RU2679291C1 - Mechanical seal - Google Patents

Mechanical seal Download PDF

Info

Publication number
RU2679291C1
RU2679291C1 RU2018108970A RU2018108970A RU2679291C1 RU 2679291 C1 RU2679291 C1 RU 2679291C1 RU 2018108970 A RU2018108970 A RU 2018108970A RU 2018108970 A RU2018108970 A RU 2018108970A RU 2679291 C1 RU2679291 C1 RU 2679291C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rings
sealing
cage
cylinder
spring
Prior art date
Application number
RU2018108970A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мухтар Зуфарович Валитов
Роберт Загитович Нургалиев
Голия Ильдусовна Бикбулатова
Original Assignee
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" filed Critical Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт"
Priority to RU2018108970A priority Critical patent/RU2679291C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2679291C1 publication Critical patent/RU2679291C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/56Other sealings for reciprocating rods

Abstract

FIELD: sealing equipment.SUBSTANCE: invention relates to a sealing technique, in particular to mechanical seals intended for installation on hydraulic and pneumatic machines and devices, the working bodies of which perform a rotational and/or reciprocating motion. Mechanical seal of the shaft, or the plunger, or the stem, or the cylinder of the machine contains mounted in the cage with alternating sealing rings and discs between the two supports, ground to each other along the ends and pressed against the sealing surfaces by an elastic element. On the outer or inner surface of the yoke are made, in return for the rings, the mounting necks or eccentric bores, eccentric about the axis of the sealing surface, and the sealing rings are made with concentric cylindrical surfaces and are located on the mentioned necks or in the bores. Diameter of the seating surface of the disks on the holder is greater or less than the diameter of the neck or boring by the amount of double eccentricity, and the height is greater than the height of the rings. At the cage surface mating with each ring, at least one blind recess is made, on the end surface of the rings there are blind recesses with the possibility of forming with the recess of the cage a continuous deaf groove on the ends of the previously deformed spring placed in it. Cage can be made in the form of a sleeve with a collar, responsively made sealing surface, while the upper disk is designed to interact with the stop.EFFECT: invention improves the tightness of the mechanical seal.6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к механическим уплотнениям, предназначенным для установки на гидравлические и пневматические машины и устройства, рабочие органы которых совершают вращательное и/или возвратно-поступательное движение.The invention relates to a sealing technique, in particular to mechanical seals intended for installation on hydraulic and pneumatic machines and devices whose working bodies rotate and / or reciprocate.

Известно уплотнение вала или штока или цилиндра, содержащее прижатые в осевом направлении друг другу и поджатые к уплотняемым поверхностям цилиндра, штока или вала этих элементов в противоположных направлениях эксцентричные уплотнительные кольца, расположенные в упругой обойме (см. А.с. СССР №391315, кл. F16J 15/26, 1973).A seal of a shaft or rod or cylinder is known, containing eccentric sealing rings located in an elastic cage (see A.S. USSR No. 391315, cells, pressed axially against each other and pressed against the sealing surfaces of the cylinder, rod or shaft of these elements in opposite directions) F16J 15/26, 1973).

В известном устройстве ввиду неопределенности углового смещения пар колец возможно расположение элементов с образованием зазоров между ними и уплотняемой поверхностью. Это приводит к увеличению утечек через уплотнение.In the known device, due to the uncertainty of the angular displacement of the pairs of rings, it is possible to arrange elements with the formation of gaps between them and the sealing surface. This leads to increased leakage through the seal.

Известно механическое уплотнение вала, или штока и плунжера, или цилиндра машины, содержащее установленные в обойме между упорами, притертые друг к другу по торцам уплотнительные кольца, и поджатые к уплотняемым поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях, при этом на наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты (шейки) или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены концентричными с цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах (шейках) или в расточках (см. Пат. РФ №2037077, МКП F16J 15/26, опубл. 09.06.1995).A mechanical seal is known for a shaft, or a rod and a plunger, or a cylinder of a machine, comprising sealing rings installed in a cage between the stops, rubbed against each other at the ends, and pressed against the sealing surfaces by an elastic cage in opposite directions, while on the outer or inner surface of the elastic cage eccentrically arranged collars (necks) or respectively eccentrically located bores are made, and o-rings are made concentric with cylindrical surfaces and located s on the mentioned collars (necks) or in borings (see Pat. RF No. 2037077, MKP F16J 15/26, publ. 09.06.1995).

Эксцентричное расположение уплотнительных колец на упругой обойме позволяет практически полностью исключить зазор между уплотняемой поверхностью и кольцами, а также компенсировать их износ в радиальном направлении поджатием упругой обоймой.The eccentric arrangement of the sealing rings on the elastic cage makes it possible to almost completely eliminate the gap between the sealing surface and the rings, as well as to compensate for their wear in the radial direction by compressing the elastic cage.

Недостатком известного устройства является значительные габариты уплотнения в диаметральном направлении вследствие расположения между уплотнительными кольцами и корпусом гидравлической машины или корпусом поршня упругого элемента, выполненного в виде патрубка.A disadvantage of the known device is the significant dimensions of the seal in the diametrical direction due to the location between the sealing rings and the housing of the hydraulic machine or the piston body of the elastic element, made in the form of a pipe.

