SU1065640A1

SU1065640A1 - End face seal

Info

Publication number: SU1065640A1
Application number: SU833542441A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Павлович Кревсун; Николай Михайлович Горбачев; Вячеслав Иванович Мишин
Original assignee: Институт ядерной энергетики АН БССР
Priority date: 1983-01-20
Filing date: 1983-01-20
Publication date: 1984-01-07

Abstract

ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, состо щее из двух контрколец, аксиально подвижного и вращающегос , каждое из которых запрессовано в металлическую обойму , отличающеес тем, что, с целью повышени надежности и герметичности уплотнени , обойма состоит из нескольких жестко соединенных по торцам колец из материалов с разными коэффициентами температурного расширени , причем коэффициент температурного расширени колец, составл ющих металлическую обойму, увеличиваетс в направлении уплотнительной поверхности.MECHANICAL SEAL, consisting of two counter rings, axially movable and rotating, each of which is pressed into a metal cage, characterized in that, in order to increase the reliability and tightness of the seal, the cage consists of several rigidly connected end rings of materials with different temperature coefficients expansion, and the coefficient of thermal expansion of the rings constituting the metal frame increases in the direction of the sealing surface.

Description

Изобретение относитс к машиностроению и может быть использовано в турбинах, компрессорах и насосах дл улучшени их рабочих параметров, ресурса и надежности .The invention relates to mechanical engineering and can be used in turbines, compressors and pumps to improve their performance, service life and reliability.

При изменении температуры в уплотнении происходит искажение уплотнительного зазора, что приводит к увеличению утечки.When the temperature in the seal changes, the sealing gap is distorted, which leads to an increase in leakage.

Известно торцовое уплотнение с термокомпенсацией , которое содержит неподвижное кольцо и вращающеес уплотнительное кольцо, расположенное- на валу. На уплотнительном кольце жестко закреплено компенсационное кольцо гораздо меньшей ширины так, чтобы создавать изгибающий момент относительно центра масс кольца. Компенсационное кольцо имеет коэффициент температурного расширени уплотнительного кольца. Благодар этому обеспечиваетс поддержание необходимой плоскости рабочей поверхности 1.A mechanical seal with thermal compensation is known, which contains a stationary ring and a rotating sealing ring located on the shaft. A sealing ring of a much smaller width is rigidly fixed on the sealing ring so as to create a bending moment relative to the center of mass of the ring. The compensation ring has a coefficient of thermal expansion of the sealing ring. This ensures that the necessary plane of the working surface 1 is maintained.

Однако компенсационное кольцо не может быть использовано в качестве обоймы, фиксирующей неметаллическое уплотнительное кольцо от проворотов в св зи с тем, что оно напрессовано лишь на незначительную часть уплотнительного кольца.However, the wear ring cannot be used as a holder securing the non-metallic sealing ring against twists due to the fact that it is pressed on only a small part of the sealing ring.

Известны торцовые уплотнени , в которых уплотнительные кольца, изготовленные из неметаллических материалов, запрессовываютс в металлические обоймы по всей своей ширине 2.Mechanical seals are known in which sealing rings made of non-metallic materials are pressed into the metal clips over their entire width 2.

Одтнако различие в коэффициентах температурного расширени уплотнительного кольца и обоймы приводит к короблению рабочей поверхности уплотнительных колецHowever, the difference in the coefficients of temperature expansion of the sealing ring and the clip leads to warping of the working surface of the sealing rings

при изменении температуры узла, что затрудн ет использование указанной конструкции . Возникает необходимость компенсации деформаций, обусловленных расширением металлической обоймы.as the node temperature changes, which makes it difficult to use this design. There is a need to compensate for the deformations caused by the expansion of the metal cage.

Целью изобретени вл етс увеличение надежности и упрощение конструкции торцового уплотнени , работающего при значительных изменени х температуры, уплотнительные кольца которого фиксированы от проворота запрессовкой в металлические обоймы.The aim of the invention is to increase the reliability and simplify the design of the mechanical seal, operating with significant temperature changes, the sealing rings of which are fixed from turning by pressing in the metal clips.

Указанна цель достигаетс тем, что в торцовом уплотнении, состо щем из двух контрколец, аксиально подвижного и вращающегос , каждое из которых запрессовано в металлическую обойму, обойма состоит из нескольких, жестко соединенных по торцам колец, изготовленных из материалов с различными коэффициентами температурного расширени , причем кольца располагаютс в такой последовательности, что коэффициенты температурного расширени увеличиваютс в направлении рабочей поверхности .This goal is achieved by the fact that in the mechanical seal consisting of two counter-rings, axially movable and rotating, each of which is pressed into a metal cage, the cage consists of several rigidly connected ends of rings made of materials with different coefficients of temperature expansion, the rings are arranged in such a sequence that the coefficients of temperature expansion increase in the direction of the working surface.

