RU2309317C2

RU2309317C2 - End sealing

Info

Publication number: RU2309317C2
Application number: RU2003119515/06A
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 "Укртранснефть"
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2007-10-27

Abstract

FIELD: sealing devices for rotating shafts.

SUBSTANCE: end sealing has casing, sleeve positioned on shaft, rotating sealing ring positioned on sleeve and non-rotating sealing ring placed within casing, said rings contacting with one another over their frictional surfaces. Circular channel is connected through grooves with radial conical cavities formed within sleeve, with apexes of conical cavities being directed outside and communicating with cavity to be sealed. Rotating sealing ring consists of at least three concentric rings disposed within respective circular channels of sleeve and separated from one another by means of projections so that catching circular grooves are defined therebetween, said circular grooves being connected through channels with radial conical cavities which are closed with balls retained by springs. Internal rotating sealing ring is sealed and immovably fixed within sleeve and external rings are sealed in radial direction and movable in axial direction.

EFFECT: enhanced reliability in operation of sealing.

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 (патент РФ №2118729), наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее корпус, втулку, вал, вращающееся и невращающееся 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, на внешнем участке рабочей поверхности вращающегося кольца исполнена дополнительная кольцевая канавка, в которую установлено подпружиненное в осевом направлении дополнительное кольцо. Радиальные полости, исполненные во втулке, обращены вершинами наружу и сообщены ими с уплотняемой полостью, которые разделены шариками посредством пластинчатых пружин.A mechanical seal is known (RF patent No. 21118729), which is closest in technical essence to the present one, comprising a housing, a sleeve, a shaft, rotating and non-rotating sealing rings contacting each other on a flat friction surface, and an annular groove is made on the friction surface of the rotating ring, connected by channels with conical radially spaced cavities, an additional annular groove is made in the outer portion of the working surface of the rotating ring, into which the springs are installed Axial extension ring. The radial cavities made in the sleeve are turned outward by their vertices and communicated with the sealed cavity, which are separated by balls by means of leaf springs.

Основным недостатком известного торцового уплотнения является сложность конструкции и изготовления, а также то, что подпружиненное в осевом направлении дополнительное кольцо устанавливается в дополнительную кольцевую канавку, которая исполнена на внешнем участке рабочей поверхности вращающегося кольца, чем уменшается прочность вращающегося кольца, что может привести к разрушению пары трения.The main disadvantage of the known mechanical seal is the complexity of the design and manufacture, as well as the fact that the axially spring-loaded additional ring is installed in the additional annular groove, which is made on the outer part of the working surface of the rotating ring, which decreases the strength of the rotating ring, which can lead to destruction of the pair friction.

Задача изобретения - упрощение конструкции и изготовления торцового уплотнения, повышение его надежности и долговечности.The objective of the invention is to simplify the design and manufacture of the mechanical seal, increasing its reliability and durability.

Технический результат достигается тем, что вращающееся уплотнительное кольцо выполнено не менее чем из трех концентрично расположенных колец, расположенных в соответствующих кольцевых канавках втулки и разделенных между собой выступами так, что между ними образованы улавливающие кольцевые канавки, соединенные каналами с радиально расположенными коническими полостями, которые закрыты шариками при помощи пружин, при этом внутренне вращающееся уплотнительное кольцо загерметизировано и закреплено во втулке неподвижно, а внешние - загерметизированы в радиальном направлении и подвижны в осевом.The technical result is achieved by the fact that the rotating sealing ring is made of at least three concentrically arranged rings located in the respective annular grooves of the sleeve and separated by protrusions so that catching ring grooves are connected between them, connected by channels with radially arranged conical cavities that are closed balls using springs, while the internally rotating o-ring is sealed and fixed in the sleeve motionless, and the external ones are closed sealed in the radial direction and movable in the axial.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - вид А на фиг.1.Figure 1 shows the mechanical seal, General view; figure 2 is a view of figure 1.

Торцовое уплотнение состоит из невращающегося сплошного уплотнительного кольца 1, которое установлено в корпусе 2 и загерметизировано вторичными уплотнениями 3 и 4 и закреплено штифтами 5, трех вращающихся концентрических уплотнительных колец 6, 7 и 8, которые образуют с невращающимся сплошным уплотнительным кольцом 1 пару трения. Вращающиеся концентрические уплотнительные кольца 6, 7 и 8, установленные во втулке 9 в кольцевые канавки, разделены кольцевыми выступами 10 и 11 и загерметизированы вторичными уплотнениями 12, 13, 14, 15, 16 и 17 соответственно. Концетрические уплотнительные кольца 6 и 7 подпружинены в осевом направлении пружинами 18 и 19. Вращающиеся концентрические уплотнительные кольца 6, 7 и 8 образуют кольцевые канавки 20 и 21. Во втулке 9 выполнены радиально расположеные конические полости 22, соединенные продольными каналами 23 и 24 с кольцевыми канавками 20 и 21. Конические полости 22 закрыты шариками 25 при помощи пружин 26. Втулка 9 соединена с валом 27 шпонкой 28 и герметизируется вторичным уплотнением 29. Невращающееся сплошное уплотнительное кольцо 1 прижато к концентрическим уплотнительным кольцам 6,7 и 8 нажимным элементом 30 через пружину 31.The mechanical seal consists of a non-rotating continuous sealing ring 1, which is installed in the housing 2 and sealed by secondary seals 3 and 4 and secured with pins 5, of three rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8, which form a friction pair with a non-rotating continuous sealing ring 1. Rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8 installed in the sleeve 9 in the annular grooves are separated by annular protrusions 10 and 11 and sealed by secondary seals 12, 13, 14, 15, 16 and 17, respectively. The concentric sealing rings 6 and 7 are axially spring-loaded by springs 18 and 19. Rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8 form annular grooves 20 and 21. In the sleeve 9 there are radially arranged conical cavities 22 connected by longitudinal channels 23 and 24 with ring grooves 20 and 21. The conical cavities 22 are closed by balls 25 by means of springs 26. The sleeve 9 is connected to the shaft 27 by a key 28 and is sealed by a secondary seal 29. The non-rotating continuous sealing ring 1 is pressed against the concentric seals lnym rings 6,7 and 8, the pressing member 30 via a spring 31.

