RU63011U1

RU63011U1 - SHAFT SEAL

Info

Publication number: RU63011U1
Application number: RU2006130294/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Плужник; Игорь Сергеевич Руденко; Валерий Павлович Ткаченко
Original assignee: Открытое акционерное общество завод "Потенциал" ОАО завод "Потенциал"
Priority date: 2006-08-21
Filing date: 2006-08-21
Publication date: 2007-05-10

Abstract

Полезная модель относится к области гидромашиностроения и может быть использована для герметизации вращающегося вала погружного электродвигателя. Известно торцовое уплотнение вала, которое содержит неподвижное и контактирующее с ним вращающееся уплотнительные кольца и сильфон, установленный одним концом во вращающемся уплотнительном кольце и поджатый к нему. Другой конец сильфона находится на валу и поджат к нему обжимной втулкой с заплечиком, имеющей возможность осевого перемещения относительно вращающегося уплотнительного кольца. На наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца со стороны, противоположной его уплотняющей поверхности, выполнена проточка. Известное устройство содержит также винтовую пружину, одним концом взаимодействующую с вращающимся уплотнительным кольцом, а другим - с заплечиком обжимной втулки. Обжимная втулка имеет, в свою очередь, возможность взаимодействия с опорным элементом, размещенным на валу. Недостатками известного торцового уплотнения можно считать его низкую надежность при длительной эксплуатации, что связано с возможностью повреждения сильфона частями обжимной втулки при их осевом перемещении. Особенно это сказывается по истечении времени, когда происходит старение материала сильфона и истирание уплотняющих поверхностей колец. Кроме того, конструкция устройства и процесс ее сборки сложны. В связи с поставленной задачей усовершенствуется известное торцовое уплотнение вала, во вращающемся уплотнительном кольце которого и обжимной втулке выполнены внутренняя цилиндрическая расточка и скос, который The utility model relates to the field of hydraulic engineering and can be used to seal the rotating shaft of a submersible electric motor. A mechanical shaft seal is known, which comprises a stationary and contacting rotating sealing rings and a bellows mounted at one end in a rotating sealing ring and drawn to it. The other end of the bellows is located on the shaft and is pressed against it by a crimp sleeve with a shoulder, which has the possibility of axial movement relative to the rotating o-ring. A groove is made on the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring from the side opposite to its sealing surface. The known device also contains a coil spring, one end interacting with a rotating sealing ring, and the other with a shoulder crimp sleeve. The crimp sleeve, in turn, has the ability to interact with a support element located on the shaft. The disadvantages of the known mechanical seal can be considered its low reliability during long-term operation, which is associated with the possibility of damage to the bellows parts of the crimp sleeve during their axial movement. This is especially true after a time when the aging of the bellows material and the abrasion of the sealing surfaces of the rings occur. In addition, the design of the device and the process of its assembly are complex. In connection with the task, the known mechanical shaft seal will be improved, in the rotating sealing ring of which and the crimp sleeve, an internal cylindrical bore and bevel are made, which

