RU69182U1

RU69182U1 - SHAFT SEAL

Info

Publication number: RU69182U1
Application number: RU2007125360/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Алексеевич Дорофеев; Анатолий Иванович Климакин; Виктор Иванович Бушуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научное производственно-конструкторское бюро "НИК"
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2007-12-10

Abstract

Торцовое уплотнение вала предназначено для герметизации вращающихся валов агрегатов и позволяет повысить экономичность и эффективность эксплуатации торцового уплотнения при сохранении удобства его ремонта. Уплотняющий контакт уплотнения вала образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца. На цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы выполнены, по меньшей мере, по два паза, ориентированных в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления. Размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h₂>h+h₁; h₁>h₂≠0; где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах. Предпочтительно пазы и соответствующие им углубления расположены равномерно по окружности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.The mechanical seal of the shaft is designed to seal the rotating shafts of the units and can improve the economy and efficiency of the mechanical seal while maintaining the convenience of its repair. The sealing contact of the shaft seal is formed by the interacting elements of the rotating assembly, including a sleeve contacting with each other along the annular girdle and an antifriction ring installed in it, and a fixed assembly consisting of an axially movable cage contacting with each other along the annular girdle and the second sealing antifriction ring installed in it. At least two grooves oriented in the circumferential direction are made on the cylindrical surfaces of the liner and the sleeve, and corresponding recesses are made in the antifriction rings opposite to these grooves. The dimensions of the grooves in the ferrule and the sleeve and the recesses in the antifriction rings are related by the relations: H + h ₂ > h + h ₁ ; h ₁ > h ₂ ≠ 0; where H is the width of the grooves in the cage and sleeve; h is the width of the recesses in the antifriction rings; h ₁ - the distance from the end of the annular belt to the lateral edge of the groove in the sleeve, clip; h ₂ - the distance from the end of the annular belt to the side surface of the recesses in the antifriction rings. Preferably, the grooves and their corresponding recesses are evenly spaced around the circumference. 1 s.p. f-ly, 4 ill.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям для герметизации вращающихся валов агрегатов.The utility model relates to mechanical engineering, namely to mechanical seals for sealing rotating shafts of units.

Известны конструкции торцовых уплотнений вращающегося вала (патенты RU 2001337, 2154211), в которых уплотняющий подвижный контакт образован элементами вращающегося и неподвижного узлов (пара трения антифрикционных колец), взаимодействующими по уплотнительному пояску. Вращающееся контактное кольцо крепится на валу агрегата путем установки его в гильзе на резиновом уплотнительном кольце, закрепленной на валу. Неподвижное контактное кольцо пары трения устанавливается в обойме в виде аксиально-подвижной втулки на уплотнительном резиновом кольце. Аксиально-подвижная втулка устанавливается в корпусе уплотнения и герметизируется воротниковой манжетой, закрепленной в расточке фланца. Фланец с манжетой крепится к корпусу винтами. Недостатком таких конструкций являются трудности, возникающие при необходимости удаления треснувших или развалившихся антифрикционных колец. Для удаления антифрикционных колец необходимо воздействовать на них в осевом направлении, однако круглые сквозные отверстия на торцовой поверхности гильзы и обоймы, позволяющие приложить к антифрикционным кольцам осевые усилия, имеют относительно небольшой диаметр, что усложняет демонтаж уплотнения, а порой делает его и вовсе невозможным. Выполнить указанные отверстия с большим диаметром не позволяет расположение канавок под резиновые уплотнительные кольца.Known designs of mechanical seals of a rotating shaft (patents RU 2001337, 2154211), in which the sealing movable contact is formed by the elements of the rotating and fixed nodes (friction pair of antifriction rings) interacting along the sealing belt. A rotating contact ring is mounted on the shaft of the unit by installing it in a sleeve on a rubber o-ring mounted on the shaft. The fixed contact ring of the friction pair is mounted in a cage in the form of an axially movable sleeve on the rubber sealing ring. The axially movable sleeve is installed in the seal housing and sealed with a collar cuff fixed in the flange bore. The flange with cuff is fixed to the housing with screws. The disadvantage of such designs is the difficulty that arises when it is necessary to remove cracked or decayed antifriction rings. To remove antifriction rings, it is necessary to act on them in the axial direction, however, round through holes on the end surface of the liner and cage, allowing axial forces to be applied to the antifriction rings, have a relatively small diameter, which complicates the dismantling of the seal, and sometimes makes it completely impossible. The indicated holes with a large diameter cannot be made by the location of the grooves for the rubber o-rings.

