RU2279598C1 - Contactless end seal for revolving shaft - Google Patents

Abstract

FIELD: contactless seals; devices for avoidance of admission of fluid into structural members; high-speed revolving shafts.

SUBSTANCE: proposed contactless end seal has fixed body with circular grooves and shaft with discs mounted in it; discs of this shaft are received by grooves forming labyrinth slot; circular grooves are concentric relative to shaft axis. Discs are made in form of concentric fins mounted on end face of rotor secured on shaft. Width of peripheral groove exceeds width of other grooves; web of fin received by it has radial holes or slots smoothly distributed over circumference. Besides that, one radial hole (or bottom of slot) lies in plane of bottom of recess formed between circular fins of rotor.

EFFECT: simplified construction; ease of servicing; reliable tightness of electric motor revolving shaft.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к бесконтактным уплотнениям и может быть использовано в различных устройствах для предотвращения попадания жидкости в полость установки элементов конструкции, обеспечивающих привод вала с высокими скоростями.The invention relates to non-contact seals and can be used in various devices to prevent liquid from entering the installation cavity of structural elements that provide shaft drive with high speeds.

Известны различные устройства для уплотнения вращающихся валов быстроходных машин, в их числе устройства, в которых используются сальниковые набивки, контактные уплотняющие устройства, в которых уплотнение осуществляется при помощи манжет, а также бесконтактные уплотняющие устройства, уплотняющее действие которых осуществляется в результате потерь энергии при движении жидкости в каналах, образованных элементами вращающихся и неподвижных его поверхностей при наличии гарантированного зазора, обеспечивающего отсутствие непосредственного контакта между этими поверхностями [1-7].There are various devices for sealing the rotating shafts of high-speed machines, including devices that use stuffing boxes, contact sealing devices in which sealing is carried out using cuffs, as well as non-contact sealing devices, the sealing effect of which is carried out as a result of energy loss during fluid movement in the channels formed by the elements of its rotating and fixed surfaces in the presence of a guaranteed gap, ensuring the absence of direct nnogo contact between these surfaces [1-7].

Известно также принятое за прототип бесконтактное торцовое уплотнение, содержащее неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели [8].It is also known adopted as a prototype non-contact mechanical seal containing a stationary housing with annular grooves and a shaft installed therein with disks entering these grooves with the formation of a labyrinth gap [8].

Недостатками прототипа являются сложность конструкции устройства и необходимость разработки специальной технологии для установки дисков вала в кольцевые канавки корпуса.The disadvantages of the prototype are the complexity of the design of the device and the need to develop special technology for installing shaft disks in the annular grooves of the housing.

Задачей изобретения является дальнейшее усовершенствование уплотняющего устройства, устранение недостатков прототипа, в том числе упрощение конструкции при одновременном улучшении технологичности и повышении надежности устройства.The objective of the invention is to further improve the sealing device, eliminating the disadvantages of the prototype, including simplifying the design while improving manufacturability and increasing the reliability of the device.

Поставленная задача достигается тем, что в бесконтактном торцовом уплотнении, которое содержит неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели, кольцевые канавки выполнены концентрично оси вала на торце корпуса; диски выполнены в виде концентричных ребер на торце закрепленного на валу ротора, при этом ширина периферийной канавки превышает ширину других канавок, а в стенке входящего в нее ребра выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия или щели.The problem is achieved in that in the non-contact mechanical seal, which contains a stationary housing with annular grooves and a shaft installed in it with disks that enter these grooves with the formation of a labyrinth gap, the annular grooves are made concentric with the shaft axis at the end of the housing; the disks are made in the form of concentric ribs at the end of the rotor fixed to the shaft, while the width of the peripheral groove exceeds the width of the other grooves, and radial holes or slots evenly spaced around the circumference are made in the wall of the ribs entering it.

Кроме того, одна из образующих радиальных отверстий (или дно щели) лежит в плоскости дна впадины, образованной между кольцевыми ребрами ротора.In addition, one of the generatrix of the radial holes (or the bottom of the slit) lies in the plane of the bottom of the cavity formed between the annular ribs of the rotor.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 показан общий вид бесконтактного торцового уплотнения, а на фиг.2 и 3 показаны выносные элементы А и Б вариантов уплотнения.The invention is illustrated in the drawing, where figure 1 shows a General view of a non-contact mechanical seal, and figure 2 and 3 show the remote elements A and B of the sealing options.

Электродвигатель 1 с приводным валом 2 установлен в корпусе 3, в котором выполнен канал 4 для подвода жидкости в зону 5, где расположен ротор 6, закрепленный на валу 2 электродвигателя 1.An electric motor 1 with a drive shaft 2 is installed in the housing 3, in which a channel 4 is made for supplying fluid to the zone 5, where the rotor 6 is located, mounted on the shaft 2 of the electric motor 1.

Для обеспечения герметичности электродвигателя 1 на корпусе 3 с торца концентрично оси вала 2 выполнены кольцевые канавки 7 и 8, а на роторе 6 выполнены соответствующие этим канавкам кольцевые ребра 9 и 10, входящие в них. Ширина периферийной канавки 7 превышает ширину следующей канавки 8, а по периметру кольцевого ребра 9, входящего в канавку 7, выполнены или радиальные отверстия 11, или продольные щели 12. Продольные щели 12 прорезаны до дна 13 впадины, образованной между ребрами 9 и 10. Радиальные отверстия 11 выполнены так, что одна из образующих лежит на плоскости дна 13.To ensure the tightness of the electric motor 1 on the housing 3 from the end concentrically to the axis of the shaft 2, annular grooves 7 and 8 are made, and on the rotor 6 there are made annular ribs 9 and 10 included in them. The width of the peripheral groove 7 is greater than the width of the next groove 8, and either radial holes 11 or longitudinal slots 12 are made along the circumference of the annular rib 9 included in the groove 12. The longitudinal slots 12 are cut to the bottom 13 of the depression formed between the ribs 9 and 10. Radial holes 11 are made so that one of the generators lies on the plane of the bottom 13.