Технический результат достигается тем, что в механическом уплотнении вала, или плунжера, или штока, или цилиндра машины, содержащем установленные в обойме уплотнительные кольца между двумя опорами, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотняемым поверхностям упругим элементом, на наружной или внутренней поверхности обоймы выполнены, ответно кольцам, эксцентричные относительно оси уплотняемой поверхности посадочные шейки или эксцентричные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых шейках или в расточках, согласно техническому решению, между уплотнительными кольцами установлены диски, диаметр посадочной поверхности которых на обойму больше или меньше диаметра шейки или расточки на величину удвоенного эксцентриситета, а высота - больше высоты колец, внутренние отверстия колец выполнены с эксцентриситетом, при этом на сопрягаемой с кольцом поверхности обоймы выполнено как минимум одно глухое углубление, на торцевой поверхности колец выполнены глухие углубления с возможностью образования с углублением обоймы сплошного глухого по торцам паза с размещенной в нем предварительно деформированной пружины.The technical result is achieved by the fact that in the mechanical seal of the shaft, or plunger, or rod, or cylinder of the machine, containing the sealing rings installed in the cage between the two supports, rubbed against each other at the ends and pressed against the sealing surfaces by an elastic element, on the outer or inner surface cages are made, in response to rings, eccentric landing rings or eccentric bores relative to the axis of the sealing surface, and o-rings are made with concentric cylindrical surfaces according to the technical solution, disks are installed between the sealing rings, the diameter of the seating surface of which is more than or less than the diameter of the neck or bore by an amount of double eccentricity, and the height is greater than the height of the rings, the inner holes of the rings are made with eccentricity, at the same time, at least one blind recess is made on the surface of the ring mating with the ring; blind recesses are made on the end surface of the rings with the possibility of reversal mations holder with a recess for the continuous blind groove with the ends disposed therein previously deformed springs.

Обойма выполнена в виде втулки с буртом, ответно выполненным уплотняемой поверхности, при этом верхний диск выполнен с возможностью взаимодействия с упором.The cage is made in the form of a sleeve with a shoulder, reciprocally made of the sealing surface, while the upper disk is made with the possibility of interaction with the focus.

Образующие поверхности углублений обоймы и колец выполнены параллельными с образованием острого угла с радиусом цилиндра и размещением в пазах предварительно поджатой пружины сжатия.The forming surfaces of the hollows of the cage and rings are made parallel with the formation of an acute angle with the radius of the cylinder and the placement in the grooves of a pre-pressed compression spring.

Пружина выполнена в виде предварительно деформированного изогнутого стержня.The spring is made in the form of a pre-deformed curved rod.

На сопрягаемой с каждым кольцом поверхности обоймы выполнена кольцевая канавка, а в кольцах, ответно канавкам - кольцевые проточки с образованием кольцевого пространства с размещенной витой пружиной кручения.An annular groove is made on the surface of the holder mating with each ring, and annular grooves are formed in the rings corresponding to the grooves with the formation of an annular space with a twisted torsion spring placed.

Углубления в обойме и кольцах выполнены с одновременным образованием сплошного глухого по торцам паза и взаимодействия боковых поверхностей колец с уплотняемой поверхностью.The recesses in the ferrule and rings are made with the simultaneous formation of a solid groove at the ends of the groove and the interaction of the side surfaces of the rings with the sealing surface.

Конструкция механического уплотнения поясняется чертежом.The design of the mechanical seal is illustrated in the drawing.

На фиг. 1 представлена схема скважинного погружного насоса с предлагаемым уплотнением поршня;In FIG. 1 is a diagram of a borehole submersible pump with the proposed piston seal;

На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;In FIG. 2 is a section AA in FIG. one;

На фиг. 3 - вариант исполнения уплотнения с пружинами сжатия;In FIG. 3 - embodiment of the seal with compression springs;

На фиг. 4 - вариант исполнения механического уплотнения с витыми пружинами кручения;In FIG. 4 - embodiment of a mechanical seal with twisted torsion springs;

На фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 4;In FIG. 5 is a section BB in FIG. four;

На фиг. 6 представлена схема цилиндрового насоса двустороннего действия с предлагаемыми уплотнениями поршня и штока.In FIG. 6 is a diagram of a double-acting cylinder pump with the proposed piston and rod seals.

Механическое уплотнение, например скважинного погружного насоса, содержит установленные в сердечнике 1 или обойме поршня 2 эксцентрично относительно оси обоймы 1 и цилиндра 3 уплотнительные кольца 4, 5, 6 и 7. Между указанными кольцами 4-7, и над крайним верхним кольцом 7 установлены, притертые к торцам смежных уплотнительных колец, нажимные диски 8-11. Нижнее кольцо 4 взаимодействует с буртом 12 сердечника 1.A mechanical seal, for example a borehole submersible pump, contains o-rings 4, 5, 6 and 7 installed in the core 1 or in the piston holder 2 eccentrically relative to the axis of the holder 1 and cylinder 3, between these rings 4-7, and above the extreme upper ring 7, ground to the ends of adjacent o-rings, pressure plates 8-11. The lower ring 4 interacts with the shoulder 12 of the core 1.

