RU53395U1

RU53395U1 - FACE SEAL OF ROTATING SHAFT

Info

Publication number: RU53395U1
Application number: RU2006100078/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Сафронов; Николай Борисович Красников; Алексей Михайлович Цыганов; Павел Владимирович Набоких; Сергей Николаевич Михайлов; Татьяна Николаевна Галямичева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Вектор"
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2006-05-10

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к конструкциям торцевых уплотнений, предназначенных как для восприятия усилий сжатия-растяжения, так и для передачи крутящего момента от одного механизма или детали к другой. Торцевое уплотнение вращающегося вала содержит охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, подпружиненное относительно уступа вала и поджатое к неподвижному кольцу трения пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены, соответственно относительно фланца и вала эластичными кольцевыми элементами, на валу между его уступом и подвижным кольцом трения установлены с упором в последние, соответственно, упорное и нажимное кольца, при этом упорное кольцо зафиксировано от проворачивания относительно вала посредством установленного в глухом отверстии на торцевой поверхности уступа вала, по меньшей мере, одного штифта, конец которого введен в одно из отверстий упорного кольца, последнее выполнено с охватывающими вал выступами, которые введены между охватывающими вал выступами нажимного кольца, и передают последнему крутящий момент от вала, пружина выполнена цилиндрической и расположена между упорным и нажимным кольцами с упором в последние, при этом по периферии нажимного кольца выполнены пазы, а подвижное кольцо трения выполнено с выступами, которые введены в пазы нажимного кольца. В результате достигается повышение надежности работы торцевого уплотнения.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to mechanical seal designs, designed both for the perception of compressive-tensile forces and for transmitting torque from one mechanism or part to another. The mechanical seal of the rotating shaft comprises a female friction ring and a fixed friction ring mounted in the flange and axially displaced by the movable friction ring spring-loaded relative to the shaft shoulder and pressed against the stationary friction ring by a spring, while the stationary friction ring and the movable friction ring are sealed, respectively relative to the flange and shaft, elastic ring elements on the shaft between its ledge and the movable ring of friction are installed with an emphasis in the latter, respectively o, the thrust and pressure rings, while the thrust ring is fixed from turning relative to the shaft by means of at least one pin installed in the blind hole on the end surface of the shaft ledge, the end of which is inserted into one of the holes of the thrust ring, the latter being made with protrusions surrounding the shaft which are inserted between the protrusions of the pressure ring enclosing the shaft and transmit the torque from the shaft to the latter, the spring is cylindrical and is located between the stop and pressure rings with an emphasis in the last the same, grooves are made along the periphery of the pressure ring, and the movable friction ring is made with protrusions that are inserted into the grooves of the pressure ring. The result is an increase in the reliability of the mechanical seal.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно, к конструкциям торцевых уплотнений, предназначенных как для восприятия усилий сжатия-растяжения, так и для передачи крутящего момента от одного механизма или детали к другой.The utility model relates to mechanical engineering, namely, to mechanical seal designs, designed both for the perception of compressive-tensile forces and for transmitting torque from one mechanism or part to another.

Известно торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее неподвижное кольцо трения и размещенное на валу подвижное кольцо трения, причем на валу выполнен уступ, между которым и подвижным кольцом трения установлена пружина, поджимающая последнее к неподвижному кольцу трения, при этом один конец пружины зафиксирован относительно подвижного кольца трения и направление навивки пружины выполнено противоположным направлению вращения вала (см., патент RU №2098705, кл. F 16 J 15/34, 10.12.1997).A mechanical seal of a rotating shaft is known, comprising a fixed friction ring and a movable friction ring located on the shaft, a step being made on the shaft, between which a spring is installed, which compresses the latter against the stationary friction ring, and one end of the spring is fixed relative to the movable friction ring and the direction of winding the spring is made opposite to the direction of rotation of the shaft (see, patent RU No. 2098705, CL F 16 J 15/34, 12/10/1997).

Однако данная конструкция торцевого уплотнения имеет много деталей сложной конфигурации, что усложняет конструкцию торцевого уплотнения, а пружина зафиксирована от проворачивания таким образом, что упор относительно вала возможен только при вращении вала в одном заданном направлении, что сужает возможности данного торцевого уплотнения.However, this design of the mechanical seal has many details of complex configuration, which complicates the design of the mechanical seal, and the spring is fixed from turning so that the emphasis on the shaft is possible only when the shaft rotates in one predetermined direction, which narrows the possibilities of this mechanical seal.