является продолжением расточки с расширением в сторону свободного конца указанных элементов. Конец сильфона расположен во внутренней цилиндрической расточке вращающегося уплотнительного кольца и поджат к нему при помощи распорного кольца, установленного на валу. Торцем внутренней цилиндрической расточки обжимной втулки образован бурт с возможностью взаимодействия с другим концом сильфона. Скосы на обжимной втулке и вращающемся уплотнительном кольце, контактирующие с выпуклой частью сильфона, образуют тупые углы с цилиндрической поверхностью расточек в них. При этом скос на обжимной втулке переходит в дополнительную внутреннюю цилиндрическую поверхность, которая находится непосредственно со стороны свободного конца втулки. Возможность осевого перемещения обжимной втулки относительно вращающегося уплотнительного кольца обеспечивается при помощи цилиндрических упоров, которые выполнены по образующей на дополнительной внутренней цилиндрической поверхности обжимной втулки. При этом упоры размещены так, что имеют возможность установки в ответных радиусных пазах, расположенных на проточке наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца. Таким образом, достигается заданная надежность конструкции и требуемые условия герметизации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.is a continuation of the bore with the extension towards the free end of these elements. The end of the bellows is located in the inner cylindrical bore of the rotating sealing ring and is drawn to it by means of a spacer ring mounted on the shaft. An end is formed at the end of the inner cylindrical bore of the crimp sleeve with the possibility of interaction with the other end of the bellows. The bevels on the crimp sleeve and the rotating o-ring in contact with the convex part of the bellows form obtuse angles with the cylindrical surface of the bores in them. In this case, the bevel on the crimp sleeve passes into an additional inner cylindrical surface, which is located directly on the side of the free end of the sleeve. The possibility of axial movement of the crimp sleeve relative to the rotating o-ring is provided by means of cylindrical stops, which are made along the generatrix on the additional inner cylindrical surface of the crimp sleeve. In this case, the stops are placed so that they can be installed in mating radial grooves located on the groove of the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring. Thus, the desired reliability of the design and the required sealing conditions are achieved. 1 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области гидромашиностроения, более конкретно к уплотнительным устройствам, и может быть использована для герметизации вращающегося вала погружного электродвигателя, применяемого в качестве привода насоса для откачки жидкости из скважин, колодцев и т.д.The utility model relates to the field of hydraulic engineering, more specifically to sealing devices, and can be used to seal the rotating shaft of a submersible electric motor, used as a pump drive for pumping fluid from wells, wells, etc.

Известно торцовое уплотнение вала, описанное в патенте Украины на полезную модель №1260, М. кл. 7 F 16 J 15/34, опуб. 17.02.2002., бюл. №6. Указанное торцовое уплотнение вала содержит неподвижное и контактирующее с ним вращающееся уплотнительные кольца, а также сильфон, поджатый одним концом к вращающемуся уплотнительному кольцу, а другим - к валу. К вращающемуся уплотнительному кольцу сильфон поджат с помощью винтовой пружины через обжимную втулку, которая выполнена в виде шайбы, взаимодействующей с наружным кольцевым буртом на конце сильфона. Другой конец сильфона, размещенный на валу, поджат к нему также с помощью винтовой пружины, которая взаимодействует с заплечиком опорного элемента, установленного на валу. Во вращающемся уплотнительном кольце выполнена кольцевая расточка.Known mechanical shaft seal described in the patent of Ukraine for utility model No. 1260, M. cl. 7 F 16 J 15/34, publ. 02.17.2002., Bull. No. 6. The specified mechanical shaft seal contains a stationary and in contact with him rotating sealing rings, as well as a bellows, pressed at one end to the rotating sealing ring, and the other to the shaft. The bellows is pressed against the rotating sealing ring by means of a helical spring through a compression sleeve, which is made in the form of a washer interacting with the outer ring collar at the end of the bellows. The other end of the bellows, placed on the shaft, is pressed against it also by a helical spring, which interacts with the shoulder of the support element mounted on the shaft. An annular bore is made in the rotating sealing ring.

Кольцевая расточка имеет ступенчатую форму и расположена со стороны наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца. Кольцевой бурт, который имеется на конце сильфона, размещен в указанной ступенчатой кольцевой расточке. Обжимная втулка в виде шайбы также установлена в расточке. Шайба закреплена распорным кольцом, которое размещено в кольцевом пазу, The annular bore has a stepped shape and is located on the side of the outer cylindrical surface of the rotating o-ring. An annular collar, which is available at the end of the bellows, is placed in the indicated stepped annular bore. A crimp sleeve in the form of a washer is also installed in the bore. The washer is fixed with a spacer ring, which is placed in the annular groove,

выполненном на большей боковой поверхности расточки вращающегося уплотнительного кольца.made on the larger side surface of the bore of the rotating o-ring.

Недостатком известной конструкции можно считать низкую надежность при увеличении диаметра уплотнительных колец и срока эксплуатации уплотнения, что обусловлено недостаточной механической прочностью сильфона.A disadvantage of the known design can be considered low reliability with increasing diameter of the sealing rings and the life of the seal, due to insufficient mechanical strength of the bellows.