Посадочные поверхности (на фиг. не указаны) сердечника 1 для установки уплотнительных колец 4-7 выполнены в виде буртов или шеек (на фиг. не указаны) с эксцентриситетом «е» (фиг. 2) относительно оси цилиндра 3 с одинаковым угловым расстоянием между радиальными прямыми, проходящими через оси цилиндра 3 и колец 4-7. Если число колец n, то угловое расстояние между указанными радиальными прямыми равно 360/n. Внутреннее цилиндрическое отверстие колец 4-7 выполнено также с эксцентриситетом «е». Наружный диаметр колец 4-7 равно диаметру цилиндра 3.The seating surfaces (not shown in FIG.) Of the core 1 for installing the sealing rings 4-7 are made in the form of collars or necks (not shown in FIG.) With an eccentricity “e” (FIG. 2) relative to the axis of the cylinder 3 with the same angular distance between radial lines passing through the axis of the cylinder 3 and rings 4-7. If the number of rings is n, then the angular distance between the indicated radial lines is 360 / n. The inner cylindrical hole of the rings 4-7 is also made with an eccentricity "e". The outer diameter of the rings 4-7 is equal to the diameter of the cylinder 3.

Внутренний диаметр нажимных дисков 8-11 больше внутреннего диаметра колец 4-7 и шеек (на фиг. не указаны) не менее чем на величину удвоенного эксцентриситета «е», т.е dп>dy+2e (где dп, dy -соответственно внутренние диаметры нажимных и уплотнительных колец).The inner diameter of the pressure plates 8-11 is larger than the inner diameter of the rings 4-7 and necks (not shown in FIG.) By at least twice the eccentricity “e”, that is, d p > d y + 2e (where d p , d y, respectively, the internal diameters of the pressure and sealing rings).

В обойме 1 поршня 2, на верхней части посадочной поверхности уплотнительных колец 4-7 выполнены, например, глухие радиальные углубления 13. В верхней части колец 4-7, на торцах выполнены радиальные или под углом к радиусу колец глухие углубления 14, открытые со стороны посадочной поверхности к обойме 1. Углубления 13 и 14 выполнены с возможностью образования единого паза 15. В пазах 15 установлены ответно им выполненные предварительно деформированные пружины 16 с обеспечением прижатия боковой поверхности колец 4-7 к уплотняемой поверхности цилиндра 3. Углубления 13 и 14 могут быть выполнены с одновременным образованием единого паза 15 и взаимодействия боковой поверхности колец с уплотняемой поверхностью цилиндра 3.In the holder 1 of the piston 2, for example, blind radial recesses 13 are made on the upper part of the seating surface of the sealing rings 4-7. In the upper part of the rings 4-7, blind recesses 14 are open radially or at an angle to the radius of the rings, open from the side the seating surface to the clip 1. The recesses 13 and 14 are configured to form a single groove 15. In the grooves 15, preformed deformed springs 16 are mounted reciprocally with them to ensure that the lateral surface of the rings 4-7 is pressed against the sealing surface of the cylinder 3. The recesses 13 and 14 can be performed with the simultaneous formation of a single groove 15 and the interaction of the lateral surface of the rings with the sealing surface of the cylinder 3.

Верхний нажимной диск 11 может быть зафиксирован, например, при помощи пружинного разрезного кольца 17, которое может быть выполнено также пружинным в осевом направлении.The upper pressure disk 11 can be fixed, for example, using a spring split ring 17, which can also be made spring in the axial direction.

Кольца 4-7 могут быть оснащены, например, радиальными уплотнительными элементами 18-21, а сердечник 1 поршня 2 может быть выполнен с центральным сквозным отверстием 22 с установленным нагнетательным клапаном 23, выполненным, например, в виде шарика, и седлом 24. В нижней части цилиндра 2 установлен всасывающий клапан 25.The rings 4-7 can be equipped, for example, with radial sealing elements 18-21, and the core 1 of the piston 2 can be made with a central through hole 22 with an installed discharge valve 23, made, for example, in the form of a ball, and a seat 24. In the lower part of cylinder 2, a suction valve 25 is installed.

Поршень в верхней части соединен с приводом (на фиг. не показан) посредством колонны штанг 26.The piston in the upper part is connected to the actuator (not shown in FIG.) By means of a rod string 26.

Поршень 2 установлен в цилиндре 3 с образованием рабочей полости 27, которая через нагнетательный клапан 23, сквозное отверстие 22 может быть соединена с нагнетательной полостью 28.The piston 2 is installed in the cylinder 3 with the formation of the working cavity 27, which through the discharge valve 23, the through hole 22 can be connected to the discharge cavity 28.

Образующие поверхности углублений 13 (фиг. 3) обоймы 1 и углублений 14 колец 4-7 могут быть выполнены параллельными с образованием острого угла а с радиусом цилиндра. В пазах 15, образованных углублениями 13 и 14 размещены предварительно поджатые пружины 29 сжатия. При этом расстояние от оси цилиндра 3 до оси пружины 29, являющейся плечом усилия пружины 29, равно R. Благодаря плечу R от усилия пружины 29 возникает крутящий момент.The forming surfaces of the recesses 13 (Fig. 3) of the holder 1 and the recesses 14 of the rings 4-7 can be made parallel with the formation of an acute angle a with the radius of the cylinder. In the grooves 15 formed by the recesses 13 and 14 are placed pre-pressed compression springs 29. In this case, the distance from the axis of the cylinder 3 to the axis of the spring 29, which is the shoulder of the force of the spring 29, is R. Thanks to the shoulder R, torque arises from the force of the spring 29.

