RU2561815C1

RU2561815C1 - End seal of rotary shaft

Info

Publication number: RU2561815C1
Application number: RU2014116780/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Дидов; Виктор Дмитриевич Сергеев
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2015-09-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: end seal of rotary shaft contains a seat with hole, through which the shaft passes with possibility of rotation, sealing ring installed with possibility of its reciprocative movement along the shaft, elastic O-ring, and device ensuring the O-ring reciprocative movement along the shaft. The elastic O-ring is installed in ring groove made on the hole wall of the sealing ring. The sealing ring is made out of the material with high magnetic permeability, for example, alloy 48"КНФ". To the end face of the seat a ring out of antifriction non-magnetic material is glued. Device ensuring the sealing ring reciprocative movement along the shaft is made out of magnetic material, in form of the ring enclosing the ring out of the antifriction non-magnetic material, its thickness exceeds thickness of the magnetic ring. The seat is installed in the casing of the said machinery and is sealed against the liquid leaks from the chamber by the elastic sealing ring.

EFFECT: improving reliability of the seal and simplifying the design.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в качестве уплотнения вращающихся валов различных механизмов.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a seal for rotating shafts of various mechanisms.

Известно торцевое уплотнение вращающегося вала, 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 (см. патент РФ №2118729, МПК F16J 15/34, 1998).A mechanical seal of a rotating shaft is known, comprising a housing, a sleeve, a shaft, rotating and non-rotating sealing rings contacting each other on a flat friction surface, and on the friction surface of the rotating ring an annular groove is made, connected by channels with radially arranged conical cavities, on an external portion of the working surface of the rotating ring, an additional annular groove is made in which an additional ring spring-loaded in the axial direction is mounted. Radial cavities made in the sleeve are turned outward by their vertices and communicated by them with a sealed cavity, which are separated by balls by means of leaf springs (see RF patent No. 21118729, IPC F16J 15/34, 1998).

Основным недостатком известного торцевого 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 уменьшается 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.

Известно также торцевое уплотнение вращающегося вала, наиболее близкое по своей технической сущности к предлагаемому, содержащее седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала (см. патент РФ №4350, МПК F16J 15/34, 1995).The mechanical seal of the rotating shaft is also known, which is closest in technical essence to the proposed one, containing a saddle with an opening through which the shaft is rotated, a sealing ring installed with the possibility of reciprocating movement along the shaft, an elastic ring seal and means for imparting a reciprocating translational movement of the sealing ring along the shaft (see RF patent No. 4350, IPC F16J 15/34, 1995).

Недостатком известного торцевого уплотнения является сложность конструкции и изготовления.A disadvantage of the known mechanical seal is the complexity of the design and manufacture.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение надежности работы уплотнения, упрощение конструкции.The task to which the proposed technical solution is aimed is to increase the reliability of the seal, simplifying the design.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции, повышении надежности уплотнения.The technical result that is achieved when solving the problem is expressed in simplifying the design, increasing the reliability of the seal.

Поставленная задача решается тем, что торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее седло с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал, уплотнительное кольцо, установленное с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала, эластичное кольцевое уплотнение и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала, отличающееся тем, что эластичное кольцевое уплотнение зафиксировано в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца, выполненного из материала с высокой магнитной проницаемостью, при этом на поверхности седла зафиксировано кольцо из антифрикционного немагнитного материала, при этом средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, предпочтительно в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца.The problem is solved in that the mechanical seal of the rotating shaft, containing a saddle with an opening through which the shaft is rotatably passed, an o-ring mounted with the possibility of reciprocating movement along the shaft, an elastic ring seal and means for imparting a reciprocating movement of the sealing ring along shaft, characterized in that the elastic ring seal is fixed in the annular groove made on the wall of the holes of the sealing ring, you filled with a material with high magnetic permeability, while on the surface of the seat a ring of antifriction non-magnetic material is fixed, while the means of imparting reciprocation to the sealing ring along the shaft is made of magnetic material, preferably in the form of a ring covering a ring of antifriction non-magnetic material, thickness which is more than the thickness of the magnetic ring.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and the essential features of the prototype and analogues indicates its compliance with the criterion of "novelty."

