RU2305811C1

RU2305811C1 - Face seal

Info

Publication number: RU2305811C1
Application number: RU2005140442/06A
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Сафронов (RU); Игорь Васильевич Сафронов; Николай Борисович Красников (RU); Николай Борисович Красников; Алексей Михайлович Цыганов (RU); Алексей Михайлович Цыганов; Павел Владимирович Набоких (RU); Павел Владимирович Набоких; Сергей Николаевич Михайлов (RU); Сергей Николаевич Михайлов; мичева Тать на Николаевна Гал (RU); Татьяна Николаевна Галямичева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Вектор"
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-09-10
Also published as: RU2005140442A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: face seal comprises two unmovable friction rings that embrace the shaft and two movable rings that are mounted on the shaft between the unmovable rings, spring-loaded one with respect to the other, and sealed with respect to the shaft by means of a rubber collar. The face of the pressing washer that cooperates with the ring collar is made of two conical surfaces to define a projection. The face surface of the rubber collar cooperates with the pressing washer and is made of two conical surfaces to define a hollow. The angle between the generatrices of the conical surfaces in the cross-section of the pressing washer is larger than the angle between the generatrices of conical surfaces of the rubber collar. The other face of the pressing washer is provided with the ring recess. The springs arranged around the shaft abut against the recess.

EFFECT: simplified design.

2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов.The invention relates to a sealing technique and can be used to seal rotating shafts.

Известно торцевое уплотнение, содержащее подвижное и неподвижное кольца пары трения, причем подвижное кольцо трения связано с обоймой, закрепленной на валу, и подпружинено относительно обоймы, а между последней и подвижным кольцом помещена нажимная обойма с поводками, кинематически связанная с подвижным кольцом и обоймой поводками, помещенными в шлицевые обоймы (см. авторское свидетельство SU, №731152, кл. F16J 15/34, опубл. 30.04.80).A mechanical seal is known that contains a movable and fixed ring of a friction pair, and the movable friction ring is connected to a cage fixed to the shaft and spring-loaded relative to the cage, and a pressure cage with leashes is placed between the last and the movable ring, kinematically connected with the movable ring and the cage of the leashes, placed in slotted clips (see copyright certificate SU, No. 731152, class F16J 15/34, publ. 30.04.80).

Однако в данной конструкции торцевого уплотнения вращающееся фрикционное кольцо подвижного кольца трения помещено в штампованную обойму, имеющую удлиненные поводки, отштампованные вместе с обоймой. Такая конструкция имеет сравнительно невысокую надежность, что связано с тем, что отштампованные вместе с обоймой поводки выполнены из тонкого листового материала и поэтому обламываются при эксплуатации уплотнения, выводя последнее из строя. Кроме того, необходимость выполнения обоймы методом глубокой штамповки и последующая механическая обработка обоймы ведут к повышению стоимости изготовления торцевого уплотнения, а большая масса вращающихся частей может привести к увеличению вибраций и снижению ресурса торцевого уплотнения.However, in this design of the mechanical seal, the rotating friction ring of the movable friction ring is placed in a stamped cage having elongated leashes stamped together with the cage. This design has a relatively low reliability, due to the fact that the leads, stamped together with the clip, are made of thin sheet material and therefore break off during operation of the seal, incapacitating the latter. In addition, the need to perform cages by deep stamping and subsequent machining of the cage increase the cost of manufacturing a mechanical seal, and a large mass of rotating parts can lead to increased vibrations and a reduced life of the mechanical seal.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является двойное торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее два охватывающих вал неподвижных кольца трения и размещенные на валу между последними два подвижных кольца трения, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения и уплотненных относительно вала резиновой манжетой (см. патент RU №2136995, кл. F16J 15/34, опубл. 10.09.1999).The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a double mechanical seal of a rotating shaft, containing two stationary friction rings enclosing the shaft and two movable friction rings, spring-loaded relative to each other, each pressed to its fixed friction ring and sealed relative to each other, located on the shaft shaft rubber sleeve (see patent RU No. 2136995, CL F16J 15/34, publ. 09/10/1999).

Описанное выше торцевое уплотнение имеет более высокую надежность работы, однако и в этой конструкции торцевого уплотнения использовано много профилированных деталей, а на валу необходимо выполнить несколько продольных пазов, в которых должны быть размещены горизонтальные параллельные участки поводков, что усложняет сборку и эксплуатацию торцевого уплотнения и приводит к снижению надежности его работы.The mechanical seal described above has higher reliability, however, many shaped parts are also used in this mechanical seal design, and several longitudinal grooves must be made on the shaft, in which horizontal parallel sections of the leads must be placed, which complicates the assembly and operation of the mechanical seal and leads to reduce the reliability of his work.

