RU2121096C1 - Shaft seal - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding; general mechanical engineering for sealing-up revolving shafts. SUBSTANCE: seal includes main seal, load-bearing flexible member with clamping split ring and revolving antifriction sealing ring engageable with non-revolving antifriction sealing ring and emergency seal. Revolving antifriction sealing ring is made in form of impeller formed by radial and axial passages drilled in this ring. Non-revolving antifriction sealing ring has circulating passages. Emergency seal consists of at least two metal rings with flexible antifriction ring placed between them. Emergency seal is received by circular projection of stern tube at clearance relative to propeller shaft. EFFECT: enhanced reliability of seal. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано на судах, а также в общем машиностроении в качестве уплотнения вращающихся валов. The invention relates to the field of shipbuilding and can be used on ships, as well as in general engineering as a seal for rotating shafts.

Известны уплотнения гребных валов, включающие эластичные уплотнительные элементы в виде манжет, закрепленных на корпусе и контактирующих с валом. Эластичные элементы при этом подпружинены (авторское свидетельство N 232784, F 16 J 15/54; авторское свидетельство N 318766, F 16 J 15/18). Known propeller shaft seals, including elastic sealing elements in the form of cuffs mounted on the housing and in contact with the shaft. The elastic elements are spring-loaded (copyright certificate N 232784, F 16 J 15/54; copyright certificate N 318766, F 16 J 15/18).

Однако эти известные уплотнения недолговечны при воздействии на них динамических нагрузок, возникающих при переменных скоростях и направлениях вращения гребного вала из-за износа уплотнительных поверхностей, их перегреве и т.д. However, these known seals are short-lived when exposed to dynamic loads that occur at variable speeds and directions of rotation of the propeller shaft due to wear of the sealing surfaces, their overheating, etc.

Известно также уплотнение гребного вала в виде упорного кольца и эластичного уплотнительного элемента, образующих своими боковыми стенками торцевое уплотнение. Упорное кольцо расположено со стороны гребного винта и закреплено на гребном валу, а эластичный элемент находится со стороны подшипника и закреплен на неподвижных деталях. Эластичный элемент может также содержать пластинчатую пружину (патент Японии N 53-36673, F 16 J 15/54). The propeller shaft seal is also known in the form of a thrust ring and an elastic sealing element, which form an end seal with their side walls. The thrust ring is located on the side of the propeller and mounted on the propeller shaft, and the elastic element is on the side of the bearing and mounted on the fixed parts. The elastic element may also comprise a leaf spring (Japanese Patent No. 53-36673, F 16 J 15/54).

Но это известное уплотнение может воспринимать радиальные перемещения гребного вала и не предназначено для восприятия больших осевых перемещений вала. But this known seal can perceive the radial displacement of the propeller shaft and is not intended to perceive large axial displacements of the shaft.

Известно уплотнение гребного вала по авторскому свидетельству N 1691224, включающее упорное вращающееся кольцо и подпружиненный эластичный уплотнительный элемент, представляющий собой кольцо, на рабочей поверхности которого выполнены серповидные канавки, обеспечивающие смазку и отвод тепла из зоны трения. A propeller shaft seal is known according to the copyright certificate N 1691224, which includes a persistent rotating ring and a spring-loaded elastic sealing element, which is a ring, on the working surface of which there are crescent-shaped grooves providing lubrication and heat removal from the friction zone.

Однако эффективность работы серповидных канавок недостаточно высока из-за невысокой скорости потока прокачиваемой через них жидкости. However, the efficiency of the sickle grooves is not high enough due to the low flow rate of the fluid pumped through them.

Изобретение решает задачу повышения надежности уплотнения. The invention solves the problem of increasing the reliability of the seal.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнении, содержащем основное уплотнение, силовой эластичный элемент с зажимным разъемным кольцом и уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным антифрикционным кольцом, и аварийное уплотнение, вращающееся антифрикционное уплотнительное кольцо выполнено в виде импеллера, образованного просверленными в указанном кольце радиальными и осевыми каналами, а в невращающемся антифрикционном уплотнительном кольце выполнены циркуляционные каналы, при этом аварийное уплотнение выполнено состоящим по крайнем мере из двух металлических колец и помещенного между ними эластичного антифрикционного кольца и установлено в кольцевом выступе дейдвудной трубы с зазором по отношению к гребному валу. This goal is achieved by the fact that in the seal containing the main seal, the elastic force element with a clamping split ring and a rotating anti-friction sealing ring interacting with a non-rotating anti-friction sealing ring, and the emergency seal, rotating anti-friction sealing ring is made in the form of an impeller formed by drilled in the specified ring radial and axial channels, and in a non-rotating anti-friction sealing ring made circulating channels Generally, the emergency seal is made up of at least two metal rings and an elastic antifriction ring placed between them and is installed in the annular protrusion of the stern tube with a gap with respect to the propeller shaft.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен продольный разрез уплотнения, установленного на валу; на фиг. 2 - соединение аварийного уплотнения с основным. The invention is illustrated by drawings: in FIG. 1 shows a longitudinal section through a seal mounted on a shaft; in FIG. 2 - connection emergency seal with the main.

