RU198333U1 - Sealing device for pumping abrasive and chemical liquids - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к уплотнительной технике, в частности к насосам и агрегатам для герметизации подвижных и неподвижных соединений, работающих при повышенных давлениях и химически агрессивных средах.Уплотнительное устройство насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, нажимную опору, опорное кольцо, распорную втулку, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец равен или больше соответствующего показателя материала рабочих манжет, при этом пакет рабочих манжет выполнен из последовательно проклеенных между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце манжет, одна из крайних манжет пакета склеена по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, другая крайняя манжета пакета склеена по диаметру канавки с выступом нажимного кольца, распорная втулка выполнена цельнокроеной, при этом одна сторона повторяет конфигурацию нажимной опоры, выступ которой имеет клеевое соединение по диаметру с канавкой манжеты, другая сторона повторяет конфигурацию опорного кольца, канавка которого по диаметру имеет клеевое соединение с выступом манжеты, распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнены из полимерного материала.Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей при температуре, превышающей допустимый температурный режим эксплуатации материала манжет.The utility model relates to sealing technology, in particular to pumps and units for sealing movable and fixed joints operating at elevated pressures and chemically aggressive media. A sealing device for pumps for pumping abrasive and chemical liquids, containing a package of working cups with spring-loaded sealing and supporting surfaces tongues, with a central protrusion of variable thickness and a corresponding groove on the opposite end, a push support, a support ring, a spacer sleeve, on the outer and inner surfaces of which there are annular grooves communicating with each other by radial holes, the modulus of elasticity of the material of the push supports and support rings is equal to or more than the corresponding indicator of the material of the working cuffs, while the package of working cuffs is made of sequentially glued together along the diameter of the central protrusion and the corresponding groove on the opposite end of the cuffs, one of the extreme cuffs of the package glued along the diameter of the central protrusion with the groove of the support ring, the other extreme collar of the package is glued along the diameter of the groove with the protrusion of the pressure ring, the spacer sleeve is made in one piece, while one side repeats the configuration of the pressure support, the protrusion of which has a glue joint in diameter with the groove of the cuff, the other side repeats the configuration of the support ring, the groove of which in diameter has an adhesive connection with the lip of the cuff, the spacer sleeve, the pressure support and the support ring are made of polymer material.The technical result is to improve the performance characteristics of the sealing device of pumps for pumping abrasive and chemical liquids at temperatures exceeding the permissible temperature operating mode of the cuff material.

Description

Полезная модель относится к уплотнительной технике, в частности к насосам и агрегатам для герметизации подвижных и неподвижных соединений, работающих при повышенных давлениях и химически агрессивных средах.The utility model relates to a sealing technique, in particular to pumps and assemblies for sealing movable and fixed joints operating at elevated pressures and chemically aggressive environments.

Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее манжеты с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины, а также опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, при этом отличающееся тем, что манжета снабжена оппозитно расположенными дополнительными пружинными язычками с уплотняющей и опорной поверхностями и центральным выступом, при этом опорные поверхности каждой стороны сопрягаются между собой криволинейной плоскостью в виде кольцевого желобка, внутренние диаметры которых равны соответственно наибольшему и наименьшему диаметрам центральных выступов у их основания, а устройство снабжено клиновидными в сечении верхним и нижним кольцевыми упорами, помещенными в зазоры между опорными поверхностями язычков, при этом наклонные стороны упоров сопряжены между собой радиусами, взаимодействующими с упомянутыми криволинейными плоскостями манжеты, а углы наклона указанных сторон меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты. (Патент РФ №2194898, опубл. 20.12.2002)A sealing device is known for cylindrical pairs of hydropneumatic machines, comprising cuffs with spring tongues having a sealing and abutment surface, with a central protrusion of variable thickness, and a support ring having a groove interacting with the apex of the central protrusion, wherein the cuff is provided with oppositely located additional spring tongues with sealing and supporting surfaces and a central protrusion, while the supporting surfaces of each side are interconnected by a curved plane in the form of an annular groove, the inner diameters of which are equal to the largest and smallest diameters of the central protrusions at their base, and the device is equipped with wedge-shaped upper and lower annular stops placed in the gaps between the supporting surfaces of the tongues, while the inclined sides of the stops are interconnected by radii interacting with the curved planes of the cuff, and the angles of inclination the involved sides are smaller than the corresponding angles of the supporting surfaces of the reeds in the free state of the cuff. (RF patent No. 2194898, publ. 12/20/2002)

Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимное кольцо, взаимодействующее с тыльной частью крайней манжеты, и опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, отличающееся тем, что пакет манжет сформирован из двух частей таким образом, что центральные выступы каждой части направлены в противоположные стороны, между частями помещено нажимное кольцо, выполненное в виде двух оппозитно расположенных центральных выступов, сопряженных с клиновидными, расширяющимися по мере удаления от оси центральных выступов, опорами, внешние стороны которых образуют цилиндрические поверхности, контактирующие с цилиндрической парой, углы наклона сторон клиновидных опор меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты, при этом опорные кольца размещены по краям пакета манжет (Патент РФ №2195593, опубл. 27.12.2002)A sealing device for cylindrical pairs of hydraulic pneumatic machines is known, comprising a pack of cuffs with spring tongues having a sealing and supporting surface, with a central protrusion of variable thickness and a corresponding groove at the opposite end thereof, as well as a pressure ring interacting with the back of the extreme cuff, and a support ring having a groove interacting with the apex of the central protrusion, characterized in that the cuff package is formed of two parts so that the central protrusions of each part are directed in opposite directions, a pressure ring is placed between the parts, made in the form of two opposite central protrusions conjugated with wedge-shaped, expanding with distance from the axis of the central protrusions, supports whose outer sides form cylindrical surfaces in contact with a cylindrical pair, the angles of inclination of the sides of the wedge-shaped supports are less than the corresponding angles of the supporting surfaces of the tongues in a free state cuffs, while the support rings are placed on the edges of the cuff package (RF Patent No. 2195593, publ. 12/27/2002)

За прототип выбрано уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимную опору из того же материала и опорное кольцо, отличающееся тем, что устройство снабжено распорной втулкой, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, устройство снабжено также дополнительными нажимной опорой и опорным кольцом, взаимодействующими своими тыльными плоскостями с распорной втулкой, при этом все элементы пакета выполнены из эластичного материала. Модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец равен или больше соответствующего показателя материала рабочих манжет. Имеет средства для подачи смазки, сообщающиеся с кольцевыми канавками распорной втулки. (Патент РФ №169276, опубл. 13.03.2017)For the prototype, a sealing device for cylindrical pairs of hydraulic pneumatic machines was selected, containing a package of working cuffs with spring tongues having a sealing and bearing surface, with a central protrusion of variable thickness and its corresponding groove at the opposite end, as well as a pressure bearing made of the same material and a support ring, characterized in that the device is equipped with a spacer sleeve, on the outer and inner surfaces of which annular grooves are made, communicating with each other by radial holes, the device is also equipped with additional pressure support and a support ring interacting with their back planes with the spacer sleeve, while all elements of the package are made of elastic material . The elastic modulus of the material of the pressure supports and support rings is equal to or greater than the corresponding indicator of the material of the working cuffs. It has means for supplying lubricant in communication with the annular grooves of the spacer sleeve. (RF patent No. 169276, publ. 03/13/2017)

Техническая проблема - наличие зазоров, перекосов и замятия отдельно взятой манжеты при монтаже в сальниковой камере насоса.The technical problem is the presence of gaps, distortions and jamming of a single cuff during installation in the stuffing box of the pump.

Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей при температуре, превышающей допустимый температурный режим эксплуатации материала манжет.EFFECT: improved operational characteristics of the sealing device of pumps for pumping abrasive and chemical liquids at a temperature exceeding the permissible temperature operating mode of the cuff material.

