RU2318151C1 - Face seal - Google Patents
Face seal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318151C1 RU2318151C1 RU2006135162/06A RU2006135162A RU2318151C1 RU 2318151 C1 RU2318151 C1 RU 2318151C1 RU 2006135162/06 A RU2006135162/06 A RU 2006135162/06A RU 2006135162 A RU2006135162 A RU 2006135162A RU 2318151 C1 RU2318151 C1 RU 2318151C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bellows
- width
- corrugation
- spring
- mechanical seal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для торцового уплотнения, имеющего фторопластовый сильфон и работающего при высоком давлении и температуре.The invention relates to a sealing technique and can be used for mechanical seals having a PTFE bellows and operating at high pressure and temperature.
Известно торцовое уплотнение вала, уплотняющий подвижный контакт которого образован взаимодействующими по уплотнительному пояску элементами невращающегося и вращающегося узлов, один из которых подвижен в осевом направлении и состоит из кольца трения, закрепленного на одном конце фторопластового сильфона, который имеет пазы между гофрами, второй конец сильфона закреплен в корпусе или на валу, над сильфоном расположена пружина и защитная металлическая гильза, воспринимающая действие избыточного давления в сильфоне (см. Каталог фирмы Crane Packing Ltd, В5. 800А/8/77, с.5).A mechanical shaft seal is known, the sealing movable contact of which is formed by the elements of non-rotating and rotating assemblies interacting along the sealing belt, one of which is axially movable and consists of a friction ring fixed at one end of the fluoroplastic bellows, which has grooves between the corrugations, the second end of the bellows is fixed in the housing or on the shaft, above the bellows there is a spring and a protective metal sleeve that is sensitive to the overpressure in the bellows (see Cr catalog ane Packing Ltd, B5. 800A / 8/77, p. 5).
Недостатком данного уплотнения является то, что металлическая гильза препятствует радиальному и угловому отклонению сильфона, тем самым, снижая надежность работы торцового уплотнения.The disadvantage of this seal is that the metal sleeve prevents the radial and angular deflection of the bellows, thereby reducing the reliability of the mechanical seal.
Наиболее близким техническим решением является торцовое уплотнение вала, уплотняющий подвижный контакт которого образован взаимодействующими по уплотнительному пояску элементами невращающегося и вращающегося узлов, один из которых подвижен в осевом направлении и состоит из кольца трения, закрепленного на одном конце фторопластового сильфона, имеющего пазы между гофрами, выполненные прямоугольной формы с прямолинейными участками на вершине и впадине, второй конец сильфона закреплен в корпусе или на валу, над сильфоном расположены пружины и защитная металлическая гильза, воспринимающая действие избыточного давления в сильфоне (см. Каталог фирмы FLOWSERVE FSO 126 Rev 07/02 EUR).The closest technical solution is a mechanical shaft seal, the sealing movable contact of which is formed by the elements of non-rotating and rotating nodes interacting along the sealing belt, one of which is axially movable and consists of a friction ring fixed at one end of the fluoroplastic bellows having grooves between the corrugations made rectangular in shape with straight sections at the apex and trough, the second end of the bellows is fixed in the housing or on the shaft, above the bellows are located dinners and protective metal sleeve, the perceptive effect of overpressure in the bellows (see. FLOWSERVE FSO company directory 126 Rev 07/02 EUR).
Недостатком данного устройства является ненадежность конструкции уплотнения из-за большого шага гофра сильфона, одинаковой толщины вершины и впадины гофра сильфона, большой протяженности прямолинейных участков на вершине и впадине гофра, незначительного числа несущих стенок гофра сильфона, и, как следствие, необходимость введения металлической гильзы, которая в свою очередь препятствует радиальному перемещению и угловому изгибу сильфона.The disadvantage of this device is the unreliability of the design of the seal due to the large pitch of the bellows corrugation, the same thickness of the top and bottom of the bellows corrugation, the large length of the straight sections on the top and bottom of the corrugation, the small number of load-bearing walls of the bellows corrugation, and, as a result, the need for the introduction of a metal sleeve, which in turn prevents the radial movement and angular bending of the bellows.
Задачей изобретения является повышение надежности работы торцового уплотнения.The objective of the invention is to increase the reliability of the mechanical seal.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении технических характеристик, надежности работы торцового уплотнения и увеличения его срока службы.The technical result from the use of the invention is to increase the technical characteristics, reliability of the mechanical seal and increase its service life.