Така конструкци обусловлена тем, что напр жени по длине запрессовки кольцаSuch a design is due to the fact that the voltage along the length of the press-in ring

В обойму должны мен тьс постепенно, без резких скачков, в св зи с тем, что уплотнительное кольцо изготовлено из хрупкого материала. Таким образом, при изменении температуры узла ио длине запрессовки обеспечиваетс неравномерный нат г и возникает изгибающий момент относительно центра масс сечени кольца, благопри тствующий сохранению плоскостности рабочей поверхности.The yoke must be changed gradually, without sharp jumps, due to the fact that the sealing ring is made of brittle material. Thus, with a change in the temperature of the assembly and over the length of the press-in, uneven tension is ensured and a bending moment arises relative to the center of mass of the cross section of the ring, favoring the preservation of the flatness of the working surface.

На фиг. 1 изображено торцовое уплотнение; на фиг. 2 и 3 - схема работы уплотнени .FIG. 1 shows the mechanical seal; in fig. 2 and 3 is a diagram of the sealing operation.

Уплотнение работает следующим образом .Seal works as follows.

Уплотнительные поверхности вращающегос 1 и аксиально подвижного 2 колец, притертые до высокой степени частоты, прижимаютс друг к другу с помощью сильфона 3. Образуетс уплотнительна щель, раздел юща полости с уплотн емой и запирающей средами. В уплотнительной щели при вращении формируетс тонкий слой жидкости, который смазывает рабочие поверхности и предохран ет их от повреждений , а также преп тствует перетечкам жидкостей из одной полости в другую. Уплотнительные кольца 1 и 2 запрессованы в металлические обоймы, состо щие из титановых 4 и 5 и стального 6 и 7 колец. Нри определенной температуре с помощью притирки обеспечиваетс плоскостность уплотнительных поверхностей.The sealing surfaces of the rotating 1 and axially moving 2 rings, ground to a high degree of frequency, are pressed to each other by means of the bellows 3. A sealing gap forms, separating the cavity with sealable and locking media. When rotating, a thin layer of liquid is formed in the sealing gap, which lubricates the working surfaces and protects them from damage, and also prevents liquids from flowing from one cavity to another. Sealing rings 1 and 2 are pressed into metal clips consisting of titanium 4 and 5 and steel 6 and 7 rings. At a certain temperature, the flatness of the sealing surfaces is ensured by grinding.

Напр жение измен етс (фиг. 2 и 3) в месте запрессовки обоймы при новыщении температуры (относительно температуры притирки). Если обойма изготовлена из однородного материала (фиг. 2), то происходит равномерное изменение напр жени по длине запрессовки, которое сопровождаетс изменением геометрии рабочей поверхности . В случае, если обойма изготовлена из нескольких материалов, имеющих различные коэффициенты температурного расширени , то изменение напр жени неравномерно по длине запрессовки (фиг. 3), вследствие чего относительно центра масс кольца возникнет изгибающий момент, который компенсирует тепловую деформацию кольца. Дл сохранени плоскостности уплотнительной поверхности необходимо, чтобы сумма всех тепловых и механических короблений уплотнительного кольца равн лась нулю, что и реализуетс в приведенном примере. Поддержание необходимой геометрии рабочей поверхности обеспечиваетс и при охлаждении устройства.The stress varies (Figs. 2 and 3) at the place where the clip is pressed in when the temperature rises (relative to the lapping temperature). If the holder is made of a homogeneous material (Fig. 2), then the voltage varies uniformly along the pressing length, which is accompanied by a change in the geometry of the working surface. If the holder is made of several materials having different coefficients of temperature expansion, the voltage change is uneven along the length of the press-in (Fig. 3), as a result of which a bending moment will arise relative to the center of mass of the ring, which compensates for the thermal deformation of the ring. In order to maintain the flatness of the sealing surface, it is necessary that the sum of all thermal and mechanical warping of the sealing ring be zero, which is realized in the above example. Maintaining the required geometry of the working surface is also provided when the device is cooled.

Технико-экономический эффект изобретени заключаетс в повыщении надежности и герметичности уплотнени за счет сохранени параллельности рабочих торцов при повышении температуры.The technical and economic effect of the invention is to increase the reliability and tightness of the seal by keeping the working ends parallel with increasing temperature.

i/3ffe e/ t/e ffa/7/oj Jiffef/i/i/i / 3ffe e / t / e ffa / 7 / oj Jiffef / i / i /

f/a /j e//c/ / f / a / j e // c / /

.Z.Z

Фш.ЗFZH

Claims

END SEAL, consisting of two counter rings, axially movable and rotating, each of which is pressed into a metal sleeve, characterized in that, in order to increase the reliability and tightness of the seal, the sleeve consists of several rings rigidly connected at the ends of the rings with materials with different coefficients of thermal expansion moreover, the coefficient of thermal expansion of the rings making up the metal cage increases in the direction of the sealing surface.

(prototype).

FIG. A