SU1643834A1 - Shaft seal - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в центробежных насосах, компрессорах и других машинах Цель изобретени  - повышение надежности уплотнени  за счет демпфировани  угловых колебаний плавающего кольца Плавающее кольцо 3 прижато к торцовому ушютнительному бурту 7 При концентричном положении плавающего кольца 3 осева  сила равномерно распределена по окружности При смещении кольца 1 в радиальном направлении возникает момент, стрем щийс  повернуть плавающее кольцо Однако при смещении плавающего кольца 3 по вл ютс  неуравновешенные площадки на поверхности трени  и возникает момент, стрем щийс  повернуть кольцо в противоположном направлении и восстановить равновесие Приведены соотношени  геометрических размеров торцовых уплотнительных буртов 4 и 7, при которых обеспечиваетс  демпфирование угловых колебаний 5 илThe invention relates to a sealing technique and can be used in centrifugal pumps, compressors and other machines. The purpose of the invention is to increase the reliability of compaction by damping the angular oscillations of the floating ring. circumferentially distributed When the ring 1 is displaced in the radial direction, a moment appears that tends to turn the floating ring However, when the floating bar is displaced rings 3 appear unbalanced pads on the surface of the friction and there is a moment that tends to rotate the ring in the opposite direction and restore balance. The geometrical dimensions of the end seals 4 and 7 are given, at which the damping of the angular oscillations is 5 or more.

Description

Фиг.11

Изобретение относитс  к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в центробежных компрессорах, насосах и других роторных машинах.The invention relates to a sealing technique and can be used in centrifugal compressors, pumps and other rotary machines.

Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности работы уплотнени  за счет демпфировани  угловых колебаний плавающего кольца.The purpose of the invention is to increase the reliability and durability of the sealing operation by damping the angular oscillations of the floating ring.

На фиг. 1-3 - уплотнение вала, продольный разрез, варианты выполнени ; на фиг 4 - сечение А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - схема сил, действующих в зазоре.FIG. 1-3 - shaft seal, longitudinal section, embodiments; FIG. 4 is a section A-A in FIG. 3; in fig. 5 is a diagram of the forces acting in the gap.

Уплотнение содержит корпус 1, в расточке 2 которого размещено плавающее кольцо 3 с торцовым уплотнительным буртом 4, установленное с радиальным зазором 60 относительно вала 5 и раздел ющее между собой полости высокого PI и низкого Ра давлений. При этом на торцовой поверхности 6 расточки 2 корпуса 1 выполнен торцовый уплотнительный бурт 7, контактирующий с торцовым уплотнительным бур- тбм 4 плавающего кольца 3. Наружные и внутренние диаметры уплотнительного бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца 3 св заны между собой следующими соотношени ми:The seal includes a housing 1, in the bore 2 of which a floating ring 3 with an end sealing flange 4 is installed, installed with a radial clearance 60 relative to shaft 5 and separating the cavities of high PI and low Pa pressure between them. At the same time, on the end surface 6 of the bore 2 of the housing 1 there is an end sealing flange 7 in contact with the front sealing flange 4 of the floating ring 3. The outer and inner diameters of the sealing shoulder 7 of the housing 1 and the shoulder 4 of the floating ring 3 are interconnected by the following relationships :

d,D1+2(60+6A|); (60+6),d, D1 + 2 (60 + 6A |); (60 + 6),

где di и DI - внутренние диаметры соответственно бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца;where di and DI are the inner diameters of the collar 7 of the housing 1 and the collar 4 of the floating ring, respectively;

ds и DS - наружные диаметры соответственно бурта 7 корпуса 1 и бурта 4 плавающего кольца 3;ds and DS are the outer diameters, respectively, of the collar 7 of the housing 1 and the collet 4 of the floating ring 3;

60 - радиальный зазор между кольцом 3 и валом 5;60 - radial clearance between the ring 3 and the shaft 5;

бр I - ДОПУСК ча радиальное биение вала 5.br I - ADMISSION ca radial runout of the shaft 5.

Корпус 1 может быть выполнен с корпусной втулкой 8, поверхности которой уплотнены относительно корпуса 1 внутренними уплотнени ми 9. Плавающее кольцо 3 зафиксировано от окружного прсворота, контакт между буртом 4 плавающего кольца 3 и буртом 7 корпуса 1 обеспечиваетс  пружиной 10.The housing 1 can be made with a housing sleeve 8, the surfaces of which are sealed relative to the housing 1 by internal seals 9. The floating ring 3 is secured from the circumferential pivot;

Уплотнение вала работает следующим образом .Shaft seal works as follows.

Плавающее кольцо 3 под действием силы упругости пружины 10 и давлени  жидкости PI прижато уплотнительным буртом 4 к торцовому уплотнительному бурту 7 корпуса или корпусной детали 8. Рабоча  жидкость дросселируетс  через кольцевой зазор 60 между плавающим кольцом 3 и валом 5.The floating ring 3 under the action of the elastic force of the spring 10 and the pressure of the fluid PI is pressed by the sealing shoulder 4 to the end sealing shoulder 7 of the housing or the housing part 8. The working fluid is throttled through the annular gap 60 between the floating ring 3 and the shaft 5.