Наиболее близким к заявляемому торцевому уплотнению, как объекту полезной модели, является торцевое уплотнение вращающегося вала, содержащее охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, подпружиненное относительно уступа вала и поджатое к неподвижному кольцу трения пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены, соответственно относительно фланца и вала, эластичными кольцевыми элементами (см. патент RU №48014, кл. F 16 J 15/34, опубл. 10.09.2005)Closest to the claimed mechanical seal, as an object of the utility model, is a mechanical seal for a rotating shaft, comprising a stationary friction ring mounted on the shaft and mounted on the flange and axially displaced by the movable friction ring, spring-loaded relative to the shaft shoulder and pressed against the stationary friction ring spring, while the stationary friction ring and the movable friction ring are sealed, respectively relative to the flange and shaft, by elastic ring elements (see Awning RU №48014, cl. F 16 J 15/34, publ. 10.09.2005)

Основным недостатком указанной конструкции торцевого уплотнения является сложность изготовления конической пружины, которая узкой частью охватывает вал. В неточности диаметра узкой части пружины или при выполнении пружины из материала с несколько другими свойствами упругости возможно повреждение поверхности вала или проворачивание пружины относительно вала, что не позволит передать крутящий момент от вала в подвижному кольцу трения. В результате снижается надежность работы данного торцевого уплотнения. Коническая пружина работает как на сжатие-растяжение, так и на кручение, что предъявляет повышенные требования к качеству материала и надежности работы пружины и, как следствие, ведет к удорожанию конструкции торцевого уплотнения.The main disadvantage of this design of the mechanical seal is the difficulty of manufacturing a conical spring, which narrowly covers the shaft. If the diameter of the narrow part of the spring is inaccurate or when the spring is made of a material with slightly different elastic properties, damage to the shaft surface or rotation of the spring relative to the shaft is possible, which will not allow transmitting torque from the shaft to the sliding friction ring. As a result, the reliability of this mechanical seal is reduced. The conical spring works both in compression-tension and in torsion, which places high demands on the quality of the material and the reliability of the spring and, as a result, leads to an increase in the cost of the mechanical seal design.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является снижение нагрузок на пружину, упрощение конструкции пружины и обеспечение работы пружины только на сжатие-растяжение.The task to which the present utility model is directed is to reduce the load on the spring, simplify the design of the spring and ensure that the spring only works for compression-tension.

Техническим результатом, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности работы торцевого уплотнения вращающегося вала.The technical result, the achievement of which is directed by a real utility model, is to increase the reliability of the mechanical seal of a rotating shaft.

Указанная задача в решается, а технический результат достигается за счет того, что торцевое уплотнение вращающегося вала содержит охватывающее вал и установленное во фланце неподвижное кольцо трения и размещенное на валу с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения, подпружиненное относительно уступа вала и поджатое к неподвижному кольцу трения пружиной, при этом неподвижное кольцо трения и подвижное кольцо трения уплотнены, соответственно относительно фланца и вала, эластичными кольцевыми элементами, на валу между его уступом и подвижным This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the mechanical seal of the rotating shaft contains a female shaft and a fixed friction ring mounted in the flange and axially displaceable on the shaft with a movable friction ring, spring-loaded relative to the shoulder of the shaft and pressed against the stationary ring of friction spring, while the stationary friction ring and the movable friction ring are sealed, respectively relative to the flange and shaft, by elastic ring elements, on the shaft between it ledge and movable

кольцом трения установлены с упором в последние, соответственно, упорное и нажимное кольца, при этом упорное кольцо зафиксировано от проворачивания относительно вала посредством установленного в глухом отверстии на торцевой поверхности уступа вала, по меньшей мере, одного штифта, конец которого введен в одно из отверстий упорного кольца, последнее выполнено с охватывающими вал выступами, которые введены между охватывающими вал выступами нажимного кольца и передают последнему крутящий момент от вала, пружина выполнена цилиндрической и расположена между упорным и нажимным кольцами с упором в последние, при этом по периферии нажимного кольца выполнены пазы, а подвижное кольцо трения выполнено с выступами, которые введены в пазы нажимного кольца.the friction ring is installed with abutment in the last, respectively, thrust and pressure rings, while the thrust ring is fixed from turning relative to the shaft by means of at least one pin installed in a blind hole on the end surface of the shaft ledge, the end of which is inserted into one of the holes of the thrust rings, the latter is made with projections covering the shaft, which are inserted between the projections of the pressure ring covering the shaft and transmit to the latter torque from the shaft, the spring is cylindrical and located between the thrust and pressure rings with an emphasis in the latter, while grooves are made along the periphery of the pressure ring, and the movable friction ring is made with protrusions that are inserted into the grooves of the pressure ring.