Наиболее близкой заявляемой можно считать выбранную в качестве прототипа конструкцию торцового уплотнения вала, представленную в патенте Украины №50856, М. кл. 6 F 16 J 15/34, опуб. 15.11.2002., бюл. №11.The closest claimed can be considered selected as a prototype design of the mechanical shaft seal, presented in the patent of Ukraine No. 50856, M. cl. 6 F 16 J 15/34, publ. 11/15/2002., Bull. No. 11.

Известное торцовое уплотнение вала содержит неподвижное и контактирующее с ним вращающееся уплотнительные кольца и сильфон, установленный одним концом во вращающемся уплотнительном кольце и поджатый к нему. Другой конец сильфона установлен на валу и поджат к нему обжимной втулкой с заплечиком, имеющей возможность осевого перемещения относительно вращающегося уплотнительного кольца. На наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца со стороны, противоположной его уплотняющей поверхности, выполнена проточка. Известное устройство содержит также винтовую пружину, одним концом взаимодействующую с вращающимся уплотнительным кольцом, а другим с заплечиком обжимной втулки. Обжимная втулка имеет, в свою очередь, возможность взаимодействия с опорным элементом, размещенным на валу. Указанные признаки являются общими с заявляемой конструкцией.Known mechanical shaft seal contains a stationary and in contact with it rotating sealing rings and a bellows mounted at one end in a rotating sealing ring and drawn to it. The other end of the bellows is mounted on the shaft and is pressed against it by a crimp sleeve with a shoulder, which has the possibility of axial movement relative to the rotating o-ring. A groove is made on the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring from the side opposite to its sealing surface. The known device also contains a coil spring, one end interacting with a rotating o-ring, and the other with a shoulder crimp sleeve. The crimp sleeve, in turn, has the ability to interact with a support element located on the shaft. These signs are common with the claimed design.

Обжимная втулка выполнена из двух частей, и имеет заплечики на каждой из них. Части втулки соединены между собой с возможностью осевого перемещения. Внутренняя поверхность части The crimp sleeve is made of two parts, and has shoulders on each of them. The parts of the sleeve are interconnected with the possibility of axial movement. The inner surface of the part

обжимной втулки, поджимающей сильфом к валу, и контактирующая с ней наружная поверхность сильфона выполнены в виде усеченных конусов, большим основанием направленных от колец.crimp sleeve, which compresses the bellows to the shaft, and the outer surface of the bellows in contact with it is made in the form of truncated cones, a large base directed from the rings.

Для исключения проворота частей обжимной втулки на внутренней цилиндрической поверхности той части втулки, которая поджимает сильфон к вращающемуся уплотнительному кольцу, по образующей выполнены цилиндрические упоры с возможностью установки в ответных радиусных пазах, имеющихся на наружной поверхности другой части втулки.To prevent rotation of the parts of the crimp sleeve on the inner cylindrical surface of that part of the sleeve that presses the bellows to the rotating sealing ring, cylindrical stops are made along the generatrix with the possibility of installation in the mating radial grooves on the outer surface of the other part of the sleeve.

Недостатками известного торцового уплотнения можно считать недостаточную надежность при длительной эксплуатации, что связано с возможностью повреждения сильфона частями обжимной втулки при их осевом перемещении, когда одновременно передается вращение подвижному уплотнительному кольцу, происходит осевое перемещение сильфона и осуществляется прижим вращающегося уплотнительного кольца к неподвижному кольцу. Особенно это сказывается по истечении времени, когда происходит старение материала сильфона и истирание уплотняющих поверхностей колец. Кроме того, конструкция устройства и процесс ее сборки сложны.The disadvantages of the known mechanical seal can be considered insufficient reliability during long-term operation, which is associated with the possibility of damage to the bellows by parts of the crimp sleeve during their axial movement, when the rotation is transmitted to the movable sealing ring, the bellows is axially moved and the rotating sealing ring is pressed against the fixed ring. This is especially true after a time when the aging of the bellows material and the abrasion of the sealing surfaces of the rings occur. In addition, the design of the device and its assembly process are complex.