Технический результат достигается уплотнительным устройством насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей, содержащим пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, нажимную опору, опорное кольцо, распорную втулку, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец больше соответствующего показателя материала рабочих манжет, при этом пакет рабочих манжет выполнен из последовательно проклеенных между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце манжет, одна из крайних манжет пакета склеена по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, другая крайняя манжета пакета склеена по диаметру канавки с выступом нажимного кольца, распорная втулка выполнена цельнокроеной, при этом одна сторона повторяет конфигурацию нажимной опоры, выступ которой имеет клеевое соединение по диаметру с канавкой манжеты, другая сторона повторяет конфигурацию опорного кольца, канавка которого по диаметру имеет клеевое соединение с выступом манжеты, распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнены из полимерного материала.The technical result is achieved by the sealing device of the pumps for pumping abrasive and chemical liquids, containing a package of working cuffs with spring tongues having a sealing and bearing surface, with a central protrusion of variable thickness and its corresponding groove on the opposite end, pressure bearing, bearing ring, spacer sleeve, on the outer and the inner surfaces of which are made annular grooves communicating with each other by radial holes, the elastic modulus of the material of the pressure supports and support rings is greater than the corresponding indicator of the material of the working cuffs, while the package of working cuffs is made of sequentially glued to each other along the diameter of the central protrusion and the corresponding groove on the opposite the end of the cuffs, one of the extreme cuffs of the package is glued along the diameter of the central protrusion with the groove of the support ring, the other extreme cuff of the package is glued along the diameter of the groove with the protrusion of the pressure ring, the spacer sleeve is made on one-piece, with one side repeating the configuration of the pressure support, the protrusion of which has an adhesive connection in diameter with the cuff groove, the other side repeats the configuration of the support ring, the groove of which in diameter has an adhesive connection with the cuff protrusion, the spacer sleeve, the pressure bearing and the support ring are made from polymeric material.

Распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнялись, например, из фторопласта, модуль упругости которого выше модуля упругости манжет.The spacer sleeve, the pressure bearing and the support ring were, for example, made of fluoroplastic, the elastic modulus of which is higher than the elastic modulus of the cuffs.

Уплотнительное устройство устанавливали в сальниковой камере насоса, например типа 350Д90. При вращательном движении вала насоса, и, как следствие, перекачке под давлением рабочей среды, пакет манжет и распорная втулка совершают микроперемещения за счет циклического сжатия от рабочей среды. В процессе работы нагрузка от рабочей среды воспринимается центральными выступами манжет. При этом герметизирующая способность пакета манжет обеспечивается не за счет их предварительного «раздавливания», а исключительно за счет саморегулирования формы манжет под действием давления рабочей среды, что способствует снижению силы трения и уменьшению контактных давлений.The sealing device was installed in the stuffing box of the pump, for example, type 350D90. During the rotational movement of the pump shaft, and, as a consequence, pumping under the pressure of the working medium, the cuff package and the spacer sleeve perform micromotion due to cyclic compression from the working medium. During operation, the load from the working medium is perceived by the central protrusions of the cuffs. At the same time, the sealing ability of the cuff package is provided not due to their preliminary “crushing”, but solely due to self-regulation of the cuff shape under the influence of the working medium pressure, which helps to reduce the friction force and reduce contact pressures.

При работе насоса между трущимися поверхностями уплотнительного устройства и вала, и от температуры рабочей среды возникают критические температуры для материала манжет, в связи с чем, появляется необходимость в снижении температуры до допустимой.When the pump is operating between the rubbing surfaces of the sealing device and the shaft, and from the temperature of the working medium, critical temperatures arise for the material of the cuffs, and therefore, there is a need to reduce the temperature to an acceptable level.

