SU875150A1 - End seal - Google Patents

Description

(54) ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ(54) MECHANICAL SEAL

1one

Изобретение относитс  к уплотнительной технике.This invention relates to a sealing technique.

Известны конструкции уплотнений, содержащие между торцами вращающегос  и неподвижного уплотнительных элементов незакрепленное от проворота плавающее кольцо с целью снижени  относительной скорости скольжени  за счет образовани  дополнительной торцовой пары трени  1.Seal structures are known that contain a floating ring between the ends of the rotating and stationary sealing elements that are not secured against rotation in order to reduce the relative sliding speed due to the formation of an additional end pair of friction 1.

Однако ожидаемое снижение частоты вращени  в таких конструкци х реализуетс  кратковременно только при высокой температуре в одной из пар трени , что приводит к значительным тепловым деформаци м и утечкам. Такие конструкции не позвол ют перераспредел ть относительные скорости скольжени  между парами трени  в любых соотнощени х, следствием чего  вл ютс  неэкономичное перераспределение частот вращени  затруднени  при выборе пар трени  и повышенный износ пар трени .However, the expected reduction in rotational frequency in such structures is realized for a short time only at a high temperature in one of the friction pairs, which leads to significant thermal deformations and leaks. Such constructions do not allow the redistribution of the relative sliding speeds between the friction pairs in any ratios, resulting in an uneconomical redistribution of the rotational frequencies of difficulty in selecting friction pairs and increased wear of the friction pairs.

Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности уплотнени  за счет снижени  скоростей скольжени  в парах трени .The purpose of the invention is to increase the reliability and durability of compaction by reducing slip rates in pairs of friction.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что на поверхности плавающего кольца на участке расположени  центрирующих выступов выполнены винтовые каналы, которые одними своими выходньши участками сообщены с радиальными каналами, выполненными в теле плавающего кольца или основного вращающегос  элемента, а другими - с плоскостью перед уплотнением.The goal is achieved by the fact that on the surface of the floating ring on the site of the centering protrusions there are screw channels that, with one of their outlets, communicate with radial channels made in the body of the floating ring or the main rotating element, and others with the plane before compaction.

Причем радиальные каналы выполнены в теле плавающего кольца.Moreover, the radial channels are made in the body of the floating ring.

А также тем, что радиальные каналы And also the fact that the radial channels

10 выполнены в основном вращающемс  элете , при этом центрирующие выступы образованы на основном вращающемс  элементе .10, the main rotating element is formed, with the centering protrusions formed on the main rotating element.

Осевые и радиальные каналы образуют 15..вдоль периметра плавающего кольца замкнутые контуры циркул ции уплотн емой среды, благодар  которым улучшаетс  теплоотвод , центровка плавающего кольца в центровочной щели, устран етс  неравномерность износа. Вследствие возникающих The axial and radial channels form 15. Along the perimeter of the floating ring, closed circulation circuits of the compacted medium, due to which the heat dissipation is improved, the centering of the floating ring in the centering slit eliminates uneven wear. Due to emerging

20 гидростатических и гидродинамических сил плавающее кольцо находитс  под действием осевых сил и крут щего момента, которые оказывают вли ние на характер и величину20 hydrostatic and hydrodynamic forces a floating ring is under the action of axial forces and torque, which affect the nature and magnitude

коэффициентов трени  плавающего кольца по сопр женным с ним поверхност м и поэтому оказывают вли ние на частоту его вращательного проскальзывани  относительно этих поверхностей.the friction coefficients of the floating ring on the surfaces adjacent to it and therefore affect the frequency of its rotational slip relative to these surfaces.

Выполнение осевых каналов винтовыми с определенным углом и направлением их нарезки позвол ет более эффективно устранить вредное вли ние неравенства коэффициентов трени  сцеплени , а также обеспечивает автоматическое регулирование требуемых коэффициентов трени  скольжени  в парах трени , а следовательно, регулирование требуемойчастоты вращательного проскальзывани  плавающего кольца.Making axial channels screw with a certain angle and direction of their cutting allows more effectively to eliminate the harmful effect of inequality of friction coefficients, and also provides automatic control of the required slip friction coefficients in friction pairs, and consequently, control of the required rotational slip frequency of the floating ring.

