RU2614550C1

RU2614550C1 - Mechanical seal

Info

Publication number: RU2614550C1
Application number: RU2015142308A
Authority: RU
Inventors: Сергей Семенович Денисов; Сергей Григорьевич Просвиров; Николай Митрофанович Антоненко; Валерий Викторович Редкозубов; Александр Сергеевич Чалченко
Original assignee: Акционерное общество "ПАРМ-ГИНС"
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-03-28

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: mechanical seal parts with the outer cylindrical surface comprises a female sealable shaft housing which are installed paired bushings lapped each other in the axial direction along the inclined end surfaces, the angle of inclination which is greater than the angle of friction, and preloaded against the sealing surface in opposite directions while deployed one pair relative to the other at an angle of 180°/n, where n - the number of pairs.

EFFECT: invention simplifies the design and improves the tightness of the mechanical seal.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области нефтяного машиностроения, и может быть использовано в поршневых и плунжерных насосах, предназначенных для перекачивания различного рода жидких сред, в том числе при бурении нефтяных и газовых скважин и добыче из них нефти и конденсата.The invention relates to the field of engineering, mainly to the field of petroleum engineering, and can be used in piston and plunger pumps designed for pumping various kinds of liquid media, including the drilling of oil and gas wells and the extraction of oil and condensate from them.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является механическое уплотнение, содержащее притертые одно к другому и прижимаемые к уплотняемым поверхностям этих элементов в противоположных направлениях эксцентричные кольца из антифрикционного материала, которые расположены в упругой обойме, см. а.с. СССР 391315. В таком уплотнении ввиду неопределенности углового смещения пар колец возможно повышенное перетекание среды, находящейся под более высоким давлением, в зону пониженного давления, что снижает герметичность и надежность уплотнения в целом. В случае применения уплотнения с несколькими парами эксцентричных колец возникает необходимость в фиксации взаимного положения, что значительно усложняет уплотнение. При длительной эксплуатации упругие элементы механического уплотнения перестают быть эластичными (коксуются), что неизбежно приводит к утечкам.The closest technical solution (prototype) is a mechanical seal containing eccentric rings made of antifriction material that are lapped one against the other and pressed against the sealing surfaces of these elements in opposite directions, see a.c. USSR 391315. In such a seal, due to the uncertainty of the angular displacement of the pair of rings, an increased flow of the medium under higher pressure into the zone of reduced pressure is possible, which reduces the tightness and reliability of the seal as a whole. In the case of using a seal with several pairs of eccentric rings, it becomes necessary to fix the relative position, which greatly complicates the seal. During prolonged use, the elastic elements of the mechanical seal cease to be elastic (coke), which inevitably leads to leaks.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, увеличение срока службы и герметичности механического уплотнения и, следовательно, улучшение его работы.The aim of the invention is to simplify the design, increase the service life and tightness of the mechanical seal and, therefore, improve its performance.

Указанная цель достигается за счет того, что в механическом уплотнении, содержащем охватывающий уплотняемый вал корпус, в котором установлены парные втулки, притертые друг к другу в осевом направлении по наклонным торцевым поверхностям, угол наклона которых больше, чем угол трения, и поджатые к уплотняемым поверхностям в противоположных направлениях, при этом пары развернуты одна относительно другой на угол 180/n, где n - число пар.This goal is achieved due to the fact that in a mechanical seal containing a housing enclosing the shaft to be sealed, in which there are paired bushings, axially rubbed against each other along inclined end surfaces, the inclination angle of which is greater than the friction angle, and drawn to the sealing surfaces in opposite directions, while the pairs are rotated one relative to the other at an angle of 180 / n, where n is the number of pairs.

На фиг. 1 представлен продольный разрез механического уплотнения.In FIG. 1 shows a longitudinal section through a mechanical seal.

На фиг. 2 представлен поперечный разрез по А-А на фиг. 1.In FIG. 2 is a cross-sectional view along AA in FIG. one.

На фиг. 3 представлен поперечный разрез по Б-Б на фиг. 1.In FIG. 3 is a cross-sectional view along BB in FIG. one.

