RU54410U1

RU54410U1 - END SEAL

Info

Publication number: RU54410U1
Application number: RU2006103307/22U
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: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2006-06-27

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 содержит установленные во фланце невращающееся и установленное на валу вращающееся кольца, составляющие пару трения, каждое из которых состоит из металлической обоймы с запрессованным в нее фрикционным кольцом и вторичного уплотнения, цилиндрическую пружину и элемент крепления вращающегося кольца на гладком ступенчатом валу, при этом на наружной поверхности обоймы невращающегося кольца выполнены пазы, а на фланце входящие в них и фиксирующие кольцо от проворота выступы, причем элемент крепления вращающегося кольца трения на гладком валу выполнен в виде размещенного между ними с упором в уступ вала эластичного элемента с обеспечением последним передачи крутящего момента от вала к кольцу и одновременного выполнения функции вторичного уплотнения. 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 contains non-rotating and mounted on the shaft rotating rings that make up a friction pair, each of which consists of a metal ring with a friction ring pressed into it and a secondary seal, a coil spring and a fastening element of the rotating ring on a smooth stepped shaft, while grooves are made on the outer surface of the cage of the non-rotating ring, and on the flange the protrusions entering into them and fixing the ring from turning the ring, the fastening element tsa friction on a smooth shaft is in the form sandwiched between them, with emphasis in the step shaft elastic member secured last transmission of torque from the shaft to the ring and simultaneously perform the function of the secondary seal. 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 строго заданном направлении.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 in such a way that the emphasis on the shaft is possible only when the shaft rotates in one strictly specified direction.

Наиболее близким к заявляемому торцевому уплотнению является торцевое уплотнение, содержащее установленное во фланце невращающееся и установленное на валу вращающееся кольца, составляющие пару трения, каждое из которых состоит из металлической обоймы с запрессованным в нее фрикционным кольцом и вторичного уплотнения, пружину и элемент крепления вращающегося кольца на гладком ступенчатом валу, (см. патент RU №48014, кл. F 16 J 15/34, опубл. 10.09.2005)Closest to the claimed mechanical seal is a mechanical seal containing a non-rotating flange mounted on the shaft and mounted on the shaft rotating rings that make up a friction pair, each of which consists of a metal cage with a friction ring pressed into it and a secondary seal, a spring and a fastening element of the rotating ring to smooth stepped shaft, (see patent RU No. 48014, CL F 16 J 15/34, publ. 09/10/2005)

Основным недостатком указанной конструкции торцевого уплотнения является сложность изготовления конической пружины, которая узкой частью охватывает вал. В случае 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 on 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 решается, а технический результат достигается за счет того, что торцевое уплотнение содержит установленные во фланце невращающееся и установленное на валу вращающееся кольца, составляющие пару трения, каждое из которых состоит из металлической обоймы с запрессованным в нее фрикционным кольцом и вторичного уплотнения, цилиндрическую пружину и элемент крепления вращающегося кольца на гладком ступенчатом валу, при этом на наружной поверхности обоймы невращающегося кольца выполнены пазы, а на фланце входящие в них и фиксирующие кольцо от проворота выступы, причем элемент крепления вращающегося кольца трения на гладком валу выполнен в виде размещенного между ними с упором в уступ вала эластичного элемента с обеспечением последним передачи крутящего момента от вала к кольцу и одновременного выполнения функции вторичного уплотнения.This problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the mechanical seal contains non-rotating and mounted on the shaft rotating rings that make up a friction pair, each of which consists of a metal sleeve with a friction ring pressed into it and a secondary seal, a coil spring and the fastening element of the rotating ring on a smooth stepped shaft, while on the outer surface of the casing of the non-rotating ring grooves are made, and on the flange included in them and fix protrusions that rotate the ring from rotation, and the fastening element of the rotating friction ring on a smooth shaft is made in the form of an elastic element placed between them with an emphasis on the ledge of the shaft, providing the latter with torque transmission from the shaft to the ring and simultaneously performing the secondary sealing function.

При работе торцевого уплотнения крутящей момент от вала к подвижному кольцу трения передается посредством элемента крепления в виде эластичного элемента, который зажат между уступом вала и вращающимся кольцом. Описанная конструкция позволяет передавать крутящий момент от вала подвижному кольцу и в тоже время позволяет уплотнить зазор между валом и подвижным кольцом. Как следствие цилиндрическая пружина работает только на сжатие-растяжение, позволяет снизить усталостные напряжения в пружине и, как следствие повысить 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 the fastening element in the form of an elastic element, which is sandwiched between the shoulder of the shaft and the rotating ring. The described design allows you to transmit torque from the shaft to the movable ring and at the same time allows you to seal the gap between the shaft and the movable ring. As a result, the coil spring works only on compression-tension, it allows to reduce the fatigue stresses in the spring and, as a result, increase the reliability of the entire mechanical seal. 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 представлен разрез А-А торцевого уплотнения на фиг.1.Figure 1 presents a longitudinal section of the mechanical seal, figure 2 shows a section aa of the mechanical seal in figure 1.