В основу создания полезной модели поставлена задача разработки такого торцового уплотнения вала, конструкция которого обеспечивает исключение влияния на сильфон в процессе его старения кинематической связи, обеспечивающей передачу вращения вала подвижному уплотнительному кольцу и его прижим к неподвижному уплотняющему кольцу. Кроме того, предложенное устройство должно иметь более простую конструкцию, что позволит упростить процесс сборки.The creation of a useful model is based on the task of developing such a mechanical shaft seal, the design of which eliminates the influence of the kinematic connection on the bellows during its aging, which ensures transmission of the shaft rotation to the movable sealing ring and its clamping to the stationary sealing ring. In addition, the proposed device should have a simpler design, which will simplify the assembly process.

Поставленная задача решается тем, что усовершенствуется известное торцовое уплотнение вала, которое содержит неподвижное и контактирующее с ним вращающееся уплотнительные кольца и сильфон, расположенный одним концом во вращающемся уплотнительном кольце и поджатый к нему. Другой конец сильфона установлен на валу и поджат к нему обжимной втулкой с заплечиком, имеющей возможность осевого перемещения относительно вращающегося уплотнительного кольца. На наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца со стороны, противоположной его уплотняющей поверхности, выполнена проточка. Известное устройство содержит также винтовую пружину, одним концом взаимодействующую с вращающимся уплотнительным кольцом, а другим с заплечиком обжимной втулки. Обжимная втулка имеет, в свою очередь, возможность взаимодействия с опорным элементом, размещенным на валу.The problem is solved by improving the well-known mechanical shaft seal, which contains a stationary and in contact with him rotating o-rings and a bellows located at one end in a rotating o-ring and pressed to it. The other end of the bellows is mounted on the shaft and is pressed against it by a crimp sleeve with a shoulder, which has the possibility of axial movement relative to the rotating o-ring. A groove is made on the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring from the side opposite to its sealing surface. The known device also contains a coil spring, one end interacting with a rotating o-ring, and the other with a shoulder crimp sleeve. The crimp sleeve, in turn, has the ability to interact with a support element located on the shaft.

Согласно полезной модели во вращающемся уплотнительном кольце и обжимной втулке выполнены внутренняя цилиндрическая расточка и скос, который является продолжением расточки с расширением в сторону свободного конца указанных элементов. Один конец сильфона расположен во внутренней цилиндрической расточке вращающегося уплотнительного кольца и поджат к нему при помощи распорного кольца, установленного на валу. Торцем внутренней цилиндрической расточки обжимной втулки образован бурт с возможностью взаимодействия с другим концом сильфона. Скосы на обжимной втулке и вращающемся уплотнительном кольце, контактирующие с выпуклой частью сильфона, образуют тупые углы с цилиндрической поверхностью расточек в них. При этом скос на обжимной втулке переходит в дополнительную внутреннюю According to a utility model, an inner cylindrical bore and a bevel are made in the rotating sealing ring and crimp sleeve, which is a continuation of the bore with expansion towards the free end of these elements. One end of the bellows is located in the inner cylindrical bore of the rotating sealing ring and is drawn to it by means of a spacer ring mounted on the shaft. An end is formed at the end of the inner cylindrical bore of the crimp sleeve with the possibility of interaction with the other end of the bellows. The bevels on the crimp sleeve and the rotating o-ring in contact with the convex part of the bellows form obtuse angles with the cylindrical surface of the bores in them. In this case, the bevel on the crimp sleeve goes into an additional internal

цилиндрическую поверхность, которая находится непосредственно со стороны свободного конца втулки.a cylindrical surface that is located directly on the side of the free end of the sleeve.

Возможность осевого перемещения обжимной втулки относительно вращающегося уплотнительного кольца обеспечивается при помощи цилиндрических упоров, которые выполнены по образующей на дополнительной внутренней цилиндрической поверхности обжимной втулки. При этом упоры размещены так, что имеют возможность установки в ответных радиусных пазах, расположенных на проточке наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца.The possibility of axial movement of the crimp sleeve relative to the rotating o-ring is provided by means of cylindrical stops, which are made along the generatrix on the additional inner cylindrical surface of the crimp sleeve. In this case, the stops are placed so that they can be installed in mating radial grooves located on the groove of the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring.