В обойме 1 (фиг. 4) поршня 2, например, на верхней части посадочной поверхности уплотнительных колец 4-7 могут быть выполнены кольцевые канавки 30, глубина которых меньше глубины радиальных углублений 13. В верхней части колец 4-7, ответно канавкам 30, выполнены кольцевые проточки 31 с размещенной в них пружиной 32 кручения. Углубления 13 и 14 (фиг. 5) корпуса 1 и колец 4-7 выполнены ответно концевым участкам (на фиг. не указаны) пружины 32 кручения с возможностью поворота колец 4-7 относительно оси обоймы 1 с возможностью взаимодействия колец 4-7 с уплотняемой поверхностью цилиндра 3.In the cage 1 (Fig. 4) of the piston 2, for example, on the upper part of the seating surface of the sealing rings 4-7, annular grooves 30 can be made, the depth of which is less than the depth of the radial recesses 13. In the upper part of the rings 4-7, corresponding to the grooves 30, ring grooves 31 are made with a torsion spring 32 located therein. The recesses 13 and 14 (Fig. 5) of the housing 1 and rings 4-7 are made in response to the end sections (not shown in Fig.) Of the torsion spring 32 with the possibility of rotation of the rings 4-7 relative to the axis of the cage 1 with the possibility of interaction of the rings 4-7 with the sealed cylinder surface 3.

Предлагаемым механическим уплотнением может быть оснащен шток 33 (фиг. 6) и поршень 34 цилиндра 35 насоса двустороннего действия.The proposed mechanical seal may be equipped with a rod 33 (Fig. 6) and a piston 34 of a cylinder 35 of a double-acting pump.

На штоке 33 с буртом 36 установлен, например, сердечник 37 с буртом 38 поршня 34 с последовательно расположенными уплотнительными кольцами 39 и нажимными дисками 40. Кольца 39 установлены с эксцентриситетом относительно оси цилиндра 35, при этом внутреннее отверстие колец 39 также выполнено с таким же эксцентриситетом относительно наружного диаметра. Кольца 39 с сердечником 37 снабжены предварительно деформированной пружиной 16, выполненной, например, в виде предварительно гнутого стержня круглого или прямоугольного сечения, с возможностью плотного взаимодействия части боковой поверхности колец 39 с уплотняемой поверхностью цилиндра 35. Кольца 39 и нажимные диски 40 установлены между буртом 38 сердечника 37 и верхним упором 41, взаимодействующим с верхним диском 40. Упор 41 выполнен, например, в виде гайки.For example, a core 37 with a collar 38 of a piston 34 with sequentially arranged sealing rings 39 and pressure discs 40 is installed on the stem 33 with a collar 36. The rings 39 are mounted with an eccentricity relative to the axis of the cylinder 35, while the inner hole of the rings 39 is also made with the same eccentricity relative to the outer diameter. The rings 39 with the core 37 are provided with a pre-deformed spring 16, made, for example, in the form of a pre-bent rod of round or rectangular cross section, with the possibility of tight interaction of a part of the side surface of the rings 39 with the sealing surface of the cylinder 35. The rings 39 and pressure discs 40 are installed between the shoulder 38 core 37 and the upper stop 41, interacting with the upper disk 40. The stop 41 is made, for example, in the form of a nut.

Сердечник 37 поршня 34 на штоке 33 зафиксирован упором 42, выполненным, например, в виде разрезного кольца.The core 37 of the piston 34 on the rod 33 is fixed by a stop 42, made, for example, in the form of a split ring.

В цилиндре 35 со стороны привода (на фиг. не указан) выполнено цилиндрическое углубление 43 с буртом 44, в котором размещено уплотнительное устройство, включающее корпус 45 с буртом 46 с установленными последовательно уплотнительными кольцами 47 и нажимными дисками 48. Кольца 47 и корпус 45 снабжены предварительно деформированной пружиной 16, выполненной, например, в виде гнутого стержня.In the cylinder 35 on the drive side (not shown in FIG.), A cylindrical recess 43 is made with a collar 44, in which a sealing device is located, including a housing 45 with a collar 46 with sealing rings 47 and pressure plates 48 installed in series. The rings 47 and the housing 45 are provided pre-deformed spring 16, made, for example, in the form of a bent rod.

Верхний нажимной диск зафиксирован упором 49, выполненным, например, в виде пружинного разрезного кольца. Корпус 45 прижат к бурту 44 крышкой 50.The upper pressure disk is fixed by a stop 49 made, for example, in the form of a spring split ring. Case 45 is pressed against shoulder 44 by cover 50.

Поршень 34 установлен в цилиндре 35 с образованием поршневой 51 и штоковой 52 полостей, которые снабжены всасывающими 53, 54 и нагнетательными 55, 56 клапанами.The piston 34 is installed in the cylinder 35 with the formation of the piston 51 and rod 52 cavities, which are equipped with suction 53, 54 and pressure 55, 56 valves.