К дейдвудной трубе 1 болтами крепится промежуточное кольцо 2 с корпусом уплотнения 3, в котором закреплены невращающееся антифрикционное кольцо 4 с каналами 5 и аварийное уплотнение 6. От проворачивания невращающееся кольцо 4 удерживается штифтами 7. An intermediate ring 2 is bolted to the stern tube 1 with a seal housing 3, in which a non-rotating anti-friction ring 4 with channels 5 and an emergency seal 6 are fixed. From rotation, the non-rotating ring 4 is held by pins 7.

На гребном валу 8 устанавливается силовой эластичный элемент 9, на котором на штифтах 10 закрепляется вращающееся кольцо 11 с выполненными в нем радиальными и осевыми каналами, выполняющее функции импеллера 12. A flexible elastic element 9 is mounted on the propeller shaft 8, on which a rotating ring 11 with radial and axial channels made in it, which acts as an impeller 12, is mounted on the pins 10.

Силовой эластичный элемент 9 закрепляется на гребном валу 8 зажимным разъемным кольцом 13, стягиваемым болтами 14. The elastic force element 9 is fixed to the propeller shaft 8 by a clamping split ring 13, tightened by bolts 14.

В уплотнении предусмотрено несъемное нажимное устройство, состоящее из шпилек 15, нажимного кольца 16 и гаек 17, 18, 19. The seal provides a non-removable push device consisting of studs 15, pressure ring 16 and nuts 17, 18, 19.

Аварийное уплотнение 6 состоит из опорного кольца 20, нажимного кольца 22, эластичного уплотнительного кольца 21 и болтов 23. The emergency seal 6 consists of a support ring 20, a pressure ring 22, an elastic sealing ring 21 and bolts 23.

Установочный натяг эластичного силового элемента 9 обеспечивается путем перемещения нажимного кольца 16 по шпилькам 15 до упора в зажимное кольцо 13, при этом гайки 18 сворачиваются до упора, а гайки 10 вплотную прижаты к нажимному кольцу 16. Отдав болты 14 гайками 19, перемещают нажимное кольцо 16 вместе с зажимным кольцом 13 и силовым эластичным элементом 9 по оси вала на заданную величину, затем стягивают болтами 14 зажимное кольцо 13 с усилием, исключающим перемещение силового эластичного элемента 9 вместе с зажимным кольцом 13 в обратном направлении: нажимное устройство устанавливают в исходное положение и стопорят от перемещения гайками 18. The adjusting tension of the elastic power element 9 is ensured by moving the pressure ring 16 over the studs 15 all the way into the clamping ring 13, while the nuts 18 are folded all the way and the nuts 10 are pressed against the pressure ring 16. Having given the bolts 14 with the nuts 19, the pressure ring 16 is moved together with the clamping ring 13 and the elastic force element 9 along the shaft axis by a predetermined amount, then tighten the clamping ring 13 with bolts 14 with a force excluding the movement of the elastic force element 9 together with the clamping ring 13 in the opposite direction : Pressing means is set to the initial position and the stopper nuts 18 from moving.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

При вращении гребного вала 8 вместе с ним вращается силовой эластичный элемент 9, уплотнительное кольцо 11 и зажимное кольцо 13. Рабочая жидкость по каналам импеллера 12 подводится к уплотняющим поверхностям колец и смазывает их. При совмещении отверстий импеллера 12 с каналами 5 в невращающемся кольце 4 происходит промывка каналов импеллера от механических примесей и сброс тепла во внутреннюю полость между валом и уплотнением, т.е. осуществляется циркуляция воды в уплотняющей внутренней полости. Интенсивность циркуляции зависит от количества каналов импеллера, отверстий в неподвижном кольце и частоты вращения вала. When the propeller shaft 8 rotates, the elastic elastic element 9, the sealing ring 11 and the clamping ring 13 rotate with it. The working fluid is supplied through the channels of the impeller 12 to the sealing surfaces of the rings and lubricates them. When combining the holes of the impeller 12 with the channels 5 in a non-rotating ring 4, the impeller channels are flushed from mechanical impurities and heat is released into the internal cavity between the shaft and the seal, i.e. water is circulated in the sealing inner cavity. The intensity of circulation depends on the number of channels of the impeller, the holes in the fixed ring and the shaft speed.