Задача изобретения - упрощение конструкции торцевого уплотнения.The objective of the invention is to simplify the design of the mechanical seal.

Техническим результатом, на достижение которого направлено настоящее изобретение, является повышение надежности торцевого уплотнения.The technical result to which the present invention is directed is to increase the reliability of the mechanical seal.

Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что двойное торцевое уплотнение вращающегося вала содержит два охватывающих вал неподвижных кольца трения и размещенные на валу между последними два подвижных кольца, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения и уплотненных относительно вала резиновой манжетой, при этом взаимодействующая с резиновой манжетой торцевая поверхность нажимной шайбы выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты, взаимодействующая с нажимной шайбой, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, причем в поперечном сечении угол между образующими конических поверхностей нажимной шайбы больше, чем угол между образующими конических поверхностей резиновой манжеты, а другая торцевая сторона нажимной шайбы выполнена с кольцевым углублением, в которое уперты пружины, установленные вокруг вала.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the double mechanical seal of the rotating shaft contains two stationary rings of friction enclosing the shaft and two movable rings placed on the shaft between the last, spring-loaded relative to each other, each pressed to its fixed friction ring and sealed with respect to shaft with a rubber cuff, while the end surface of the pressure washer interacting with the rubber cuff is made in the form of two conical surfaces with the formation of high blunt, and the end surface of the rubber cuff interacting with the pressure washer is made in the form of two conical surfaces with the formation of a recess, and in cross section the angle between the generatrices of the conical surfaces of the pressure washer is larger than the angle between the generatrices of the conical surfaces of the rubber cuff and the other end side of the pressure the washers are made with an annular recess in which the springs mounted around the shaft are abutted.

Для решения поставленной задачи конструкция двойного торцевого уплотнения выполнена из однотипных простых в изготовлении деталей. Выполнение конструкции торцевого уплотнения в виде симметричной самоустанавливающейся конструкции позволило выполнить поводок в виде плоской детали, закрепленной по центру на зафиксированной относительно вала обойме. Размещение между нажимными шайбами нескольких пружин, размещенных вокруг вала, позволяет повысить надежность работы уплотнения, поскольку выход из строя одной пружины не приведет к разгерметизации уплотнения и нарушению его работы. Кроме того, пружины являются дополнительными поводками, через которые выравнивают усилие, передаваемое поводком, подвижным кольцам как в осевом, так и в окружном направлениях, что позволяет дополнительно повысить надежность работы торцевого уплотнения. Поскольку торцевая поверхность нажимной шайбы выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты, взаимодействующая с нажимной шайбой, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, достигается самоцентрирование нажимной шайбы относительно резиновой манжеты. Выполнение в поперечном сечении угла между образующими конических поверхностей нажимной шайбы больше угла между образующими конических поверхностей резиновой манжеты позволяет повысить надежность уплотнения вала резиновой манжетой за счет направленного в радиальном направлении расширения резиновой манжеты при ее сдавливании под действием пружин, которые установлены между нажимными шайбами.To solve this problem, the design of the double mechanical seal is made of the same parts that are simple to manufacture. The design of the mechanical seal in the form of a symmetrical self-aligning structure made it possible to carry out a leash in the form of a flat part fixed in the center on a clip fixed relative to the shaft. Placing between the pressure washers of several springs placed around the shaft, improves the reliability of the seal, since failure of one spring will not lead to depressurization of the seal and disruption of its operation. In addition, the springs are additional leads through which equalize the force transmitted by the lead to the movable rings in both axial and circumferential directions, which further improves the reliability of the mechanical seal. Since the end surface of the pressure washer is made in the form of two conical surfaces with the formation of the protrusion, and the end surface of the rubber cuff interacting with the pressure washer is made in the form of two conical surfaces with the formation of a recess, self-centering of the pressure washer relative to the rubber cuff is achieved. The cross-sectional angle between the generatrices of the conical surfaces of the pressure washer is greater than the angle between the generatrices of the conical surfaces of the rubber sleeve to improve the reliability of the shaft seal with the rubber sleeve due to the radial directional expansion of the rubber sleeve when it is squeezed under the action of the springs that are installed between the pressure washers.

На фиг.1 представлен общий вид описываемого уплотнения и на фиг.2 - вид I на фиг.1 (увеличен).Figure 1 presents a General view of the described seal and figure 2 is a view of I in figure 1 (enlarged).