Указанный технический результат достигается тем, что пружина выполнена прорезной, при этом ширина пазов В пружины меньше ширины прямолинейного участка Б на вершине гофра сильфона, а ширина ее полки С больше ширины прямолинейного участка Б на вершине гофра сильфона, причем соотношение высоты рабочей части стенки гофра Н к ширине паза М между гофрами составляет 3,5-5,5.The specified technical result is achieved by the fact that the spring is slotted, while the width of the grooves B of the spring is less than the width of the straight section B at the top of the bellows corrugation, and the width of its shelf C is greater than the width of the straight section B at the top of the bellows corrugation, and the ratio of the height of the working part of the wall of the corrugation N to the width of the groove M between the corrugations is 3.5-5.5.
У торцового уплотнения вала ширина пазов В прорезной пружины составляет 0,3-0,8 ширины прямолинейного участка Б на вершине гофра сильфона. У сильфона толщина прямолинейного участка h при впадине гофра составляет не менее 1,3 толщины прямолинейного участка h1 на вершине гофра. Ширина полки С прорезной пружины составляет 1,1-1,5 ширины прямолинейного участка Б сильфона на вершине гофра. У сильфона ширина паза между гофрами М составляет менее двух толщин S стенки гофра.At the mechanical seal of the shaft, the width of the grooves B of the slotted spring is 0.3-0.8 of the width of the straight section B on the top of the bellows corrugation. For a bellows, the thickness of the rectilinear section h at the depression of the corrugation is at least 1.3 the thickness of the rectilinear section h 1 at the top of the corrugation. The width of the flange C of the slotted spring is 1.1-1.5 of the width of the rectilinear portion B of the bellows at the top of the corrugation. In a bellows, the width of the groove between the corrugations M is less than two thicknesses S of the corrugation wall.
Пружина может быть помещена в защитный чехол из тонкостенного полимерного материала.The spring can be placed in a protective cover made of thin-walled polymeric material.
На фиг.1 представлено продольное сечение торцового уплотнения.Figure 1 shows a longitudinal section of a mechanical seal.
На фиг.2 представлен продольный разрез прорезной пружины.Figure 2 presents a longitudinal section of a slotted spring.
На фиг.3 представлено продольное сечение сильфона.Figure 3 presents a longitudinal section of a bellows.
На фиг.4 представлен узел I фиг.1.Figure 4 presents the node I of figure 1.
В рассматриваемом примере подвижный в осевом направлении узел выполнен невращающимся. Однако очевидно, что данное техническое решение можно осуществить и в том случае, если сделать невращающийся узел вращающимся, а вращающийся - невращающимся. В рассматриваемом примере пружина расположена над сильфоном, а избыточное давление действует изнутри сильфона. В случае действия давления снаружи сильфона пружина располагается внутри сильфона.In the considered example, the axially movable assembly is made non-rotating. However, it is obvious that this technical solution can also be implemented if the non-rotating assembly is made rotating and the rotating assembly is non-rotating. In this example, the spring is located above the bellows, and the overpressure acts from the inside of the bellows. In the event of pressure acting outside the bellows, the spring is located inside the bellows.
Торцовое уплотнение состоит из корпуса 1, подвижный уплотняющий контакт которого образован по уплотнительному пояску 2 элементами вращающегося узла 3 и невращающегося узла 4, подвижного в осевом направлении. Невращающийся узел 4 состоит из кольца трения 5, закрепленного на одном конце фторопластового сильфона 6, который имеет пазы 7 (см. фиг.3) между стенками 8 гофр, которые имеют прямоугольную форму с прямолинейными участками 9 на вершине и прямолинейными участками 10 на впадине. Второй конец сильфона закреплен в корпусе 1. Над сильфоном расположена пружина 11. Пружина выполнена прорезной, при этом ширина пазов В пружины меньше ширины Б прямолинейного участка на вершине гофра сильфона (см. фиг.2). Ширина С полки 12 пружины больше ширины Б вершины гофра, причем соотношение высоты Н стенки 8 гофра к ширине М паза 7 между гофрами составляет 3,5-5,5 (см. таблицу). Сильфон имеет внутренний диаметр d и наружный диаметр D.The mechanical seal consists of a
У торцового уплотнения вала ширина В пазов прорезной пружины предпочтительно должна составлять 0,3-0,8 ширины Б прямолинейного участка на вершине гофра сильфона. У сильфона толщина h прямолинейного участка при впадине гофра составляет не менее 1,3 толщины h1 прямолинейного участка Б гофра на его вершине. Ширина полки f прорезной пружины выбирается исходя из заданной осевой жесткости. У сильфона ширина М паза между гофрами составляет менее двух толщин S стенки гофра.At the mechanical seal of the shaft, the width B of the grooves of the slotted spring should preferably be 0.3-0.8 of the width B of the straight section at the top of the bellows corrugation. In a bellows, the thickness h of the straight portion at the corrugation depression is at least 1.3 thickness h 1 of the straight portion B of the corrugation at its apex. The width of the flange f slotted spring is selected based on a given axial stiffness. In a bellows, the width M of the groove between the corrugations is less than two thicknesses S of the corrugation wall.