При отказе основного уплотнения и невозможности остановки гребного вала для восстановления утраченного установочного натяга силового элемента (штормовые условия, проход судна узкостями и т.д. вводится в действие аварийное уплотнение 5. Для этого крест накрест вворачиваются в нажимное кольцо 22 болты 23, что приводит к сжатию эластичного уплотнительного кольца 21 и уменьшению его внутреннего диаметра до диаметра вала. Сжатие эластичного уплотнительного кольца 21 производится до тех пор, пока протечки воды не уменьшатся до приемлемого в эксплуатации значения. In case of failure of the main seal and the inability to stop the propeller shaft to restore the lost installation tension of the power element (storm conditions, the passage of the vessel with narrowness, etc., emergency seal 5 is activated. To do this, the bolts 23 are screwed crosswise into the pressure ring 22, which leads to compression of the elastic sealing ring 21 and reducing its inner diameter to the diameter of the shaft. The compression of the elastic sealing ring 21 is performed until the water leakage is reduced to an acceptable level luatization values.

Аварийное уплотнение предназначено для кратковременной работы, поэтому при первой возможности необходимо восстановить герметичность основного уплотнения, а аварийное установить в исходное положение, путем ослабления сжатия эластичного уплотнительного кольцам 21 до нулевого значения с помощью болтов 23. The emergency seal is designed for short-term operation, therefore, at the first opportunity it is necessary to restore the tightness of the main seal, and the emergency one to restore it to its original position by loosening the compression of the elastic sealing rings 21 to zero using bolts 23.

При установке уплотнения в кормовой части гребного вала штатное нажимное устройство не устанавливается. When installing a seal in the aft of the propeller shaft, a regular pressure device is not installed.

Преимуществами заявляемой конструкции уплотнения являются следующие:
- благодаря наличию импеллера, увеличивающего скорость потока прокачиваемой через каналы жидкости, повышается эффективность охлаждения и отвода тепла из зон трения;
- наличие дополнительного аварийного уплотнения, входящего в состав основного, повышает надежность уплотнения в аварийных ситуациях;
- выполнение силовым элементом одновременно функций силовой пружины и вращающегося корпуса уплотнения упрощает конструкцию уплотнения в целом и повышает его надежность вследствие исключения специального прижимного узла.The advantages of the claimed seal design are as follows:
- thanks to the presence of an impeller that increases the flow rate of the fluid pumped through the channels, the cooling and heat removal efficiency from the friction zones are increased;
- the presence of an additional emergency seal, which is part of the main one, increases the reliability of the seal in emergency situations;
- the performance of the power element at the same time the functions of the power spring and the rotating seal housing simplifies the design of the seal as a whole and increases its reliability due to the exclusion of a special clamping unit.

Таким образом, заявляемая конструкция уплотнения вала обладает повышенной надежностью по сравнению с известными аналогичными уплотнениями. Thus, the claimed design of the shaft seal has increased reliability compared to known similar seals.

Claims (1)

Уплотнение вала, например, гребного, содержащее основное уплотнение, силовой эластичный элемент с зажимным разъемным кольцом и уплотнительным вращающимся антифрикционным кольцом, взаимодействующим с невращающимся уплотнительным антифрикционным кольцом, и аварийное уплотнение, отличающееся тем, что уплотнительное вращающееся антифрикционное кольцо выполнено в виде импеллера, образованного просверленными в указанном кольце радиальными и осевыми каналами, а в невращающемся уплотнительном антифрикционном кольце выполнены циркуляционные каналы, при этом аварийное уплотнение выполнено состоящим по крайней мере из двух металлических колец и помещенного между ними эластичного антифрикционного кольца и установлено в кольцевом выступе дейдвудной трубы с зазором по отношению к гребному валу. A shaft seal, for example, a propeller, containing the main seal, a force elastic element with a clamping split ring and a rotating anti-friction sealing ring interacting with a non-rotating anti-friction sealing ring, and an emergency seal, characterized in that the rotating anti-friction sealing ring is made in the form of an impeller formed by a drilled in the indicated ring by radial and axial channels, and in the non-rotating sealing antifriction ring, circulation nnye channels, the emergency seal is composed of at least two metal rings, and placed between the elastic ring and the antifriction installed in the annular ledge stern tube with a gap with respect to the propeller shaft.

Images