Работает устройство уплотнения следующим образом. В канал 4 подается жидкость. Затем включается электродвигатель 1, вал 2 которого раскручивает ротор 9 (возможен вариант, когда сначала включается электродвигатель 1, а затем подается жидкость в канал 4, что принципиально не влияет на работоспособность устройства). Частота вращения ротора составляет 3000-5000 об/мин. Жидкость, попавшая в лабиринтную щель 14 и в зону камеры узла уплотнения, образованную периферийной канавкой 7 и ребрами 15 и 16 корпуса 3, под действием центробежных сил выбрасывается через радиальные отверстия 11 (щели 12), выполненные в ребре 9, образуя затвор, который препятствует проникновению ее непосредственно в полость электродвигателя. Таким образом обеспечивается уплотнение вращающегося вала и электродвигателя в целом.The sealing device operates as follows. Channel 4 is supplied with liquid. Then the electric motor 1 is turned on, the shaft 2 of which spins the rotor 9 (it is possible when the electric motor 1 is turned on first and then the liquid is supplied to the channel 4, which does not fundamentally affect the operability of the device). The rotor speed is 3000-5000 rpm. The liquid entering the labyrinth slit 14 and into the chamber area of the seal assembly, formed by the peripheral groove 7 and the ribs 15 and 16 of the housing 3, is ejected through centrifugal forces through the radial holes 11 (slots 12) made in the rib 9, forming a shutter that prevents its penetration directly into the cavity of the electric motor. This ensures that the rotating shaft and the motor as a whole are sealed.

Предложенное устройство в сравнении с прототипом более простое и технологичное в конструктивном исполнении, одновременно оно обеспечивает надежную герметизацию вращающегося вала электродвигателя.The proposed device in comparison with the prototype is simpler and more technologically advanced in design, at the same time it provides reliable sealing of the rotating shaft of the electric motor.

Экспериментальные исследования опытных образцов дали положительные результаты. Разработка принята к внедрению.Experimental studies of prototypes yielded positive results. Development accepted for implementation.

Источники информацииInformation sources

1. Торцовое уплотнение вращающегося вала. Россия, патент №223 0960, МКИ F 16 J 15/34, 2004 г.1. Mechanical seal of the rotating shaft. Russia, patent No. 223 0960, MKI F 16 J 15/34, 2004

2. Торцовое уплотнение вала. Россия, патент №2234017, МКИ F 16 J 15/44, 2004 г.2. Mechanical shaft seal. Russia, patent No. 2234017, MKI F 16 J 15/44, 2004

3. Сальниковое уплотнение. Россия, патент №39660, МКИ F 04 D 29/10, 29/12, 2004 г.3. Gland packing. Russia, patent No. 39660, MKI F 04 D 29/10, 29/12, 2004

4. Бесконтактное уплотнение вращающегося вала. Россия, патент №2234628, МКИ F 16 J 15/44, 2004 г.4. Non-contacting rotation shaft seal. Russia, patent No. 2234628, MKI F 16 J 15/44, 2004

5. Голубев А.И. Современные устройства вращающихся валов. М.: Машгиз, 1963.5. Golubev A.I. Modern devices of rotating shafts. M .: Mashgiz, 1963.

6. Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов. М.: Машиностроение, 1982.6. Nikitin G.A. Slot and labyrinth seals of hydraulic units. M .: Engineering, 1982.

7. Уплотнения и уплотнительная техника. Справочник /Л.А.Кондаков, А.И.Голубев, В.В.Гордеев и др.; под общ. ред. А.И.Голубева, Л.А.Кондакова - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1994.7. Seals and sealing equipment. Reference book / L.A. Kondakov, A.I. Golubev, V.V. Gordeev and others; under the general. ed. A.I. Golubeva, L.A. Kondakova - 2nd ed. reslave. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1994.

8. Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1974, стр.17, рис.5.8. Vasiltsov E.A. Contactless seals. L .: Engineering (Leningrad branch), 1974, p. 17, Fig. 5.

Claims (2)

1. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала, содержащее неподвижный корпус с кольцевыми канавками и установленный в нем вал с дисками, входящими в эти канавки с образованием лабиринтной щели, отличающееся тем, что кольцевые канавки выполнены концентрично оси вала на торце корпуса, а диски выполнены в виде концентричных ребер на торце закрепленного на валу ротора, при этом ширина периферийной канавки превышает ширину других канавок, а в стенке входящего в нее ребра выполнены равномерно расположенные по окружности радиальные отверстия.1. A non-contact mechanical seal of a rotating shaft, comprising a fixed housing with annular grooves and a shaft mounted therein with disks entering these grooves to form a labyrinth gap, characterized in that the annular grooves are made concentric with the shaft axis at the housing end, and the disks are made in the form concentric ribs at the end of the rotor mounted on the shaft, while the width of the peripheral groove exceeds the width of the other grooves, and radially uniformly spaced radially miles. 2. Бесконтактное торцовое уплотнение вращающегося вала по п.1, отличающееся тем, что одна из образующих радиальных отверстий лежит в плоскости дна впадины, образованной между периферийным и следующим за ним ребром, или ниже нее.2. The non-contact mechanical seal of the rotating shaft according to claim 1, characterized in that one of the generatrix of the radial holes lies in the plane of the bottom of the cavity formed between the peripheral and the following rib, or below it.

Images