Уплотнение работает следующим образом.Sealing works as follows.

При остановленном валу 27 герметизация уплотнения осуществляется стыком невращающегося сплошного уплотнительного кольца 1 и вращающихся концентрических уплотнительных колец 6, 7 и 8, которые прижимаются нажимным элементом 30 через пружину 31, а радиально расположенные конические полости 22 закрыты шариками 25 при помощи пружин 26.When the shaft 27 is stopped, the seal is sealed by the joint of a non-rotating continuous sealing ring 1 and rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8, which are pressed by the pressing element 30 through the spring 31, and the radially arranged conical cavities 22 are closed by balls 25 by means of springs 26.

При вращении вала 27 вращается втулка 9 с вращающимися концентрическими уплотнительными кольцами 6, 7 и 8 и радиальными коническими полостями 22. Уплотняемая среда пытается проникнуть через стык невращающегося сплошного уплотнительного кольца 1 и вращающихся концентрических уплотнительных колец 6, 7 и 8 наружу и попадает в образование ими и кольцевыми выступами 10 и 11 кольцевые канавки 20 и 21, далее через продольные каналы 23 и 24 уплотняемая среда попадает в радиально расположеные конические полости 22. Затем под действием центробежной силы уплотняемая среда давит на шарики 25, преодолевая упругость пружин 26, через образование щели выбрасывается обратно в уплотняемую полость. При уменьшении центробежной силы под действием упругой силы пружин 26 шарики 25 плотно закрывают радиально расположенные конические полости 22. Этим перекрывается обратное проникновение уплотняемой среды через радиально расположенные конические полости 22 и продольные каналы 23 и 24 в кольцевые канавки 20 и 21 и далее наружу.When the shaft 27 rotates, the sleeve 9 rotates with rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8 and radial conical cavities 22. The sealed medium tries to penetrate through the joint of the non-rotating continuous sealing ring 1 and the rotating concentric sealing rings 6, 7 and 8 outward and gets into their formation and annular protrusions 10 and 11, annular grooves 20 and 21, then through the longitudinal channels 23 and 24, the medium to be sealed enters the radially located conical cavities 22. Then, under the action of centrifugal force, the the pressed medium presses on the balls 25, overcoming the elasticity of the springs 26, through the formation of a gap is thrown back into the sealing cavity. When the centrifugal force decreases under the action of the elastic force of the springs 26, the balls 25 tightly close the radially arranged conical cavities 22. This blocks the reverse penetration of the medium being sealed through the radially arranged conical cavities 22 and longitudinal channels 23 and 24 into the annular grooves 20 and 21 and further outward.

Так как уплотняемая среда просачивается через участок стыка внутреннего концентрического уплотнительного кольца 8 и невращающегося сплошного уплотнительного кольца 1 в значительно меншем количестве, чем через участок внешних концентрических уплотнительных колец 6 и 7 и невращающегося сплошного уплотнительного кольца 1, то режим трения ближе к сухому, в результате чего износ на этом участке больший. Компенсация этого износа осуществляется за счет осевого перемещения внешних концентрических уплотнительных колец 6 и 7 без применения дополнительных уплотнительных колец.Since the medium being sealed seeps through the joint section of the inner concentric sealing ring 8 and the non-rotating continuous sealing ring 1 in a much smaller amount than through the section of the outer concentric sealing rings 6 and 7 and the non-rotating continuous sealing ring 1, the friction mode is closer to dry, as a result bringing more wear on this section. Compensation for this wear is due to the axial movement of the outer concentric sealing rings 6 and 7 without the use of additional sealing rings.

Таким образом, упрощается конструкция и изготовление торцового уплотнения, повышается его надежность и долговечность.Thus, the design and manufacture of the mechanical seal is simplified, its reliability and durability are increased.

Claims

A mechanical seal comprising a housing, a sleeve mounted on a shaft, rotating located in the sleeve and non-rotating located in the housing, sealing rings contacting each other on a flat friction surface, an annular groove connected by channels with radially arranged conical cavities that are made in the sleeve, and their tops are facing outward and communicated by them with a sealed cavity, characterized in that the rotating sealing ring is made of at least three concentrically arranged rings, located in the respective annular grooves of the sleeve and separated by protrusions so that trapping ring grooves are formed between them, connected by channels with radially arranged conical cavities, which are closed by balls by means of springs, while the inner rotating sealing ring is sealed and fixed in the sleeve motionlessly, and external - sealed in the radial direction and movable in the axial.