Сборка механического уплотненияMechanical seal assembly

В связи с расположением осей посадочных поверхностей в сердечнике 1 (фиг. 1) с одинаковым угловым расстоянием друг от друга, нижние уплотнительные кольца 4-6 пропускаются через верхние посадочные поверхности путем поворота колец. После совмещения углублений 13 и 14 в обойме 1 и кольцах 4-7, в пазах 15 устанавливаются предварительно деформированные пружины 16. Под действием усилия пружин 16 кольца 4-7 поворачиваются относительно их оси до взаимодействия с поверхностью цилиндра 3.In connection with the location of the axes of the seating surfaces in the core 1 (Fig. 1) with the same angular distance from each other, the lower sealing rings 4-6 are passed through the upper landing surfaces by rotating the rings. After combining the recesses 13 and 14 in the cage 1 and rings 4-7, pre-deformed springs 16 are installed in the slots 15. Under the action of the force of the springs 16, the rings 4-7 are rotated about their axis until they interact with the surface of the cylinder 3.

Сверху каждого кольца 4-7 устанавливаются нажимные диск 8-11. Фиксация верхнего нажимного диска 11 осуществляется, например, пружинным разрезным кольцом 17.On top of each ring 4-7 are installed pressure plate 8-11. The fixing of the upper pressure plate 11 is carried out, for example, by a spring split ring 17.

Сборка механического уплотнения с пружиной сжатия 29 (фиг. 3), кручения 32 (фиг. 4, 5), а также поршня 34 (фиг. 6) и штока 33 насоса двустороннего действия осуществляется аналогичным образом.The assembly of the mechanical seal with the compression spring 29 (Fig. 3), torsion 32 (Fig. 4, 5), as well as the piston 34 (Fig. 6) and the rod 33 of the double-acting pump is carried out in a similar way.

Механическое уплотнение работает следующим образом.Mechanical seal operates as follows.

При установке механического уплотнения в цилиндр 3 насоса (фиг. 1) уплотнительные кольца 4-7 прижимаются к уплотняемой поверхности цилиндра 3 посредством пружин 16 (фиг. 2). В местах прижатия колец 4-7 щелевой зазор равен нулю. Угол охвата практически с нулевым зазором составляет ϕ.When installing a mechanical seal in the cylinder 3 of the pump (Fig. 1), the sealing rings 4-7 are pressed against the sealing surface of the cylinder 3 by means of springs 16 (Fig. 2). In places where the rings are pressed 4-7 gap gap is zero. The coverage angle with almost zero clearance is ϕ.

С противоположной от точки касания стороны щелевой зазор максимальный. Однако ввиду того, что расточки в кольцах 4-7 и посадочные поверхности колец в корпусе 1 выполнены эксцентричными, а кольца по торцам плотно прижаты к дискам 8-11, и оси эксцентрично установленных колец находятся на одинаковом угловом расстоянии друг от друга, практически вся уплотняемая поверхность цилиндра 3 перекрывается кольцами без зазора. Гидравлическое сопротивление в зазоре уплотнения возрастает также ввиду того, что поток жидкости, проходя через зазор, многократно меняет свое направление. Установленные пружины 16 (фиг. 1, 2) постоянно прижимают уплотнительные кольца 4-7 к уплотняемой поверхности цилиндра 3. Размеры зазора в работающем уплотнении постепенно уменьшаются за счет приработки трущихся поверхностей колец 4-7 и уплотняемой поверхности цилиндра 3. С износом трущихся поверхностей пружины 16 дополнительно поворачивают кольца 4-7 до плотного их прилегания к уплотняемой поверхности.On the opposite side from the point of contact, the slot gap is maximum. However, due to the fact that the bores in the rings 4-7 and the seating surfaces of the rings in the housing 1 are made eccentric, and the rings at the ends are tightly pressed against the disks 8-11, and the axes of the eccentrically mounted rings are at the same angular distance from each other, almost the entire seal the surface of the cylinder 3 is overlapped by rings without a gap. The hydraulic resistance in the seal gap also increases due to the fact that the fluid flow passing through the gap repeatedly changes its direction. The installed springs 16 (Fig. 1, 2) constantly press the O-rings 4-7 against the sealing surface of the cylinder 3. The clearance in the working seal is gradually reduced due to the running-in of the rubbing surfaces of the rings 4-7 and the sealing surface of the cylinder 3. With wear of the rubbing surfaces of the spring 16 additionally rotate the rings 4-7 until they fit snugly against the sealing surface.

Таким образом, достигается повышенная герметичность уплотнения с одновременным увеличением срока его службы.Thus, increased sealing tightness is achieved with a simultaneous increase in its service life.

Изобретение может применяться в насосах, компрессорах, мешалках, в запорной арматуре, в гидро- и пневмоустройствах и других машинах и аппаратах, работающих под избыточным давлением.The invention can be used in pumps, compressors, mixers, valves, in hydraulic and pneumatic devices and other machines and devices operating under excessive pressure.

При оснащении уплотнения пружинами 29 сжатия за счет образования плеча R относительно оси цилиндра 3 диски 4-7 прижимаются к поверхности цилиндра 3.When equipping the seal with compression springs 29 due to the formation of a shoulder R relative to the axis of the cylinder 3, the disks 4-7 are pressed against the surface of the cylinder 3.

Работа уплотнения на фиг. 4 и 5 аналогична описанной выше. Установленные пружины 32 кручения постоянно прижимают диски 4-6 к уплотняемой поверхности цилиндра 3.The seal operation in FIG. 4 and 5 are similar to those described above. Installed torsion springs 32 constantly press the disks 4-6 against the sealing surface of the cylinder 3.