При этом существенные признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.In this case, the essential features of the characterizing part of the claims solve the following functional tasks.

Признак «…эластичное кольцевое уплотнение зафиксировано в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца» позволяет разместить уплотнительное кольцо между валом и уплотнительным кольцом, исключить утечки в зазоре, образованном этими деталями, обеспечить возможность осевого перемещения уплотнительного кольца по валу, обеспечивает передачу крутящего момента от вала уплотнительному кольцу и его вращение вместе с валом.The sign "... an elastic O-ring is fixed in the annular groove made on the wall of the opening of the O-ring" allows you to place the O-ring between the shaft and the O-ring, to prevent leaks in the gap formed by these parts, to allow axial movement of the O-ring on the shaft, provides torque transmission from the shaft to the o-ring and its rotation together with the shaft.

Признак, указывающий, что уплотнительное кольцо выполнено «из материала с высокой магнитной проницаемостью», обеспечивает возникновение силы притяжения между уплотнительным кольцом и постоянным магнитом.A sign indicating that the o-ring is made of “material with high magnetic permeability” provides the occurrence of an attractive force between the o-ring and the permanent magnet.

Признак «…на поверхности седла зафиксировано кольцо из антифрикционного немагнитного материала…» способствует уменьшению трения между уплотнительным кольцом и антифрикционным немагнитным материалом, снижает коэффициент трения и износ.The sign “... a ring of antifriction non-magnetic material is fixed on the surface of the seat ...” helps to reduce friction between the sealing ring and antifriction non-magnetic material, reduces the coefficient of friction and wear.

Признаки «…средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу вдоль вала выполнено из магнитного материала, предпочтительно в виде кольца, охватывающего кольцо из антифрикционного немагнитного материала, толщина которого больше толщины магнитного кольца…» обеспечивают возникновение силы притяжения между уплотнительным кольцом и постоянным магнитом, прижимают уплотнительное кольцо к кольцу из антифрикционного материала, обеспечивают надежное уплотнение зазора между уплотнительным кольцом и кольцом из антифрикционного материала.The signs "... the means of imparting reciprocating movement to the sealing ring along the shaft is made of magnetic material, preferably in the form of a ring covering a ring of anti-friction non-magnetic material, the thickness of which is greater than the thickness of the magnetic ring ..." provide the occurrence of an attractive force between the sealing ring and the permanent magnet, press the sealing ring to the ring of antifriction material, provide reliable sealing of the gap between the sealing ring and the ring from antifriction material.

На чертеже показан продольный разрез торцевого уплотнения вращающегося вала по оси вращения.The drawing shows a longitudinal section of the mechanical seal of a rotating shaft along the axis of rotation.

На чертеже показаны седло 1 с отверстием, вал 2, уплотнительное кольцо 3, эластичное кольцевое уплотнение 4, кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала, кольцо 6 из магнитного материала, корпус 7, уплотнительное кольцо 8 седла 1, камера 9 уплотнения жидкости, камера 10 с атмосферным давлением.The drawing shows a saddle 1 with an aperture, a shaft 2, an o-ring 3, an elastic ring seal 4, a ring 5 of antifriction non-magnetic material, a ring 6 of magnetic material, a housing 7, an o-ring 8 of the saddle 1, a fluid compaction chamber 9, a 10 s chamber atmospheric pressure.

Торцевое уплотнение вращающегося вала содержит седло 1 с отверстием, через которое с возможностью вращения пропущен вал 2, уплотнительное кольцо 3, установленное с возможностью его возвратно-поступательного перемещения вдоль вала 2, эластичное кольцевое уплотнение 4 и средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу 3 вдоль вала 2.The mechanical seal of the rotating shaft contains a seat 1 with an opening through which the shaft 2 is rotated, a sealing ring 3 installed with the possibility of its reciprocating movement along the shaft 2, an elastic ring seal 4 and means for imparting a reciprocating movement of the sealing ring 3 along shaft 2.