Пружина помещена в защитную оболочку 14 из тонкостенного полимерного материала (см. фиг.4).The spring is placed in a protective shell 14 of thin-walled polymeric material (see figure 4).
Ниже приведена таблица со сравнительными характеристиками торцовых уплотнений с сильфонами из фторопласта.Below is a table with comparative characteristics of mechanical seals with fluoroplastic bellows.
A11A10
A11
+100-75
+100
0,020.23
0.02
+200+20
+200
3,22,5-
3.2
С100UTD
C100
1,01.8
1,0
+200+25
+200
5,53,5-
5.5
Анализ конструкций сильфонов торцовых уплотнений различных фирм, приведенных выше в таблице, показывает, что соотношение К используется в диапазонах 2-3,2 и 7,0-10,0. В предлагаемой конструкции сильфона используется соотношение 3,5-5,5. Это соотношение выбрано с учетом оптимального сочетания прочности и жесткости сильфона. Если использовать соотношение менее 3,5 сильфон будет очень жестким и прочным, что приводит к высоким нагрузкам на концах сильфона и повышенному износу уплотнения. Если использовать соотношение более 5,5 сильфом становится очень мягким и не выдерживает высокое давление. Предлагаемое соотношение позволяет использовать уплотнение на значительно более высокие давления и подбирать заданное значение осевой жесткости уплотнения, что повышает долговечность и надежность уплотнения.Analysis of the designs of bellows mechanical seals of various companies listed above in the table shows that the ratio K is used in the ranges of 2-3.2 and 7.0-10.0. The proposed bellows design uses a ratio of 3.5-5.5. This ratio is selected taking into account the optimal combination of strength and rigidity of the bellows. If you use a ratio of less than 3.5, the bellows will be very stiff and strong, which leads to high loads at the ends of the bellows and increased wear of the seal. If you use a ratio of more than 5.5, the bellows becomes very soft and does not withstand high pressure. The proposed ratio allows the seal to be used at significantly higher pressures and to select a specified value of the axial stiffness of the seal, which increases the durability and reliability of the seal.
Ширина пазов В прорезной пружины выбирается от 0,3 до 0,8 ширины прямого участка Б на вершине гофра сильфона. В случае, если ширина В менее ширины 0,3 Б, возможно ее врезание в материал вершины 9 гофра сильфона. Если ширина В больше ширины 0,8Б, то возможно, что поверхности 9 сильфона будут совпадать с пазами В прорезной пружины, что повлечет за собой возможность выдавливания поверхностей 9 в зазор В, тем самым прорезная пружина перестает выполнять защитную функцию.The width of the grooves In the slotted spring is selected from 0.3 to 0.8 of the width of the straight section B at the top of the bellows corrugation. If the width B is less than the width of 0.3 B, it is possible to cut into the material of the
Как показали исследования напряжений материала сильфона, их величина на внутренней поверхности 10 больше напряжений на наружной поверхности 9 в 1,3-2,0 раза. Поэтому для равномерного распределения напряжений в материале сильфона необходимо увеличить толщину стенки h в 1,3-2,0 раза. Выбор величины соотношения зависит от величины внутреннего диаметра d сильфона.As shown by studies of the stresses of the material of the bellows, their value on the
Ширина С полки прорезной пружины выбирается из соотношения 1,5-2,5 от ширины прямоугольного участка Б вершины гофра. Это вызвано необходимостью перекрытия ширины Б и зазора М. Это позволяет предотвратить выдавливание внутреннего диаметра 10 гофры к наружному диаметру 9. В приведенном диапазоне происходит перекрытие участков Б и М на всей длине гофрированной части сильфона.The width C of the slotted spring shelf is selected from a ratio of 1.5-2.5 of the width of the rectangular portion B of the corrugation top. This is due to the need to overlap the width B and the gap M. This prevents squeezing the inner diameter of 10 corrugations to the
Величина М зазора между гофрами в рассматриваемой конструкции должна быть всегда менее 2S толщин стенки гофра.The value M of the gap between the corrugations in the structure under consideration should always be less than 2S of the corrugation wall thicknesses.