Наиболее близкой является конструкция торцового уплотнения по патенту RU 33194, в котором для улучшения ремонтопригодности уплотнения на внешней поверхности кольцевого ребра окружности гильзы (со стороны ее торца) выполнены, по меньшей мере, два паза для доступа к уплотнительным антифрикционным кольцам. На внешней поверхности кольцевого ребра окружности обоймы также выполнены, по меньшей мере, два паза, расположенные симметрично по ребрам окружности обоймы и вытянутые в осевом продольном направлении вала.The closest is the mechanical seal design according to the patent RU 33194, in which at least two grooves are made for access to the sealing antifriction rings to improve the maintainability of the seal on the outer surface of the annular rib of the circumference of the sleeve (from the side of its end). At least two grooves are arranged on the outer surface of the annular rib of the circumference of the cage, symmetrically located along the circumference of the circumference of the cage and elongated in the axial longitudinal direction of the shaft.

Хотя размеры паза для извлечения антифрикционных колец в данной конструкции увеличены, через такие пазы в полость, образованную торцовыми поверхностями антифрикционных колец и, соответственно, обоймой или гильзой, Although the dimensions of the groove for the extraction of antifriction rings in this design are increased, through such grooves into the cavity formed by the end surfaces of the antifriction rings and, accordingly, the cage or sleeve,

может проходить затворная жидкость, создавая дополнительное загрязнение поверхностей элементов торцового уплотнения частицами затворной жидкости.the barrier fluid may pass, creating additional contamination of the surfaces of the mechanical seal elements by the particles of the barrier fluid.

Полезной моделью решается задача повышения экономичности и эффективности эксплуатации торцового уплотнения при сохранении удобства его ремонта.The utility model solves the problem of increasing the cost-effectiveness and operational efficiency of the mechanical seal while maintaining the convenience of its repair.

Указанная задача решается тем, что в торцовом уплотнении, уплотняющий контакт которого образован взаимодействующими элементами вращающегося узла, включающего контактирующие между собой по кольцевому пояску гильзу и установленное в ней антифрикционное кольцо, и неподвижного узла, состоящего из контактирующих между собой по кольцевому пояску аксиально-подвижной обоймы и установленного в ней второго уплотнительного антифрикционного кольца, при этом на гильзе и обойме выполнены, по меньшей мере, два паза, согласно полезной модели, пазы выполнены на цилиндрических поверхностях гильзы и обоймы и ориентированы в окружном направлении, а напротив указанных пазов в антифрикционных кольцах выполнены соответствующие углубления, причем размеры пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах связаны соотношениями: Н+h₂>h+h₁; h₁≥h₂≠0; где Н - ширина пазов в обойме и гильзе; h - ширина углублений в антифрикционных кольцах; h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме; h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.This problem is solved by the fact that in the mechanical seal, the sealing contact of which is formed by the interacting elements of the rotating assembly, including a sleeve that contacts each other along the annular girdle and an antifriction ring installed in it, and a fixed assembly consisting of an axially movable cage contacting each other along the annular girdle and a second sealing antifriction ring installed in it, while at least two grooves are made on the sleeve and ferrule, according to the utility model, grooves in are made on the cylindrical surfaces of the sleeve and the cage and are oriented in the circumferential direction, and opposite the grooves in the antifriction rings, the corresponding recesses are made, and the dimensions of the grooves in the cage and the sleeve and the recesses in the antifriction rings are related by the relations: H + h ₂ > h + h ₁ ; h ₁ ≥h ₂ ≠ 0; where H is the width of the grooves in the cage and sleeve; h is the width of the recesses in the antifriction rings; h ₁ - the distance from the end of the annular belt to the lateral edge of the groove in the sleeve, clip; h ₂ - the distance from the end of the annular belt to the side surface of the recesses in the antifriction rings.