Для охлаждения уплотнительного устройства и смазывания трущихся поверхностей от насоса в сальниковую камеру подается под давлением смазочно-охлаждающая жидкость через отверстие корпуса сальниковой камеры, взаимодействующее с наружной проточкой распорной втулки. Смазочно-охлаждающая жидкость поступает от наружной проточки распорной втулки во внутреннюю проточку через радиальные отверстия и далее проникает в микрозазоры, образованные между вращающимися валом насоса и уплотняющимися поверхностями пружинных язычков манжет в процессе работы. Распорная втулка выполняет функцию центратора уплотнительного устройства и предотвращает выворачивание манжет, стабилизирует нагруженность манжет и обеспечивает поступление смазки к трущимся поверхностям. И в случае разряжения в насосе поток смазывающей жидкости, проходящий через распорную втулку, компенсирует влияние пагубного процесса кавитации в уплотнительном пакете, что значительно повышает работоспособность уплотнительного устройств в целом.To cool the sealing device and lubricate the friction surfaces from the pump, a lubricant-cooling fluid is supplied into the stuffing box under pressure through the opening of the stuffing box housing, which interacts with the outer groove of the spacer sleeve. Cutting fluid flows from the outer groove of the spacer sleeve into the inner groove through the radial holes and then penetrates into the micro-gaps formed between the rotating pump shaft and the sealing surfaces of the spring tongues of the cuffs during operation. The spacer sleeve serves as the centralizer of the sealing device and prevents the cuffs from turning out, stabilizes the loading of the cuffs and ensures the supply of lubricant to the rubbing surfaces. And in the event of a vacuum in the pump, the flow of lubricating fluid passing through the spacer sleeve compensates for the effect of the harmful cavitation process in the sealing bag, which significantly increases the efficiency of the sealing devices as a whole.

Таким образом, заявленное выполнение уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей при температуре, превышающей допустимый температурный режим эксплуатации материала манжет.Thus, the claimed implementation of the sealing device of the pumps for pumping abrasive and chemical liquids provides an improvement in the performance of the sealing device of the pumps for pumping abrasive and chemical liquids at a temperature exceeding the permissible temperature operating mode of the cuff material.

Claims (1)

Уплотнительное устройство насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, нажимную опору, опорное кольцо, распорную втулку, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец больше соответствующего показателя материала рабочих манжет, отличающееся тем, что пакет рабочих манжет выполнен из последовательно проклеенных между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце манжет, одна из крайних манжет пакета склеена по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, другая крайняя манжета пакета склеена по диаметру канавки с выступом нажимного кольца, распорная втулка выполнена цельнокроеной, при этом одна сторона повторяет конфигурацию нажимной опоры, выступ которой имеет клеевое соединение по диаметру с канавкой манжеты, другая сторона повторяет конфигурацию опорного кольца, канавка которого по диаметру имеет клеевое соединение с выступом манжеты, распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнены из полимерного материала.The sealing device of pumps for pumping abrasive and chemical liquids, containing a package of working cuffs with spring tongues having a sealing and supporting surface, with a central protrusion of variable thickness and its corresponding groove on the opposite end, a pressure support, a support ring, a spacer sleeve, on the outer and inner surfaces which is made of annular grooves communicating with each other by radial holes, the elastic modulus of the material of the pressure supports and support rings is greater than the corresponding indicator of the material of the working cuffs, characterized in that the package of working cuffs is made of sequentially glued to each other along the diameter of the Central protrusion and the corresponding grooves on the opposite end cuffs, one of the outermost cuffs of the bag is glued along the diameter of the central protrusion with the groove of the support ring, the other extreme cuff of the bag is glued along the diameter of the groove with the protrusion of the pressure ring, the spacer sleeve is made of one-piece, In this case, one side repeats the configuration of the pressure support, the protrusion of which has an adhesive connection in diameter with the groove of the cuff, the other side repeats the configuration of the support ring, the groove of which in diameter has an adhesive connection with the protrusion of the cuff, the spacer sleeve, the pressure support and the support ring are made of polymer material.

Images