Работа уплотнительных устройств поршня и штока (фиг. 6) насоса двухстороннего действия аналогична описанному выше.The operation of the sealing devices of the piston and rod (Fig. 6) of the double-acting pump is similar to that described above.

Уплотнительные кольца 39 поршня 34 прижаты к поверхности цилиндра 35. При этом каждое кольцо 39 герметизирует часть поверхности цилиндра 35.O-rings 39 of the piston 34 are pressed against the surface of the cylinder 35. In this case, each ring 39 seals a part of the surface of the cylinder 35.

Уплотнительные кольца 47 штока 33 прижаты пружиной 16 к поверхности штока 33.O-rings 47 of the rod 33 are pressed by a spring 16 to the surface of the rod 33.

Конструкция механического уплотнения для вращающего вала аналогична уплотнительному устройству штока (фиг. 6).The mechanical seal design for the rotary shaft is similar to the stem sealing device (FIG. 6).

Преимуществом предлагаемого уплотнения является практически постоянная сила трения уплотнительных колец по уплотняемой поверхности цилиндра, плунжера, штока или вала, которая определяется усилием пружин.The advantage of the proposed seal is the almost constant friction force of the sealing rings on the sealing surface of the cylinder, plunger, rod or shaft, which is determined by the force of the springs.

С наработкой герметичность механического уплотнения повышается вследствие приработки поверхности уплотнительных колец и снижения зазора между уплотнительными кольцами и уплотняемой поверхностью. Поворот и постоянный контакт уплотнительных колец за счет усилия пружин обеспечивают компенсацию износа уплотнительных колец и уплотняемой поверхности.With operating time, the tightness of the mechanical seal increases due to the running-in surface of the sealing rings and the reduction of the gap between the sealing rings and the sealing surface. The rotation and constant contact of the sealing rings due to the force of the springs provide compensation for the wear of the sealing rings and the sealing surface.

Верхний нажимной диск 11 может быть зафиксирован, например, при помощи пружинного разрезного кольца 17,.' которое может быть выполнено также пружинным в осевом направлении.The upper pressure disk 11 can be fixed, for example, using a spring split ring 17 ,. ' which can also be spring-loaded in the axial direction.

Кольца 4-7 могут быть оснащены, например, радиальными уплотнительными элементами 18-21, а сердечник 1 поршня 2 может быть выполнен с центральным сквозным отверстием 22 с установленным нагнетательным клапаном 23, выполненным, например, в виде шарика, и седлом 24. В нижней части цилиндра 2 установлен всасывающий клапан 25.The rings 4-7 can be equipped, for example, with radial sealing elements 18-21, and the core 1 of the piston 2 can be made with a central through hole 22 with an installed discharge valve 23, made, for example, in the form of a ball, and a seat 24. In the lower part of cylinder 2, a suction valve 25 is installed.

Поршень в верхней части соединен с приводом (на фиг. не показан) посредством колонны штанг 26.The piston in the upper part is connected to the actuator (not shown in FIG.) By means of a rod string 26.

Поршень 2 установлен в цилиндре 3 с образованием рабочей полости 27, которая через нагнетательный клапан 23, сквозное отверстие 22 может быть соединена с нагнетательной полостью 28.The piston 2 is installed in the cylinder 3 with the formation of the working cavity 27, which through the discharge valve 23, the through hole 22 can be connected to the discharge cavity 28.

Образующие поверхности углублений 13 (фиг. 3) обоймы 1 и углублений 14 колец 4-7 могут быть выполнены параллельными с образованием острого угла а с радиусом цилиндра. В пазах 15, образованных углублениями 13 и 14 размещены предварительно поджатые пружины 29 сжатия. При этом расстояние от оси цилиндра 3 до оси пружины 29, являющейся плечом усилия пружины 29, равно R. Благодаря плечу R от усилия пружины 29 возникает крутящий момент.The forming surfaces of the recesses 13 (Fig. 3) of the holder 1 and the recesses 14 of the rings 4-7 can be made parallel with the formation of an acute angle a with the radius of the cylinder. In the grooves 15 formed by the recesses 13 and 14 are placed pre-pressed compression springs 29. In this case, the distance from the axis of the cylinder 3 to the axis of the spring 29, which is the shoulder of the force of the spring 29, is R. Thanks to the shoulder R, torque arises from the force of the spring 29.

В обойме 1 (фиг. 4) поршня 2, например, на верхней части посадочной поверхности уплотнительных колец 4-7 могут быть выполнены кольцевые канавки 30, глубина которых меньше глубины радиальных углублений 13. В верхней части колец 4-7, ответно канавкам 30, выполнены кольцевые проточки 31 с размещенной в них пружиной 32 кручения. Углубления 13 и 14 (фиг. 5) корпуса 1 и колец 4-7 выполнены ответно концевым участкам (на фиг. не указаны) пружины 32 кручения с возможностью поворота колец 4-7 относительно оси обоймы 1 с возможностью взаимодействия колец 4-7 с уплотняемой поверхностью цилиндра 3.In the cage 1 (Fig. 4) of the piston 2, for example, on the upper part of the seating surface of the sealing rings 4-7, annular grooves 30 can be made, the depth of which is less than the depth of the radial recesses 13. In the upper part of the rings 4-7, corresponding to the grooves 30, ring grooves 31 are made with a torsion spring 32 located therein. The recesses 13 and 14 (Fig. 5) of the housing 1 and rings 4-7 are made in response to the end sections (not shown in Fig.) Of the torsion spring 32 with the possibility of rotation of the rings 4-7 relative to the axis of the cage 1 with the possibility of interaction of the rings 4-7 with the sealed cylinder surface 3.

