SU1393972A1

SU1393972A1 - Method of manufacturing friction ring of end-face seal

Info

Publication number: SU1393972A1
Application number: SU864141620A
Authority: SU
Inventors: Александр Васильевич Лукашевич; Вячеслав Иванович Мишин; Эдуард Павлович Кревсун; Александр Леонидович Новиков
Original assignee: Институт ядерной энергетики АН БССР
Priority date: 1986-11-03
Filing date: 1986-11-03
Publication date: 1988-05-07

Abstract

Изобретение относитс к уплот- нительной технике, может быть использовано дл уплотнени турбин, насосов и других машин и позвол ет повысить надежность колец трени за счет стабилизации уплотнительного бурта. Герметичную прессовую посадку кольца на втулку, приваренную к силь- фону, осуществл ют по внутреннему диаметру кольца. Отсутствие раст гивающих напр жений в кольце получа- ,ют прессовой посадкой по внешнему диаметру кольца бандажа. 1 ил. ,The invention relates to a sealing technique, can be used to seal turbines, pumps and other machines and improves the reliability of the friction rings by stabilizing the sealing shoulder. A hermetic press fit of the ring on the sleeve welded to the bellows is carried out according to the internal diameter of the ring. The absence of tensile stresses in the ring is obtained by pressing fit the outer diameter of the band ring. 1 il. ,

Description

SS

СПSP

сwith

в at

DODo

соwith

DO CDDO CD

Изобретение относитс к уплотни- тельной технике и может быть использовано дл уплотнительных устройств турбин и других машин путем стабили- зации геометрии уплотнительного бурта.The invention relates to a sealing technique and can be used for sealing devices of turbines and other machines by stabilizing the geometry of the sealing collar.

Целью изобретени вл етс повышение надежности кольца трени торцового уплотнени за счет стабилиза- ции геометрии уплотнительного бурта в температурном диапазоне (-50) ... (+100°С).The aim of the invention is to increase the reliability of the friction ring of the mechanical seal by stabilizing the geometry of the sealing collar in the temperature range (-50) ... (+ 100 ° C).

На чертеже изображено сечение кольца трени торцового уплотнени . The drawing shows the cross section of the ring friction mechanical seal.

В примере реализации способа изготовлени кольца трени вначале производ т покрытие внутренней цилиндрической поверхности уплотнительного кольца 1 с наружным диаметром 78 мм и внутренним 62 мм, выполненного из материала СГП-05, фторопластовой эмульсией 2 марки Ф-4Д. Далее бандаж 3 с наружным диаметром 85 мм, выполненный из стали марки 14Х17Н2, коэф- фициент температурного расширени которой близок к коэффициенту температурного расширени материала СГП-05 и равен 10 10 1/°С, нагревают до 400 С и вставл ют в него коль- цо 1, имею1цее температуру 20 С, так чтобы центры масс кольца 1 и бандажа 3 находились в одном радиальном сечении , перпендикул рном, оси вращени Выполненную сборку охлаждают до 200°С. Промежуточна деталь между сильфоном 4 и кольцом 1 выполнена в виде втулки 5. втулка выполнена из такого же материала, что и сильфон, т.е. из стали марки 12Х18Н10Т, и сварена с ним. Далее втулку 5 охлаждают в жидком азоте и з тем вставл ют внутрь кольца 1, так чтобы центры масс бандажа, кольца и втулки находились в одном радиальном сечении, перпендикул рном оси вращени . Собранный узел охлаждают до 20 С. При этом по наружной прессовой посадке обеспечиваетс нат г 0,15 мм а по внутренней 0.05 мм.In the example of implementation of the method for manufacturing the friction ring, firstly, the inner cylindrical surface of the sealing ring 1 is coated with an outer diameter of 78 mm and an inner 62 mm made of material SGP-05 with F-4D fluoroplastic emulsion 2. Next, a bandage 3 with an outer diameter of 85 mm, made of steel grade 14X17H2, the temperature expansion coefficient of which is close to the coefficient of temperature expansion of material SGP-05 and equal to 10 10 1 / ° C, is heated to 400 ° C and inserted into it co 1, has a temperature of 20 ° C so that the centers of mass of ring 1 and band 3 are in the same radial cross section, perpendicular to the axis of rotation. The assembly is cooled to 200 ° C. The intermediate part between the bellows 4 and the ring 1 is made in the form of a sleeve 5. The sleeve is made of the same material as the bellows, i.e. from steel grade 12X18H10T, and welded with it. Next, the sleeve 5 is cooled in liquid nitrogen and then inserted inside the ring 1, so that the centers of mass of the bandage, the ring and the sleeve are in the same radial section perpendicular to the axis of rotation. The assembled unit is cooled to 20 ° C. At the same time, the external press fit provides a tension of 0.15 mm and an internal pressure of 0.05 mm.