При работе торцевого уплотнения крутящей момент от вала к подвижному кольцу трения передается посредством упорного кольца, которое зафиксировано от проворачивания относительно вала посредством штифта и нажимного кольца, которое зафиксировано от проворачивания относительно подвижного кольца трения посредством введенных в пазы нажимного кольца выступов подвижного кольца трения. В тоже время выступы упорного кольца расположены между выступами нажимного кольца. Описанная конструкция позволяет передавать крутящий момент от вала подвижному кольцу и в тоже время позволяет перемещаться подвижному кольцу трения в осевом направлении относительно неподвижного кольца трения и вала, а пружина работает только на растяжение и сжатие. В результате снижаются усталостные напряжения в пружине и, как следствие, повышается надежность работы всего торцевого уплотнения. Конструкция торцевого уплотнения состоит из простых в изготовлении деталей, что позволяет снизить стоимость изготовления торцевого уплотнения.During the operation of the mechanical seal, the torque from the shaft to the movable friction ring is transmitted through a thrust ring, which is fixed from turning relative to the shaft by means of a pin and a pressure ring, which is fixed from turning by the protrusions of the movable friction ring introduced into the grooves of the pressure ring. At the same time, the protrusions of the thrust ring are located between the protrusions of the pressure ring. The described design allows you to transmit torque from the shaft to the movable ring and at the same time allows the movable friction ring to move in the axial direction relative to the stationary friction ring and shaft, and the spring only works in tension and compression. As a result, the fatigue stresses in the spring are reduced and, as a result, the reliability of the entire mechanical seal is increased. The design of the mechanical seal consists of parts that are easy to manufacture, which reduces the cost of manufacturing the mechanical seal.

На фиг.1 представлен продольный разрез торцевого уплотнения, на фиг.2 представлено упорное кольцо, на фиг.3 представлен разрез А-А упорного кольца, на фиг.4 представлено нажимное кольцо и на фиг.5 представлен разрез Б-Б нажимного кольцаFigure 1 shows a longitudinal section of the mechanical seal, figure 2 shows the thrust ring, figure 3 shows a section aa of the thrust ring, figure 4 shows the pressure ring and figure 5 shows the section bB of the pressure ring

Торцевое уплотнение вращающегося вала (см. фиг.1) содержит охватывающее вал 1 и установленное во фланце 2 неподвижное кольцо трения 3 и размещенное на валу 1 с возможностью осевого перемещения подвижное кольцо трения 4, подпружиненное относительно уступа вала 1 и поджатое к неподвижному кольцу трения 3 пружиной 5. Неподвижное кольцо трения 3 и подвижное кольцо трения 4 уплотнены, соответственно относительно фланца 2 и вала 1, эластичными кольцевыми элементами 6. На валу 1 между его уступом и подвижным кольцом трения 4 установлены с упором в последние, соответственно, упорное 7 и нажимное 8 кольца. Упорное кольцо 7 зафиксировано от проворачивания относительно вала 1 посредством установленного в глухом отверстии на торцевой поверхности уступа вала 1, по меньшей мере, одного штифта 9, конец которого введен в одно из отверстий 10 упорного кольца 7, последнее выполнено с охватывающими вал 1 выступами 11, которые введены между охватывающими вал 1 выступами 12 нажимного кольца 8, и передают последнему крутящий момент от вала 1. Пружина 5 выполнена цилиндрической и расположена между упорным 7 и нажимным 8 кольцами с упором в последние, при этом по периферии нажимного кольца 8 выполнены пазы 13, а подвижное кольцо трения 4 выполнено с выступами, которые введены в пазы 13 нажимного кольца 8.The mechanical seal of the rotating shaft (see Fig. 1) comprises a female friction ring 3 mounted on the flange 2 and a movable friction ring 4 mounted on the shaft 1 with the possibility of axial movement, spring-loaded relative to the ledge of the shaft 1 and pressed against the stationary friction ring 3 spring 5. The fixed friction ring 3 and the movable friction ring 4 are sealed, respectively relative to the flange 2 and the shaft 1, by elastic ring elements 6. On the shaft 1 between its ledge and the movable friction ring 4 are installed with an emphasis in the last s, respectively, Resistant 7 and 8, the pressing ring. The thrust ring 7 is fixed against rotation relative to the shaft 1 by means of at least one pin 9 installed in the blind hole on the end surface of the ledge of the shaft 1, the end of which is inserted into one of the holes 10 of the thrust ring 7, the latter being made with the protrusions 11 surrounding the shaft 1, which are inserted between the protrusions 12 of the pressure ring 8 enclosing the shaft 1 and transmit the torque from the shaft 1 to the latter. The spring 5 is cylindrical and is located between the stop 7 and pressure 8 rings with an emphasis in the latter, while the peripheries of the pressure ring 8 are grooves 13, and the movable friction ring 4 is made with protrusions that are inserted into the grooves 13 of the pressure ring 8.