Двойное торцевое уплотнение вращающегося вала содержит два охватывающих вал 1 неподвижных кольца трения 2 и размещенные на валу 1 между последними два подвижных кольца 3, подпружиненных относительно друг друга, прижатых каждое к своему неподвижному кольцу трения 2 и уплотненных относительно вала 1 резиновой манжетой 4. Между подвижными кольцами 3 на валу 1 установлена обойма 5, зафиксированная от проворота относительно вала 1 посредством установленного в обойме 5 подпружиненного штифта 6, выходной конец которого расположен в выполненном на валу 1 пазу. Резиновые манжеты 4 установлены каждая в своем в подвижном кольце трения 3, снабженном с открытого торца нажимной шайбой 7. Взаимодействующая с резиновой манжетой 4 торцевая поверхность нажимной шайбы 7 выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выступа, а торцевая поверхность резиновой манжеты 4, взаимодействующая с нажимной шайбой 7, выполнена в виде двух конических поверхностей с образованием выемки, причем в поперечном сечении угол между образующими конических поверхностей нажимной шайбы 7 больше, чем угол между образующими конических поверхностей резиновой манжеты 4, а другая торцевая сторона нажимной шайбы 7 выполнена с кольцевым углублением, в которое уперты пружины 8, установленные вокруг вала 1. На обойме 5 закреплен поводок 9 для передачи крутящего момента от вала 1 к подвижным кольцам трения 3. Концы поводка 9 вставлены в выполненные в подвижных кольцах 3 углубления. Штифт 6 подпружинен посредством охватывающей обойму 5 пружинной проволоки 10, концы которой зафиксированы в обойме 5.The double mechanical seal of the rotating shaft contains two stationary friction rings 2 enclosing the shaft 1 and two movable rings 3, spring-loaded relative to each other, each pressed against its stationary friction ring 2 and sealed relative to the shaft 1 by a rubber sleeve 4, located between the last 1 the rings 3 on the shaft 1 has a ferrule 5, fixed from rotation relative to the shaft 1 by means of a spring-loaded pin 6 installed in the ferrule 5, the output end of which is located in alu 1 groove. Rubber cuffs 4 are installed each in its own in the movable friction ring 3, equipped with a pressure washer 7 from the open end 7. The end surface of the pressure washer 7 interacting with the rubber cuff 4 is made in the form of two conical surfaces with the formation of a protrusion, and the end surface of the rubber cuff 4 interacting with the pressure washer 7 is made in the form of two conical surfaces with the formation of a recess, and in cross section the angle between the generatrices of the conical surfaces of the pressure washer 7 is larger than the angle between the image conical surfaces of the rubber cuff 4, and the other end side of the pressure washer 7 is made with an annular recess in which the springs 8 are mounted around the shaft 1. A leash 9 is attached to the clip 5 for transmitting torque from the shaft 1 to the movable friction rings 3. Ends the leash 9 is inserted into the recesses made in the movable rings 3. The pin 6 is spring-loaded by means of a spring wire 10 enclosing the clip 5, the ends of which are fixed in the clip 5.

Уплотнение работает следующим образом.Sealing works as follows.

Вращение вала 1 через обойму 5 и поводок 9 передается подвижным кольцам трения 3. Пружинами 8 подвижные кольца 3 удерживаются на своих местах и прижимаются каждое к своему неподвижному кольцу трения 2, предотвращая утечки через торцевое уплотнение. Утечки вдоль поверхности вала 1 предотвращаются резиновыми манжетами 4, которые прижимаются к валу 1 и подвижным кольцам трения 3 пружинами 8 через нажимные шайбы 7.The rotation of the shaft 1 through the yoke 5 and the leash 9 is transmitted to the movable friction rings 3. By the springs 8, the movable rings 3 are held in place and are each pressed to their fixed friction ring 2, preventing leakage through the mechanical seal. Leaks along the surface of the shaft 1 are prevented by rubber cuffs 4, which are pressed against the shaft 1 and the movable friction rings 3 by the springs 8 through the pressure washers 7.

Настоящее изобретение может быть использовано в машиностроении, нефтедобывающей и газодобывающей промышленности, в насосах, турбинах и других видах машин, где требуется обеспечить герметичность между вращающимся валом и неподвижными элементами, например корпусом насоса или турбины.The present invention can be used in mechanical engineering, oil and gas industry, in pumps, turbines and other types of machines where it is required to ensure tightness between a rotating shaft and fixed elements, for example, a pump or turbine housing.

Claims

A double mechanical seal of a rotating shaft, comprising two stationary friction rings enclosing the shaft and placed on the shaft between the last two movable rings, spring-loaded relative to each other, each pressed to its stationary friction ring and sealed relative to the shaft by a rubber sleeve, characterized in that it interacts with the rubber sleeve the end surface of the thrust washer is made in the form of two conical surfaces with the formation of a protrusion, and the end surface of the rubber cuff interacting I with a pressure washer, is made in the form of two conical surfaces with the formation of a recess, and in cross section the angle between the generators of the conical surfaces of the pressure washer is larger than the angle between the generators of the conical surfaces of the rubber cuff, and the other end face of the pressure washer is made with an annular recess in which the springs mounted around the shaft are abutted.