Эластичное кольцевое уплотнение 4 установлено в кольцевом желобке, выполненном на стенке отверстия уплотнительного кольца 3. Уплотнительное кольцо 3 выполнено из материала с высокой магнитной проницаемостью, например из сплава 48КНФ. К торцевой поверхности седла 1 приклеено кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала. Средство придания возвратно-поступательного перемещения уплотнительному кольцу 3 вдоль вала 2 выполнено из магнитного материала, в виде кольца 6, которое приклеено к торцу седла 1, причем толщина этого кольца 6 меньше толщины кольца 5 на величину износа уплотнения за время эксплуатации торцевого уплотнения. Седло 1 установлено в корпусе 7 заявляемого механизма и уплотнено от протечек жидкости из камеры 9 эластичным уплотнительным кольцом 8.An elastic O-ring 4 is installed in an annular groove made on the wall of the opening of the O-ring 3. The O-ring 3 is made of a material with high magnetic permeability, for example, 48KNF alloy. A ring 5 of anti-friction non-magnetic material is glued to the end surface of the seat 1. The means of reciprocating the sealing ring 3 along the shaft 2 is made of magnetic material, in the form of a ring 6, which is glued to the end face of the seat 1, and the thickness of this ring 6 is less than the thickness of the ring 5 by the amount of seal wear during the operation of the mechanical seal. The saddle 1 is installed in the housing 7 of the claimed mechanism and is sealed against leakage of liquid from the chamber 9 by an elastic sealing ring 8.

Работает торцевое уплотнение вращающегося вала следующим образом. При неподвижном вале 2 сила притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала герметизирует торцевую контактную поверхность между кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и уплотнительным кольцом 3. При вращении вала 2 и уплотнительного кольца 3 уплотнительное кольцо 3 и кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала расходятся, и жидкость из камеры 9 поступает через микронеровности в торцевой зазор между этими кольцами. Во время работы механизма давление в смазочной пленке растет. Усилие притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала должно быть достаточным, чтобы избежать значительной утечки жидкости из камеры 9. Однако если это усилие будет чрезмерным, то это приведет к исчезновению пленки между уплотнительным кольцом 3 и кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и, следовательно, к значительному износу поверхностей.The mechanical seal of the rotating shaft operates as follows. When the shaft 2 is stationary, the attractive force between the ferromagnetic sealing ring 3 and the ring 6 made of magnetic material seals the end contact surface between the ring 5 of antifriction non-magnetic material and the sealing ring 3. When the shaft 2 and the sealing ring 3 rotate, the sealing ring 3 and the ring 5 are made of antifriction non-magnetic material diverge, and the liquid from the chamber 9 enters through microroughnesses in the end gap between these rings. During operation of the mechanism, the pressure in the lubricating film increases. The force of attraction between the ferromagnetic sealing ring 3 and the ring 6 of magnetic material should be sufficient to avoid significant leakage of fluid from the chamber 9. However, if this force is excessive, this will lead to the disappearance of the film between the sealing ring 3 and the ring 5 of antifriction non-magnetic material and, consequently, to significant wear of surfaces.

Claims

The mechanical seal of a rotating shaft, comprising a saddle with an opening through which the shaft is rotatably passed, an o-ring mounted for reciprocating movement along the shaft, an elastic ring seal and means for imparting a reciprocating movement to the sealing ring along the shaft, characterized in that the elastic O-ring is fixed in the annular groove made on the wall of the opening of the O-ring made of high magnet material permeability, while on the surface of the saddle a ring of antifriction non-magnetic material is fixed, while the means of imparting reciprocation to the sealing ring along the shaft is made of magnetic material, preferably in the form of a ring covering a ring of antifriction non-magnetic material, the thickness of which is greater than the thickness of the magnetic ring .