sealing rings 7 with layers of thermally expanded graphite located parallel to the axis of the ring (see figure 4) provides the ability to choose the gaps with easy compression of the packing follower 8 for a long time (up to 4 years or more). As packing rings use packing rings of the KGN B brand according to the technical specifications of TU 5728-013-13267785-99.

Заявленное расположение колец, чередование графитовых слоев в кольцах параллельно оси колец и перпендикулярно ей позволяют добиться уникальной уплотняющей способности за счет существующей анизотропии свойств графитовой фольги на основе терморасширенного графита.The claimed arrangement of the rings, the alternation of graphite layers in the rings parallel to the axis of the rings and perpendicular to it allow achieving a unique sealing ability due to the existing anisotropy of the properties of graphite foil based on thermally expanded graphite.

Изобретение осуществляется следующим образом.The invention is as follows.

Втулка 3 устанавливается на вал 2, после чего вал 2 запрессовывается в ступицу водяного насоса. В сальниковую камеру, образованную втулкой 3 и расточкой, в корпусе 1 последовательно устанавливаются: опорное подсальниковое кольцо 4, замыкающее кольцо 5, теплоотводящее кольцо 6, уплотнительные кольца 7 (одно, как на фиг.1, или два, как на фиг.2), теплоотводящее кольцо 6 (при необходимости), замыкающее кольцо 5 и грундбукса 8. Грундбукса 8 затягивается шпилькой 9 и надежно поджимает сальниковое уплотнение.The sleeve 3 is mounted on the shaft 2, after which the shaft 2 is pressed into the hub of the water pump. In the stuffing box, formed by the sleeve 3 and the bore, in the housing 1 are installed in series: supporting gland ring 4, the closing ring 5, the heat sink ring 6, the sealing rings 7 (one, as in figure 1, or two, as in figure 2) , the heat sink ring 6 (if necessary), the closing ring 5 and the packing follower 8. The packing follower 8 is tightened with a pin 9 and reliably compresses the stuffing box seal.

Уплотнительный узел в соответствии с изобретением обеспечивает надежную безремонтную эксплуатацию насоса в течение 2-4 лет эксплуатации в режиме «без прокапывания» при температуре среды не более 130°С и массовой доле механических примесей не более 1%, что достигается заявленным определенным сочетанием колец из терморасширенного графита.The sealing assembly in accordance with the invention provides reliable non-repetitive operation of the pump for 2-4 years of operation in the “without digging” mode at a temperature of not more than 130 ° C and a mass fraction of mechanical impurities of not more than 1%, which is achieved by the claimed certain combination of thermally expanded rings graphite.

Достигается экономия за год 7 тонн дорогостоящей дистиллированной воды с присадками на каждом тепловозе.A year savings of 7 tons of expensive distilled water with additives on each diesel locomotive is achieved.

Claims

1. The sealing assembly of the shaft of the centrifugal pump, comprising a housing, a sleeve mounted on the pump shaft, support and pressure elements located in the housing bore, and a gland seal covering the sleeve located in the housing bore between the support and pressure elements, characterized in that the gland seal made in the form of a set of rings containing a locking ring adjacent to the support element, made of braided packing of thermally expanded graphite threads and expanded fluoroplastic, at least two heat-releasing rings made of alternating layers of thermally expanded graphite and metal foil located perpendicular to the axis of the ring, and at least one o-ring located between the heat-releasing rings and made of layers of thermally expanded graphite located parallel to the axis of the ring.

2. The node according to claim 1, characterized in that it contains an additional locking ring mounted between the pressure element and the heat sink ring.

3. The node according to claim 1, characterized in that the supporting element is made in the form of a metal ring.

4. The node according to claim 3, characterized in that the metal ring is made with a beveled upper surface.

5. The node according to claim 1, characterized in that the pressure element is made in the form of a packing follower.

6. The node according to claim 1, characterized in that the sleeve is made of steel with a diffusion wear-resistant coating applied to it.