Герметичность соединени кольца с втулкой обеспечиваетс за счет припо сло фторопластовой эмульсии, толщина которого определ етс шероховатостью сопр гаемых поверхностей и находитс в пределах 0,01-0,02 мм.The tightness of the connection of the ring with the sleeve is provided by the solder of the fluoroplastic emulsion, the thickness of which is determined by the roughness of the mating surfaces and is in the range of 0.01-0.02 mm.

Нат г по внутренней прессовой посадке обеспечивает фиксацию кольца от проворота относительно втулки в Nat on the internal press fit ensures the fixation of the ring against rotation relative to the sleeve in

g g

о about

5five

0 5 О r Q 5 0 5 About r Q 5

00

5five

интервале температур (-50)-()°С и выбран при 20°С равным 0,05 мм, . т.е. так, чтобы при понижении температуры кольца трени до -50°С обеспечивалс минимальный нат г, необходимый дл фиксации кольца от проворота .temperature range (-50) - () ° С and selected at 20 ° С equal to 0.05 mm,. those. so that when the temperature of the friction ring decreases to -50 ° C, the minimum tension required for fixing the ring against rotation is ensured.

Нат г по внешней прессовой посадке выбран так, чтобы равнодействующа сила, приложенна к графитовому кольцу, всегда работала на сжатие. При этом внутренние напр жени , возникающие в -кольце, всегда должны находитьс в интервале напр жений, допустимых дл графитового материала . Выбор численных значений нат гов определ етс , во-первых размерами деталей, а во-вторых, марками материалов данных деталей. Чтобы в рас- сматривамом конкретном примере обеспечить функционирование кольца трени , нат г по наружной прессовой посадке при 20°С делают равным 0,15 мм а по внутренней - 0,05 мм.An external press fit is chosen so that the resultant force applied to the graphite ring always works in compression. At the same time, the internal stresses arising in the g-ring should always be in the range of stresses allowed for the graphite material. The choice of the numerical values of the tension is determined, firstly by the dimensions of the parts, and secondly, by the grades of materials of these parts. In order to ensure the functioning of the friction ring in the concrete example, the tension on the outer press fit at 20 ° C is made equal to 0.15 mm and on the inner press — 0.05 mm.

Таким образом, на сто нке равнодействующа сил, приложенных к кольцу , работает на сжатие. При выходе кольца трени на рабочий температурный режим силы сжати кольца нeqкoлькo уменьшаютс за счет того, что при нагревании раст гивающие силы по внутренней прессовой посадке увеличиваютс , а сжимающие - по внешней прессовой посадке уменьшаютс .Thus, in the station, the resultant forces applied to the ring work in compression. When the friction ring reaches the operating temperature mode, the compression forces of the ring slightly decrease due to the fact that when heated, the tensile forces on the internal press fit increase, and the compressive forces on the external press fit decrease.

Но и в этом случае, равнодействующ ща сила, действующа на кольцо за счет предварительного запаса по нат гу по наружной прессовой посадке, продолжает работа.ть на сжатие кольца.But even in this case, the resultant sparing force acting on the ring due to the preliminary reserve of tension on the outer press fit continues to work on the compression of the ring.