Заявляемая конструкция иллюстрируется чертежом, где показано предлагаемое торцовое уплотнение вала в продольном разрезе.The inventive design is illustrated in the drawing, which shows the proposed mechanical shaft seal in longitudinal section.

Торцовое уплотнение вала содержит неподвижное 1 и контактирующее с ним вращающееся 2 уплотнительные кольца. В устройство также входит сильфон 3, поджатый одним концом к вращающемуся уплотнительному кольцу 2. Другим концом сильфон 3 поджат к валу 4 обжимной втулкой 5 с заплечиком 6. Устройство содержит также расположенную коаксиально сильфона 3 винтовую пружину 7, одним концом непосредственно взаимодействующую с вращающимся уплотнительным кольцом 2, а другим - с заплечиком 6 обжимной втулки 5. В свою очередь втулка 5 имеет возможность взаимодействия с опорным элементом 8, установленным на валу 4.The mechanical seal of the shaft contains a stationary 1 and a rotating 2 sealing rings in contact with it. The device also includes a bellows 3, which is pressed at one end to a rotating sealing ring 2. At the other end, a bellows 3 is pressed against a shaft 4 by a crimping sleeve 5 with a shoulder 6. The device also contains a coil spring 7 located coaxially to the bellows 3, which directly interacts with a rotating sealing ring at one end 2, and the other with a shoulder 6 of the crimping sleeve 5. In turn, the sleeve 5 has the ability to interact with the supporting element 8 mounted on the shaft 4.

Во вращающемся уплотнительном кольце 2 и в обжимной втулке 5 выполнены обращенные друг к другу внутренние цилиндрические расточки 9 и 10 соответственно, а также скосы 11 и 12, которые являются продолжением расточек 9 и 10 с расширением в сторону свободных концов кольца 2 и втулки 5. Скосы 11 и 12 расположены по обе стороны выпуклой части сильфона 3.In the rotating sealing ring 2 and in the crimp sleeve 5, inner cylindrical bores 9 and 10 are respectively facing each other, as well as bevels 11 and 12, which are a continuation of the bores 9 and 10 with expansion towards the free ends of the ring 2 and sleeve 5. Bevels 11 and 12 are located on both sides of the convex part of the bellows 3.

Конец сильфона 3 со стороны вращающегося кольца 2 установлен в его расточке 9 и поджат к нему при помощи распорного кольца 13, охватывающего вал 4. Торцем цилиндрической расточки 10 обжимной втулки 5, в месте контакта с опорным элементом 8, образован бурт 14, в который может упираться второй конец сильфона 3. Скосы 12 и 11 на обжимной втулке 5 и вращающемся уплотнительном кольце 2, контактирующие с выпуклой частью сильфона 3, образуют тупые углы с цилиндрической поверхностью расточек 10 и 9 в них соответственно.The end of the bellows 3 from the side of the rotating ring 2 is installed in its bore 9 and is drawn to it by means of a spacer ring 13, covering the shaft 4. The end of the cylindrical bore 10 of the crimp sleeve 5, at the point of contact with the supporting element 8, a collar 14 is formed, into which abut the second end of the bellows 3. The bevels 12 and 11 on the crimp sleeve 5 and the rotating sealing ring 2 in contact with the convex part of the bellows 3 form obtuse angles with the cylindrical surface of the bores 10 and 9 in them, respectively.

Возможность осевого перемещения обжимной втулки 5 относительно вращающегося уплотнительного кольца 2 образована при помощи цилиндрических упоров 15, которые выполнены по образующей на дополнительной внутренней цилиндрической поверхности части втулки 5, расположенной непосредственно со стороны ее свободного конца до скоса 12. При этом упоры 15 расположены на втулке 5 с возможностью установки в ответных радиусных пазах 16, имеющихся на проточке 17, выполненной на наружной цилиндрической поверхности вращающегося уплотнительного кольца 2. Неподвижное кольцо 1 устанавливается в корпусе электродвигателя (на чертеже не показан) и уплотняется эластичным кольцом 18.The possibility of axial movement of the crimp sleeve 5 relative to the rotating sealing ring 2 is formed by means of cylindrical stops 15, which are made along a part of the sleeve 5 forming on the additional inner cylindrical surface located directly from the side of its free end to the bevel 12. The stops 15 are located on the sleeve 5 with the possibility of installation in the mating radial grooves 16, available on the groove 17, made on the outer cylindrical surface of the rotating sealing ring 2. Nep IG Petritskaya ring 1 is installed in a motor housing (not shown) and sealed by an elastic ring 18.