Торцовое уплотнение работает следующим образом.Mechanical seal operates as follows.
При работе торцового уплотнения радиальные, осевые и угловые перемещения воспринимаются невращающимся узлом 4. Основными рабочими элементами невращающегося узла являются полимерный сильфон 6 и прорезная пружина 11, которые компенсируют указанные выше биения.When the mechanical seal is operating, radial, axial and angular movements are perceived by the non-rotating unit 4. The main working elements of the non-rotating unit are the polymer bellows 6 and the slotted spring 11, which compensate for the above beats.
При действии рабочего давления внутри сильфона происходит равномерное распределение напряжений в материале гофре сильфона. Внутренняя часть гофра сильфона всегда нагружена больше его внешней части, в связи с этим увеличена толщина прямолинейного участка гофра у впадины и увеличено количество несущих стенок 8 гофра за счет уменьшения ширины М паза 7. Этим достигнут эффект самоармирования сильфона и увеличение выдерживаемого сильфоном давления. Введением прорезной пружины 11 достигнуто увеличение давления в несколько раз, что обусловлено отсутствием возможности вытеснения материала у впадины гофра в ширину М паза 7. Прорезная пружина в изобретении одновременно выполняет функцию защитной металлической гильзы у прототипа. Принципиальным отличием прототипа является возможность вытеснения материала у впадины гофра в зазор между металлической гильзой и корпусом, а на другом участке происходит необратимая деформация прямолинейных участков впадины гофра во внутреннюю поверхность защитной металлической гильзы, что в предлагаемом изобретении устранено.Under the action of the working pressure inside the bellows, a uniform distribution of stresses occurs in the material of the bellows corrugation. The inner part of the bellows corrugation is always loaded more than its external part, in connection with this, the thickness of the rectilinear section of the corrugation at the cavity is increased and the number of load-bearing walls of the 8 corrugations is increased by reducing the width M of the
Промышленная применимость очевидна. Торцовое уплотнение вала прошло опытную проверку в ООО НПЦ «Анод» и доказало свое преимущество по сравнению с прототипом.Industrial applicability is obvious. The mechanical shaft seal passed an experimental test at the Scientific and Production Center Anod LLC and proved its advantage over the prototype.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135162/06A RU2318151C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Face seal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006135162/06A RU2318151C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Face seal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2318151C1 true RU2318151C1 (en) | 2008-02-27 |
Family
ID=39279020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006135162/06A RU2318151C1 (en) | 2006-10-05 | 2006-10-05 | Face seal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2318151C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511845C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-04-10 | Евгений Николаевич Кашигин | Kashigin's separator of two media (versions) |
-
2006
- 2006-10-05 RU RU2006135162/06A patent/RU2318151C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Каталог фирмы FLOWSERVE FSO 126 Rev 07/02 EUR, 2002. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511845C2 (en) * | 2012-07-19 | 2014-04-10 | Евгений Николаевич Кашигин | Kashigin's separator of two media (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2527695B1 (en) | Sealed structure | |
EP2634442B1 (en) | Side rail for linear guide device and linear guide device | |
JP6017738B1 (en) | Sealing device | |
CA2373230A1 (en) | Shaft seal for a rotating machine | |
JP2011241914A (en) | Fluid pressure apparatus | |
KR101389627B1 (en) | Vacuum valve | |
RU2318151C1 (en) | Face seal | |
JP2007247643A (en) | Seal device for cylinder/piston device of piston vacuum pump | |
JP5772834B2 (en) | piston | |
US3046062A (en) | Resilient bushing or piston element | |
CN106895186B (en) | Diaphragm type corrugated pipe | |
JP5055247B2 (en) | Double structure bellows device | |
DK3180550T3 (en) | Sealing device with damping joints | |
JP5531386B2 (en) | Sealing system | |
KR20200139820A (en) | Seal device | |
WO2018180307A1 (en) | Arrangement structure for seal material | |
KR100496804B1 (en) | Complete piston | |
CN105822662B (en) | Cylinder roller bearing | |
JP2018048664A (en) | shock absorber | |
JP6238962B2 (en) | Improvements in shock absorbers | |
JP5531949B2 (en) | piston | |
US20230184332A1 (en) | Piston ring arrangement, piston compressor and method for sealing a compression chamber | |
CA1206840A (en) | Fluid drive means for a reciprocating motion | |
JP2007009971A (en) | Piston ring | |
JP2014190362A (en) | Seal structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101006 |