Выбор марки материалов обусловлен следующими факторами: материал уплот- .нительного кольца строго определен -(- это силицированный графит марки СГП-05 (ui, 4-10- 1/°С), который не допускает раст гивающих напр жений более 300-600 кгс/см ; в качестве материала втулки вз та нержавеюща аустенитна сталь марки 12Х18Н10Т, котора обладает наиболее хорошей свариваемостью с материалами сильфонов, изготавливаемыми также, в основном, из стали марки 12Х18Н10Т. физико-механические свойства которой наиболее полно удовлетвор ют требовани м материалов дл сильфонов; исход из необходимости обеспечени в интервале температур (-50)-(+100)с фиксации кольца отThe choice of the material grade is determined by the following factors: the material of the sealing ring is strictly defined - (- this is siliconized graphite of the type SGP-05 (ui, 4-10-1 / ° C), which does not allow tensile stresses of more than 300-600 kgf / cm; as a bushing material, stainless austenitic steel grade 12X18H10T is taken, which has the best weldability with bellows materials, also made mainly from steel grade 12X18H10T. Physical and mechanical properties of which most fully meet the requirements of materials for sylphs on the basis of the need to ensure in the temperature range (-50) - (+ 100) with fixing the ring from

проворота откосительно втулки и иск- лючени по влени раст гивающих нап- р жений в кольце, в качестве материала бандажа выбрана нержавеюща сталь марки 14Х17Н2 (или титан), коэффициент температурного расширени которой близок к коэффициенту температурного расширени графита (по сравнению , например, со сталью марки 12Х18Н10Т, а также другими аустенит- ными стал ми).turning the sleeve and avoiding the occurrence of tensile stresses in the ring, stainless steel 14X17H2 (or titanium) was chosen as the material of the bandage, the temperature expansion coefficient of which is close to the temperature expansion coefficient of graphite (compared to, for example, steel brands 12X18H10T, as well as other austenitic ones, have become).

Таким образом, бандаж 3 компенсирует увеличение раст гивающих напр жений в кольце при возрастании температуры . В св зи с тем, что после сборки узла отсутствует неравномерность напр жений по прессовь1м посадкам и центры масс втулки, кольца и бандажа наход тс в одном радиальном сечении, перпендикул рном оси вращени , а также отсутствуют конструктивные элементы, которые могут привести к неравномерному изменению напр жений по прессовым посадкам, геометри уплотнительного бурта сохран етс . При этом бандаж можно назвать стабилизатором геометрии уплотнительного бурта.Thus, band 3 compensates for an increase in tensile stresses in the ring with increasing temperature. Due to the fact that after assembly of the assembly, there is no unevenness of stresses along the press-fit and the centers of mass of the sleeve, ring and bandage are in the same radial section, perpendicular to the axis of rotation, and there are no structural elements that can cause uneven changes for press fit, the geometry of the sealing collar is maintained. In this case, the bandage can be called the stabilizer of the geometry of the sealing collar.

Уплотнительные устройства, не вход щие в состав насосов первогоSealing devices not included in the pumps of the first

контура АЗС, работают при номинальной температуре до +70°С. Эксплуатаци . уплотнительных устройств, необходи- мость их хранени и транспортировки в зимних услови х требуют обеспече- ни их работоспособности при пониженных температурах до -50 С,the contour of the gas station, operate at a nominal temperature of up to + 70 ° C. Operation. sealing devices, the need for their storage and transportation in winter conditions require their operation at low temperatures down to -50 ° C,

Claims

Invention Formula

A method of manufacturing a friction ring of the mechanical seal, comprising sealing the ring from

a carbon-graphite material with a metal bellows by means of a press connection of a ring with an intermediate, part made of the same material as the slfon and welded

With it, characterized in that, in order to increase the reliability of the friction ring by stabilizing the geometry of the sealing collar in the temperature range (-50) ...

(+100) s, hermetic press fit on the intermediate piece is carried out according to the internal diameter of the ring, with the ring previously pressed on its external diameter

stabilizer geometry, made in the form of a bandage.