Предлагаемым механическим уплотнением может быть оснащен шток 33 (фиг. 6) и поршень 34 цилиндра 35 насоса двустороннего действия.The proposed mechanical seal may be equipped with a rod 33 (Fig. 6) and a piston 34 of a cylinder 35 of a double-acting pump.

На штоке 33 с буртом 36 установлен, например, сердечник 37 с буртом 38 поршня 34 с последовательно расположенными уплотнительными кольцами 39 и нажимными дисками 40. Кольца 39 установлены с эксцентриситетом относительно оси цилиндра 35, при этом внутреннее отверстие колец 39 также выполнено с таким же эксцентриситетом относительно наружного диаметра. Кольца 39 с сердечником 37 снабжены предварительно деформированной пружиной 16, выполненной, например, в виде предварительно гнутого стержня круглого или прямоугольного сечения, с возможностью плотного взаимодействия части боковой поверхности колец 39 с уплотняемой поверхностью цилиндра 35. Кольца 39 и нажимные диски 40 установлены между буртом 38 сердечника 37 и верхним упором 41, взаимодействующим с верхним диском 40. Упор 41 выполнен, например, в виде гайки.For example, a core 37 with a collar 38 of a piston 34 with sequentially arranged sealing rings 39 and pressure discs 40 is installed on the stem 33 with a collar 36. The rings 39 are mounted with an eccentricity relative to the axis of the cylinder 35, while the inner hole of the rings 39 is also made with the same eccentricity relative to the outer diameter. The rings 39 with the core 37 are provided with a pre-deformed spring 16, made, for example, in the form of a pre-bent rod of round or rectangular cross section, with the possibility of tight interaction of a part of the side surface of the rings 39 with the sealing surface of the cylinder 35. The rings 39 and pressure discs 40 are installed between the shoulder 38 core 37 and the upper stop 41, interacting with the upper disk 40. The stop 41 is made, for example, in the form of a nut.

Сердечник 37 поршня 34 на штоке 33 зафиксирован упором 42, выполненным, например, в виде разрезного кольца.The core 37 of the piston 34 on the rod 33 is fixed by a stop 42, made, for example, in the form of a split ring.

В цилиндре 35 со стороны привода (на фиг. не указан) выполнено цилиндрическое углубление 43 с буртом 44, в котором размещено уплотнительное устройство, включающее корпус 45 с буртом 46 с установленными последовательно уплотнительными кольцами 47 и нажимными дисками 48. Кольца 47 и корпус 45 снабжены предварительно деформированной пружиной 16, выполненной, например, в виде гнутого стержня.In the cylinder 35 on the drive side (not shown in FIG.), A cylindrical recess 43 is made with a collar 44, in which a sealing device is located, including a housing 45 with a collar 46 with sealing rings 47 and pressure plates 48 installed in series. The rings 47 and the housing 45 are provided pre-deformed spring 16, made, for example, in the form of a bent rod.

Claims (6)

1. Механическое уплотнение вала, или плунжера, или штока, или цилиндра машины, содержащее установленные в обойме уплотнительные кольца между двумя опорами, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотняемым поверхностям упругим элементом, на наружной или внутренней поверхности обоймы выполнены, ответно кольцам, эксцентричные относительно оси уплотняемой поверхности посадочные шейки или эксцентричные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых шейках или в расточках, отличающееся тем, что между уплотнительными кольцами установлены диски, диаметр посадочной поверхности которых на обойму больше или меньше диаметра шейки или расточки на величину удвоенного эксцентриситета, а высота больше высоты колец, внутренние отверстия колец выполнены с эксцентриситетом, при этом на сопрягаемой с каждым кольцом поверхности обоймы выполнено как минимум одно глухое углубление, на торцевой поверхности колец выполнены глухие углубления с возможностью образования с углублением обоймы сплошного глухого по торцам паза с размещенной в нем предварительно деформированной пружиной.1. The mechanical seal of the shaft, or plunger, or rod, or cylinder of the machine, containing the sealing rings installed in the cage between two bearings, rubbed against each other at the ends and pressed against the sealing surfaces by an elastic element, are made on the outer or inner surface of the cage in response to the rings eccentric bores or eccentric bores eccentric with respect to the axis of the sealing surface, and the o-rings are made with concentric cylindrical surfaces and are located on said necks and in bores, characterized in that disks are installed between the sealing rings, the diameter of the seat surface of which is more or less than the diameter of the neck or bore by the amount of doubled eccentricity, and the height is greater than the height of the rings, the inner holes of the rings are made with eccentricity, while each ring of the surface of the cage has at least one blind recess, on the end surface of the rings there are made blind recesses with the possibility of forming a continuous deaf with the hollow of the cage of the groove with the ends disposed therein previously deformed spring. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что обойма выполнена в виде втулки с буртом, ответно выполненным уплотняемой поверхности, при этом верхний диск выполнен с возможностью взаимодействия с упором.2. The seal according to claim 1, characterized in that the cage is made in the form of a sleeve with a shoulder, reciprocally made of the sealing surface, while the upper disk is made with the possibility of interaction with the focus. 3. Уплотнение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что образующие поверхности углублений обоймы и колец выполнены параллельными с образованием острого угла с радиусом цилиндра и размещением в пазах предварительно поджатой пружины сжатия.3. The seal according to claim 1 or 2, characterized in that the forming surfaces of the hollows of the cage and rings are made parallel with the formation of an acute angle with the radius of the cylinder and the placement of the pre-pressed compression spring in the grooves. 4. Уплотнение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что пружина выполнена в виде предварительно деформированного изогнутого стержня.4. The seal according to claim 1 or 2, characterized in that the spring is made in the form of a previously deformed curved rod. 5. Уплотнение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что на сопрягаемой с каждым кольцом поверхности обоймы выполнена кольцевая канавка, а в кольцах, ответно канавкам - кольцевые проточки с образованием кольцевого пространства с размещенной витой пружиной кручения.5. The seal according to claim 1 or 2, characterized in that an annular groove is made on the surface of the ring mating with each ring, and annular grooves are formed in the rings corresponding to the grooves with the formation of an annular space with a twisted torsion spring placed. 6. Уплотнение по п. 1 или 2, отличающееся тем, что углубления в обойме и кольцах выполнены с одновременным образованием сплошного глухого по торцам паза и взаимодействия боковых поверхностей колец с уплотняемой поверхностью.6. The seal according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses in the cage and rings are made with the simultaneous formation of a solid groove at the ends of the groove and the interaction of the side surfaces of the rings with the sealing surface.
RU2018108970A 2018-03-12 2018-03-12 Mechanical seal RU2679291C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108970A RU2679291C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Mechanical seal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108970A RU2679291C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Mechanical seal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2679291C1 true RU2679291C1 (en) 2019-02-06