При этом полости, образованные в антифрикционных кольцах, не сообщаются с концентрическими полостями, образованными торцовыми поверхностями антифрикционных колец и соответствующим им торцовыми поверхностями гильзы и обоймы.At the same time, the cavities formed in the antifriction rings do not communicate with the concentric cavities formed by the end surfaces of the antifriction rings and the corresponding end surfaces of the sleeve and casing.

Для удобства ввода инструмента и устойчивости опорного усилия при извлечении антифрикционного кольца из обоймы или из гильзы пазы и углубления расположены равномерно по окружности элементов, на которых они расположены (обоймы, гильзы, антифрикционные кольца).For ease of insertion of the tool and stability of the support force when removing the antifriction ring from the cage or from the sleeve, the grooves and recesses are evenly spaced around the circumference of the elements on which they are located (cages, sleeves, antifriction rings).

На фиг.1 представлен фрагмент торцового уплотнения в продольном разрезе;Figure 1 presents a fragment of the mechanical seal in longitudinal section;

на фиг.2 - вид А на фиг.1;figure 2 is a view of figure 1;

на фиг.3 изображена обойма с антифрикционным кольцом в продольном разрезе;figure 3 shows a clip with an antifriction ring in longitudinal section;

на фиг.4 - сечение по Б-Б на фиг.3.figure 4 is a section along BB in figure 3.

Через корпус 1 проходит вал 2, отделенный от корпуса торцовым уплотнением. Торцовое уплотнение (фиг.1) состоит из вращающихся и неподвижных элементов. Вращающиеся элементы включают в себя закрепленную на валу гильзу 3 с установленным в ней уплотнительным антифрикционным кольцом 4. Неподвижные элементы уплотнения включают уплотнительное антифрикционное кольцо 5, установленное в аксиально-подвижной обойме 6, установленной в корпусе 1. На внешней цилиндрической поверхности гильзы 3 выполнены четыре паза 7 овальной формы (фиг.1, 2), ориентированные в окружном направлении. Такие же пазы 8 выполнены и на внешней цилиндрической поверхности обоймы 6 (фиг.3, 4). Пазы 7 и 8 расположены равномерно по окружности гильзы 3 и обоймы 6. Напротив сквозных пазов 7 и 8 в антифрикционных кольцах 4 и 5 выполнены соответствующие углубления 9 и 10. Пазы имеют размеры 6×20 мм. Углубления имеют размеры 4,5×20×2 мм. Размеры и расположение пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах удовлетворяют соотношениям:Through the housing 1 passes the shaft 2, separated from the housing by a mechanical seal. The mechanical seal (figure 1) consists of rotating and fixed elements. The rotating elements include a sleeve 3 mounted on the shaft with an anti-friction sealing ring installed in it 4. Fixed sealing elements include an anti-friction sealing ring 5 installed in an axially movable sleeve 6 installed in the housing 1. Four grooves are made on the outer cylindrical surface of the sleeve 3 7 oval (figure 1, 2), oriented in the circumferential direction. The same grooves 8 are made on the outer cylindrical surface of the cage 6 (Fig.3, 4). The grooves 7 and 8 are evenly spaced around the circumference of the sleeve 3 and the holder 6. Opposite the through grooves 7 and 8, the corresponding recesses 9 and 10 are made in the antifriction rings 4 and 5. The grooves are 6 × 20 mm in size. The recesses are 4.5 × 20 × 2 mm. The size and location of the grooves in the cage and sleeve and the recesses in the antifriction rings satisfy the relations:

H+h₂>h+h₁;H + h ₂ > h + h ₁ ;

h₁≥h₂≠0; гдеh ₁ ≥h ₂ ≠ 0; Where

Н - ширина пазов в обойме и гильзе;H is the width of the grooves in the ferrule and sleeve;

h - ширина углублений в антифрикционных кольцах;h is the width of the recesses in the antifriction rings;

h₁ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой кромки паза в гильзе, обойме;h ₁ - the distance from the end of the annular belt to the lateral edge of the groove in the sleeve, clip;

h₂ - расстояние от торца кольцевого пояска до боковой поверхности углублений в антифрикционных кольцах.h ₂ - the distance from the end of the annular belt to the side surface of the recesses in the antifriction rings.