При работе торцевого уплотнения рабочее усилие сжатия-растяжения прилагают вдоль оси пружины 5, а рабочее усилие крутящего момента передается от вращающегося вала 1 подвижному кольцу трения 4 через упорное 7 и нажимное 8 кольца трения. Благодаря штифту 9 и взаимодействующим между собой выступам 11 и 12 колец 7 и 8 практически полностью исключено проворачивание подвижного кольца трения 4 относительно вала при штатной работе торцевого уплотнения. Под действием осевого усилия сжатой пружины 5 подвижное кольцо трения 4 прижимается к неподвижному кольцу трения 3, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта, а эластичные When the mechanical seal is working, the compressive-tensile working force is applied along the axis of the spring 5, and the working torque is transmitted from the rotating shaft 1 to the movable friction ring 4 through the thrust 7 and pressure 8 of the friction ring. Thanks to the pin 9 and the protrusions 11 and 12 of the rings 7 and 8 interacting with each other, rotation of the sliding friction ring 4 relative to the shaft during normal operation of the mechanical seal is almost completely excluded. Under the action of the axial force of the compressed spring 5, the movable friction ring 4 is pressed against the stationary friction ring 3, providing sealing along the plane of their contact, and elastic

кольцевые элементы 6, например эластичные упругие кольца круглого или прямоугольного сечения, манжеты и пр. обеспечивают герметизацию подвижного кольца трения 4 относительно вала 1 и неподвижного кольца трения 3 относительно фланца 2.ring elements 6, for example, elastic elastic rings of circular or rectangular cross section, cuffs, etc., provide sealing of the moving friction ring 4 relative to the shaft 1 and the stationary friction ring 3 relative to the flange 2.

Настоящая полезная модель, может быть использована в машиностроении, нефтедобывающей и газодобывающей промышленности в насосах, турбинах и других видах машин, где требуется обеспечить герметичность между вращающимся валом и неподвижными элементами, например корпусом насоса или турбины.This utility model can be used in mechanical engineering, oil and gas industry in pumps, turbines and other types of machines where it is necessary to ensure tightness between a rotating shaft and fixed elements, such as a pump or turbine housing.

Claims

A mechanical seal of a rotating shaft, comprising a female friction ring mounted on the flange and mounted on the flange and axially displaced by the movable friction ring, spring-loaded relative to the shaft shoulder and pressed against the stationary friction ring by a spring, while the stationary friction ring and the movable friction ring are sealed, respectively relative to the flange and shaft, elastic ring elements, characterized in that on the shaft between its ledge and the movable ring of friction are installed with an emphasis in the latter are the thrust and pressure rings respectively, while the thrust ring is fixed against rotation with respect to the shaft by means of at least one pin installed in the blind hole on the end face of the shaft ledge, the end of which is inserted into one of the holes of the thrust ring, the latter being made with protrusions surrounding the shaft, which introduced between the protrusions of the pressure ring enclosing the shaft, and transmit to the latter a torque from the shaft, the spring is cylindrical and is located between the thrust and pressure ring flats with an emphasis on the latter, while grooves are made along the periphery of the pressure ring, and the movable friction ring is made with protrusions that are inserted into the grooves of the pressure ring.