Family

ID=65273797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018108970A RU2679291C1 (en) 2018-03-12 2018-03-12 Mechanical seal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2679291C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU191456U1 (en) * 2019-05-30 2019-08-06 Борис Семенович Захаров Mechanical seal for the plunger of a borehole sucker rod pump
RU2709005C1 (en) * 2019-05-13 2019-12-13 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Mechanical seal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU391315A1 (en) * 1971-04-22 1973-07-25 Всесоюзкый научно исследовательский институт нефт ного машиностроени SEAL
FR2249270A1 (en) * 1973-10-26 1975-05-23 Caterpillar Tractor Co
RU2025629C1 (en) * 1991-01-03 1994-12-30 Борис Семенович Захаров Mechanical seal
RU2037077C1 (en) * 1993-10-25 1995-06-09 Борис Семенович Захаров Mechanical seal
RU2066007C1 (en) * 1994-04-05 1996-08-27 Дмитрий Семенович Скворцов Seal for cylinder-piston kinematical pair

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU391315A1 (en) * 1971-04-22 1973-07-25 Всесоюзкый научно исследовательский институт нефт ного машиностроени SEAL
FR2249270A1 (en) * 1973-10-26 1975-05-23 Caterpillar Tractor Co
RU2025629C1 (en) * 1991-01-03 1994-12-30 Борис Семенович Захаров Mechanical seal
RU2037077C1 (en) * 1993-10-25 1995-06-09 Борис Семенович Захаров Mechanical seal
RU2066007C1 (en) * 1994-04-05 1996-08-27 Дмитрий Семенович Скворцов Seal for cylinder-piston kinematical pair

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709005C1 (en) * 2019-05-13 2019-12-13 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Mechanical seal
RU191456U1 (en) * 2019-05-30 2019-08-06 Борис Семенович Захаров Mechanical seal for the plunger of a borehole sucker rod pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20140348677A1 (en) Positive Displacement Pump and Suction Valve Module Therefor
RU2679291C1 (en) Mechanical seal
CN104358664B (en) A kind of end face oil distributing without axial force biserial radial plunger pump
US3413929A (en) Radial piston pump
KR20010013938A (en) Radial piston pump
US20120058000A1 (en) Self-Aligning Rod Seal
US1842569A (en) Pump
US2341203A (en) Rotary engine
RU2037077C1 (en) Mechanical seal
RU169276U1 (en) Sealing device for cylindrical pairs of hydropneumatic machines
US10443583B2 (en) Vibratory drive with hydraulic pulse generator
RU2709005C1 (en) Mechanical seal
CN113309681B (en) Star-shaped high-pressure radial plunger pump
RU158391U1 (en) MECHANICAL SEAL
US3947157A (en) Single cylinder pump
US3006284A (en) Swash-plate pump
CN104389754B (en) A kind of compensation hydraulic formula radial plunger pump of end face oil distributing
RU108534U1 (en) MECHANICAL SEAL OF PARTS WITH EXTERNAL CYLINDER SURFACE
GB2565545A (en) A bearing assembly
RU68084U1 (en) MECHANICAL SEALING OF A PLUNGER PUMP
RU2162966C1 (en) Piston of oil-well sucker-rod pump
RU2265752C2 (en) Piston pump assembly plunger
RU90143U1 (en) PUMP PUMP FOR FLUID PUMPING
RU2241882C1 (en) Mechanical seal for plunger pump
RU2752503C1 (en) Ball check valve

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20201001