При концентричном положении плавающего кольца 3 относительно уплотнительного бурта 7 корпуса 1 осева  сила, действующа  на кольцо 3, равномерно распределена по всей окружности и определ етс  (без учета эпюры распределени  давлени  в торцовом стыке) из соотношени At the concentric position of the floating ring 3 relative to the sealing collar 7 of the housing 1, the axial force acting on the ring 3 is uniformly distributed around the entire circumference and is determined (without taking into account the pressure distribution diagram in the end joint) from

ho с ho with

ji(dz -D% )ji (dz -D%)

(P,P2) -R(P, P2) -R

где Р - сила, с которой торцовый бурт 7 корпуса 1 действует на плавающееwhere P is the force with which the end shoulder 7 of the housing 1 acts on the floating

кольцо 3.ring 3.

При вращении вал 5 совершает вынужденные колебани , размах которых составл ет 2 бр.в (бр.в - радиальные колебани  ва- ла). При этом плавающее кольцо 3 под действием гидродинамических и гидростатических центрирующих сил Fs отслеживает перемещение вала 5.During rotation, the shaft 5 makes forced oscillations, the range of which is 2 br.v (br.v - radial oscillations of the shaft). When this floating ring 3 under the action of hydrodynamic and hydrostatic centering forces Fs tracks the movement of the shaft 5.

Между торцовыми уплотнительными буртами 4 и 7 возникает сила трени  Т, опре- дел ема  из выражени Between the mechanical sealing shoulders 4 and 7, a friction force T occurs, determined from the expression

T f-Foc,T f-Foc,

00

где f - коэффициент трени .where f is the coefficient of friction.

На фиг. 5 показаны силы, действующие на плавающее кольцо 3 в радиальной плоскости при перемещении его вверх.FIG. 5 shows the forces acting on the floating ring 3 in the radial plane as it moves upwards.

В этом случае момент от действи  центрирующих сил Fs и силы трени  Т, отнесенных друг от друга на рассто ние в, стре- 5 митс  повернуть плавающее кольцо против часовой стрелки вокруг точки Г, тем самым раскрыва  торцовый стык внизу.In this case, the moment from the action of the centering forces Fs and the friction force T, spaced apart from each other by the distance in, is directed to turn the floating ring counterclockwise around point D, thereby opening the end joint at the bottom.

Однако при эксцентричном положении плавающего кольца 3 относительно уплот0 нительного бурта 7 корпуса 1 по вл ютс  неуравновешенные площадки Б и В (фиг. 4), соответственно уменьшающие и увеличивающие на осевую силу, действующую на верхнюю и нижнюю половины плавающего кольца 3. При этом от действи  этих силHowever, with the eccentric position of the floating ring 3 relative to the sealing shoulder 7 of the housing 1, unbalanced platforms B and C (Fig. 4) appear, respectively reducing and increasing the axial force acting on the upper and lower halves of the floating ring 3. of these forces

5 возникает момент5 moment occurs

(Ь,(B,

стрем щийс  повернуть кольцо 3 вокруг точки Г по часовой стрелке и тем самым преп тствующий раскрытию торцового стыка.tends to turn the ring 3 around the point G clockwise and thereby preventing the opening of the face joint.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Уплотнение вала, содержащее корпус, плавающее уплотнительное кольцо с торцовым кольцевым буртом, установленное с ра5 диальным зазором относительно вала, при этом кольцевой бурт взаимодействует с внутренней торцовой поверхностью корпуса, отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности уплотнени  путем демпфировани  угловых колебаний плавающего уплот0 нктельного кольца, на внутренней торцовой поверхности корпуса выполнен кольцевой бурт, взаимодействующий с буртом плавающего уплотнительного кольца, при этом геометрические размеры буртов корпуса и плавающего уплотнительного кольца св заны между собой соотношени миThe shaft seal, comprising a housing, a floating sealing ring with an end ring collar, installed with a radial clearance relative to the shaft, wherein the ring collar interacts with the inner end surface of the housing, characterized in that, in order to increase the reliability of the seal by damping the angular oscillations of the floating seal, rings, on the inner end surface of the body there is an annular shoulder that interacts with the shoulder of the floating sealing ring, with the geometric dimensions ry turners housing and the floating seal ring are bonded with each other ratios ,+2(60+V);, + 2 (60 + V); (60+влО,(60 + VO, где di и DI - внутренние диаметры соответственно бурта корпуса и бурта6С плавающего уплотнительного s кольца;6р,( dz и D2 - наружные диаметры соответ6where di and DI are the inner diameters of the body collar and the collar 6C of the floating sealing ring, respectively; 6p, (dz and D2 are the outer diameters of the corresponding 6 ственно бурта корпуса и бурта плавающего уплотнительного кольца;the housing collar and the floating seal collar; радиальный зазор между плавающим кольцом и валом; допуск на радиальное биение вала.radial clearance between the floating ring and the shaft; radial runout tolerance of the shaft. Фиг. 2FIG. 2 Фиг.33 Фиг АFIG A