При этом: Н=6 мм, h=4,5 мм, h₁=1,5 мм, h₂=1,5 мм.Moreover: H = 6 mm, h = 4.5 mm, h ₁ = 1.5 mm, h ₂ = 1.5 mm.

Указанные соотношения размеров обеспечивают выполнение следующих условий:These size ratios ensure the following conditions:

- задняя (по отношению к противолежащему кольцу) торцевая поверхность антифрикционного кольца не попадает в паз (в рабочем состоянии уплотнения);- the rear (with respect to the opposite ring) end surface of the antifriction ring does not fall into the groove (in the working state of the seal);

- передняя кромка углубления в антифрикционном кольце находится в пазу для обеспечения возможности воздействия на нее в нужном направлении при извлечении кольца.- the front edge of the recess in the antifriction ring is in the groove to allow impact on it in the right direction when removing the ring.

При работе агрегата вращение от вала 2 через гильзу 3 передается вращающемуся контактному антифрикционному кольцу 4. Крутящий момент, возникающий на неподвижном антифрикционном кольце 5 от вращающегося кольца пары, воспринимается корпусом уплотнения через штифты (условно не показаны) When the unit is operating, rotation from the shaft 2 through the sleeve 3 is transmitted to the rotating contact antifriction ring 4. The torque arising on the stationary antifriction ring 5 from the rotating ring of the pair is perceived by the seal body through the pins (not shown conditionally)

аксиально-подвижной обоймы 6. Под действием давления уплотняемой среды или затворной жидкости возникают осевые силы, прижимающие антифрикционные кольца друг к другу и к опорным пояскам гильзы и обоймы, обеспечивая герметичность уплотнения. Выбранное соотношение размеров пазов в обойме и гильзе и углублений в антифрикционных кольцах позволяет при необходимости извлечения антифрикционных колец 4 и 5 (при ремонте и замене и т.п.) свободно заводить съемник (или другой инструмент для извлечения колец) через пазы 7 и 8, упираться выступом съемника в боковую поверхность 12 углублений 9 и 10, создавая устойчивое осевое усилие для извлечения антифрикционных колец 4 или 5.axial-movable cage 6. Under the action of the pressure of the medium being sealed or the barrier fluid, axial forces arise, pressing the antifriction rings against each other and to the support belts of the sleeve and cage, ensuring a tight seal. The selected ratio of the dimensions of the grooves in the cage and the sleeve and the recesses in the antifriction rings allows, if necessary, to remove the antifriction rings 4 and 5 (for repair and replacement, etc.), to freely start the puller (or other tool for removing the rings) through the grooves 7 and 8, abut the protrusion of the puller in the side surface 12 of the recesses 9 and 10, creating a stable axial force to remove the antifriction rings 4 or 5.

При этом расположение пазов 7 и 8 только на цилиндрических частях поверхностей гильзы и обоймы исключает загрязнение их торцовых частей 13 частицами перекачиваемой среды, продлевая срок службы уплотнения.Moreover, the location of the grooves 7 and 8 only on the cylindrical parts of the surfaces of the liner and the cartridge eliminates contamination of their end parts by 13 particles of the pumped medium, prolonging the life of the seal.

Claims

1. The mechanical seal of the shaft, the sealing contact of which is formed by the interacting elements of the rotating assembly, including a sleeve that contacts each other along the annular girdle and an antifriction ring installed in it, and a fixed assembly, consisting of an axially movable cage contacting each other along the annular girdle and installed in it the second sealing antifriction ring, while at least two grooves are made on the sleeve and ferrule, characterized in that the grooves are made on cylindrical rhnostyah sleeve and holder and are oriented in the circumferential direction, and opposite the said grooves in the antifriction rings formed corresponding recesses, the dimensions of the slots in the cage and the sleeve and depressions in the antifriction rings are related by: H + h _2> h + h _1; h ₁ ≥h ₂ ≠ 0, where H is the width of the grooves in the cage and sleeve; h is the width of the recesses in the antifriction rings; h ₁ - the distance from the end of the annular belt to the lateral edge of the groove in the sleeve, clip; h ₂ - the distance from the end of the annular belt to the side surface of the recesses in the antifriction rings.

2. The mechanical seal according to claim 1, characterized in that the grooves and the corresponding recesses are evenly spaced around the circumference.