Механическое уплотнение содержит охватывающий уплотняемый вал (шток) 1 корпус 2 с установленными в нем, по крайней мере, двумя парами втулок 3 и 4, 5 и 6, выполненных из металла и развернутых одна относительно другой на угол 180°/n, где n - число пар.The mechanical seal contains a female shaft (rod) 1 enclosing the housing 2 with at least two pairs of bushings 3 and 4, 5 and 6 installed in it, made of metal and rotated one relative to the other at an angle of 180 ° / n, where n - number of pairs

Или механическое уплотнение собирается из блоков, причем каждый блок состоит из корпуса 2 и двух пар втулок 3 и 4, 5 и 6, развернутых одна относительно другой на угол 90°, а сами блоки размещаются на валу 1 последовательно и развернуты один относительно другого на угол 90°/m, где m - число блоков.Or a mechanical seal is assembled from blocks, each block consisting of a housing 2 and two pairs of bushings 3 and 4, 5 and 6, rotated one relative to another at an angle of 90 °, and the blocks themselves are placed on shaft 1 in series and rotated one relative to the other at an angle 90 ° / m, where m is the number of blocks.

Все втулки выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями, при этом внутренние сопрягаемые торцевые поверхности каждой пары втулок выполнены наклонными, причем угол их наклона больше, чем угол трения.All bushings are made with concentric cylindrical surfaces, while the inner mating end surfaces of each pair of bushings are made inclined, and their angle of inclination is greater than the angle of friction.

Втулки выполнены таким образом, что их внутренний диаметр превышает диаметр вала 1, а наружный диаметр меньше диаметра уплотняемой поверхности корпуса 2. Для лучшего притирания втулки выполнены с проточками по наружному диаметру, в которые вставлены кольца из эластичного материала.The bushings are made in such a way that their inner diameter exceeds the diameter of the shaft 1, and the outer diameter is less than the diameter of the sealing surface of the housing 2. For better grinding, the sleeves are made with grooves along the outer diameter, into which rings of elastic material are inserted.

Механическое уплотнение работает следующим образом. От перепада, возникающего между полостями высокого и низкого давления, втулки перемещаются вдоль и перпендикулярно оси по торцевым наклонным поверхностям, прижимаясь к валу и к внутренней поверхности корпуса, причем зазор между внутренней цилиндрической поверхностью втулок и наружной цилиндрической поверхностью вала меньше, чем зазор между наружной цилиндрической поверхностью втулок и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса.Mechanical seal operates as follows. From the difference arising between the cavities of high and low pressure, the bushings move along and perpendicular to the axis along the end inclined surfaces, pressing against the shaft and to the inner surface of the housing, and the gap between the inner cylindrical surface of the bushings and the outer cylindrical surface of the shaft is smaller than the gap between the outer cylindrical the surface of the bushings and the inner cylindrical surface of the housing.

При этом втулки одной пары охватывают вал с противоположных сторон, организуя лабиринт зазоров между внутренней поверхностью втулок и наружной поверхностью вала. Разворачивая следующую пару втулок по отношению к предыдущей паре на угол 90°, можно практически полностью перекрыть максимальный зазор лабиринта.In this case, the bushings of one pair cover the shaft from opposite sides, organizing a maze of gaps between the inner surface of the bushings and the outer surface of the shaft. By turning the next pair of bushings in relation to the previous pair at an angle of 90 °, you can almost completely close the maximum gap of the maze.

В итоге такой блок из двух пар втулок позволит получить достаточно большое сопротивление в лабиринте и минимальные утечки.As a result, such a block of two pairs of bushings will allow to obtain a sufficiently large resistance in the maze and minimal leakage.

Износ втулок будет компенсироваться за счет того, что они выполнены с наклонными торцевыми поверхностями, что обеспечивает постоянное плотное соприкосновение, по крайней мере, половины внутренней поверхности кругового сектора втулки и наружной поверхности вала.The wear of the bushings will be compensated by the fact that they are made with inclined end surfaces, which ensures constant tight contact of at least half of the inner surface of the circular sector of the sleeve and the outer surface of the shaft.

Claims

1. A mechanical shaft seal, comprising a housing enclosing the shaft to be sealed, in which there are paired bushings that are axially rubbed against each other along inclined end surfaces whose inclination angle is greater than the friction angle and pressed against the sealing surfaces in opposite directions, the pairs are rotated one relative to the other at an angle of 180 ° / n, where n is the number of pairs.

2. The mechanical seal according to claim 1, characterized in that it is assembled from blocks placed on the shaft sequentially and rotated one relative to the other at an angle of 90 ° / m, where m is the number of blocks, each block consisting of a housing in which two pairs of bushings deployed one relative to the other at an angle of 90 °.