Торцевое уплотнение содержит установленные во фланце 1 невращающееся 2 и установленное на валу 3 вращающееся 4 кольца, составляющие пару трения. Каждое из колец 2 и 4 состоит из металлической обоймы 5 с запрессованным в нее фрикционным кольцом 6 и вторичного уплотнения 7. Уплотнение содержит также цилиндрическую пружину 8 и элемент крепления 9 вращающегося кольца 4 на гладком ступенчатом валу 3. На наружной поверхности обоймы 5 невращающегося кольца 2 выполнены пазы 10, а на фланце 1 входящие в них и фиксирующие кольцо 2 от проворота выступы 11. Элемент крепления 9 вращающегося кольца 4 трения на гладком валу 3 выполнен в виде размещенного между ними с упором в уступ вала 3 эластичного элемента с обеспечением последним передачи крутящего момента от вала 3 к кольцу 4 и одновременного выполнения функции вторичного уплотнения.The mechanical seal contains a non-rotating 2 installed in the flange 1 and a rotating 4 ring mounted on the shaft 3, making up a friction pair. Each of rings 2 and 4 consists of a metal cage 5 with a friction ring 6 pressed into it and a secondary seal 7. The seal also contains a coil spring 8 and a fastening element 9 of the rotating ring 4 on a smooth stepped shaft 3. On the outer surface of the cage 5 of the non-rotating ring 2 grooves 10 are made, and on the flange 1, protrusions 11 that enter into them and fix the ring 2 from rotation; the fastening element 9 of the rotating friction ring 4 on the smooth shaft 3 is made in the form of an elastic element placed between them with an emphasis on the ledge of the shaft 3 providing a last transmission of torque from the shaft 3 to the ring 4 and the simultaneous execution of the function of the secondary seal.

При работе торцевого уплотнения рабочее усилие сжатия-растяжения прилагают вдоль оси цилиндрической пружины 8, а рабочее усилие крутящего момента передается от вращающегося вала 3 вращающемуся кольцу 4 через элемент крепления 9 в виде эластичного элемента в виде When the mechanical seal is operating, the working compression-tension force is applied along the axis of the coil spring 8, and the working torque force is transmitted from the rotating shaft 3 to the rotating ring 4 through the fastening element 9 in the form of an elastic element in the form

кольца из эластичного упругого материала. Благодаря выступам 11 на фланце 1, входящим в пазы 10, выполненные на обойме 5 невращающегося кольца 2 практически полностью исключено проворачивание невращающегося кольца 2 относительно вала 3. Под действием осевого усилия сжатой пружины 8 невращающееся кольцо 2 прижимается к вращающемуся кольцу 4, обеспечивая герметизацию по плоскости их контакта, а вторичное уплотнение 7 и элемент крепления 9. обеспечивают герметизацию вращающегося кольца 4 относительно вала 1 и невращающегося кольца 2 относительно фланца 1.rings made of elastic material. Thanks to the protrusions 11 on the flange 1, which are included in the grooves 10, made on the holder 5 of the non-rotating ring 2, the rotation of the non-rotating ring 2 relative to the shaft 3 is almost completely excluded. Under the action of the axial force of the compressed spring 8, the non-rotating ring 2 is pressed against the rotating ring 4, providing sealing on the plane their contact, and the secondary seal 7 and the fastening element 9. provide sealing of the rotating ring 4 relative to the shaft 1 and non-rotating ring 2 relative to the flange 1.

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

The mechanical seal, which contains non-rotating and mounted on the shaft rotating rings that make up a friction pair, each of which consists of a metal sleeve with a friction ring pressed into it and a secondary seal, a spring and a fastening element of the rotating ring on a smooth stepped shaft, characterized in that the spring is cylindrical, on the outer surface of the cage of the non-rotating ring grooves are made, and on the flange the protrusions entering into them and fixing the ring from turning, moreover, The fastening element of the rotating friction ring on a smooth shaft is made in the form of an elastic element placed between them with an emphasis on the ledge of the shaft with the latter providing the transmission of torque from the shaft to the ring and simultaneously performing the secondary sealing function.