Уплотнение работает следующим образом.Sealing works as follows.

Вращение вала 4 через сильфон 3 передается уплотнительному кольцу 2, которое поджимается к неподвижному уплотнительному кольцу 1 пружиной 7. Сильфон 3 герметизирует торцовое уплотнение на валу 4 и обеспечивает кинематическую связь вала 4 с вращающимся уплотнительным кольцом 2. Обжимная втулка 5, распорное кольцо 13, расточка 9 и скос 11 на вращающемся The rotation of the shaft 4 through the bellows 3 is transmitted to the sealing ring 2, which is pressed against the stationary sealing ring 1 by the spring 7. The bellows 3 seals the mechanical seal on the shaft 4 and provides a kinematic connection of the shaft 4 with the rotating sealing ring 2. Crimp sleeve 5, spacer ring 13, bore 9 and bevel 11 on a rotating

уплотнительном кольце 2 образуют замкнутый объем для конца сильфона 3, установленного в кольце 2, что обеспечивает требуемый обжим для надежной работы торцового уплотнения в период всего его срока службы. Влияние осевого перемещения сильфона 3 на надежность крепления конца сильфона 3 во вращающемся уплотнительном кольце 2, благодаря действию элементов, образующих замкнутый объем, отсутствует. Аналогично втулка 5 со скосом 12, совместно с пружиной 7 буртом 14 в расточке 10 и валом 4 исключает влияние осевого перемещения сильфона 3 на место его прижима к валу 4. Таким образом, достигается заданная надежность конструкции и требуемые условия герметизации.the sealing ring 2 form a closed volume for the end of the bellows 3 installed in the ring 2, which provides the required crimp for reliable operation of the mechanical seal during its entire service life. The influence of the axial movement of the bellows 3 on the reliability of the fastening of the end of the bellows 3 in the rotating sealing ring 2, due to the action of the elements forming a closed volume, is absent. Similarly, sleeve 5 with bevel 12, together with spring 7, collar 14 in bore 10 and shaft 4, eliminates the effect of axial movement of bellows 3 on the place of its clamping to shaft 4. Thus, the specified design reliability and the required sealing conditions are achieved.

Claims

1. The mechanical seal of the shaft, containing a stationary and in contact with it rotating o-rings, a bellows mounted at one end in a rotating o-ring and pushed to it, while the other end of the bellows is mounted on the shaft and pressed against it by a crimp sleeve with a shoulder, which has the possibility of axial movement relative to the rotating sealing ring, on the outer cylindrical surface of which from the side opposite to its sealing surface, a groove is made, as well as a coil spring interacting with a rotating o-ring at one end and with a shoulder of a crimp sleeve, which, in turn, can interact with a support element located on the shaft, characterized in that an internal cylindrical bore is made in the rotating sealing ring and crimp sleeve and a bevel, which is a continuation of the bore with the expansion towards the free end of these elements, one end of the bellows is placed in the inner cylindrical bore of the rotating sealing rings and is drawn to it by means of a spacer ring mounted on the shaft, and a collar is formed with the end face of the inner cylindrical bore of the crimp sleeve to interact with the other end of the bellows, the bevels on the crimp sleeve and the rotating sealing ring in contact with the convex part of the bellows form obtuse angles with the cylindrical surface of the bores in them, while the bevel on the crimp sleeve passes into an additional inner cylindrical surface, which is located directly on the side of the free tsa sleeve.

2. The mechanical shaft seal according to claim 1, characterized in that the axial movement of the crimp sleeve relative to the rotating sealing ring is provided with cylindrical stops that are formed along the generatrix on the additional inner cylindrical surface of the crimp sleeve, while the stops are placed with the possibility of installation in reciprocal radius grooves located on the groove of the outer cylindrical surface of the rotating o-ring.