Это обеспечиваетс , во-первых, тем, что винтовые каналы при враилении способны нагнетать уплотн емую среду, развивают напор, оказывают сопротивление вращению, а поэтому вли ют как на величину действующего на плавающее кольцо результирующего крут щего момента, так и на величину результирующей разжимающей тот или другой его торцовый стык осевой силы.This is ensured, firstly, by the fact that during screwing the screw channels are able to inject the densified medium, develop pressure, resist rotation, and therefore affect both the resultant torque acting on the floating ring and the resultant decompression force. or its other face joint of axial force.

Во-вторых, при вращении под действием центробежной циркул ции уплотн емой среды за счет радиальных каналов возникает дополнительный, вращающий плавающее кольцо, крут щий момент и дополнительна , действующа  на это кольцо, осева  сила, направление действи  и величина которых определ ютс  направлением и величиной угла винтовой нарезки.Secondly, during rotation under the action of the centrifugal circulation of the densified medium, an additional, rotating floating ring, torque and additional acting on this ring, axial force, direction and magnitude of which are determined by the direction and magnitude of the angle, arise due to the radial channels. screw cut.

В-третьих, величина и направление результирующего крут щего момента и осевой силы, действующих на плавающее кольцо , определ етс  величиной давлени  за центровочной щелью, завис щей от нагнетательных свойств BHHtOBbix и радиальных каналов.Third, the magnitude and direction of the resulting torque and axial force acting on the floating ring are determined by the pressure behind the centering slit, depending on the injection properties of the BHHtOBbix and the radial channels.

На фиг. 1 показано уплотнение с центрирующим плавающим кольцом с выступом в основном элементе; на фиг. 2 - то же, с центрирующим выступом в плавающем кольце; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.FIG. 1 shows a seal with a centering floating ring with a protrusion in the main element; in fig. 2 - the same, with the centering protrusion in the floating ring; in fig. 3 is a section A-A in FIG. one; in fig. 4 is a section BB in FIG. 2

Уплотнение состоит из закрепленного на валу 1 вращающегос  основного элемента 2, закрепленного в корпусе 3 неподвижного элемента 4, и плавающего промежуточного кольца 5 между ними. Кольцо 5 с элементом 2 образует первую торцовую пару 6, а с элементом 4 образуют вторую торцовую пару 7. Кольцо 5 центруетс  в выступе 8 элемента 2 по цилиндрической центровочной щели 9 (на фиг. 2 выступ 8 выполнен в кольце 5). В выступе 8 выполнен р д радиальных каналов 10. На образующей щель 9 поверхности кольца 5 выполнены открытые в щель 9 осевые (винтовые) каналы 11, которые соединены с радиальными каналами 10 кольцевой полостью 12 и полостью 13 перед уплотнением. Вследствие выбранных материалов коэффициенты трени  сцеплени  и скольжени  неодинаковы в парахThe seal consists of a rotating main element 2 fixed on the shaft 1, fixed in the housing 3 of the fixed element 4, and a floating intermediate ring 5 between them. The ring 5 with element 2 forms the first end pair 6, and with element 4 they form the second end pair 7. Ring 5 is centered in the protrusion 8 of element 2 along the cylindrical centering slot 9 (in FIG. 2, the protrusion 8 is made in ring 5). In the protrusion 8, a series of radial channels 10 is formed. On the surface of the ring 5 forming the gap 9, axial (screw) channels 11 open into the slot 9 are connected to the radial channels 10 by an annular cavity 12 and a cavity 13 before sealing. Due to the materials chosen, the friction and slip friction coefficients are not the same in pairs.

трени . Поэтому направление винтовой нарезки выбираетс  таким, чтобы направление дополнительного крут щего момента, действующего на кольцо 5, вследствие циркул ции уплотн емой среды за счет центробежного эффекта вращающихс  радиальных каналов 10 совпадало с направлением крут щего момента основного элемента 2.friction. Therefore, the direction of the screw thread is chosen so that the direction of the additional torque acting on the ring 5, due to the circulation of the densified medium due to the centrifugal effect of the rotating radial channels 10, coincides with the direction of the torque of the main element 2.

Если коэффициент трени  сцеплени  пл вающего кольца 5 в первой паре 6 больше,If the friction coefficient of the fusion of the ring 5 in the first pair of 6 is greater,

чем коэффициент трени  сцеплени  во второй паре 7, то дл  обеспечени  проскальзывани  кольца 5 в первой паре 6 напор и расход за счет винтовых каналов выбираетс  большим расхода и напора радиальных каналов 10, так что давление в полости 12than the friction coefficient of the coupling in the second pair 7, in order to ensure that the ring 5 in the first pair 6 slips, the pressure and flow rate due to the screw channels is chosen to be high flow rate and pressure of the radial channels 10, so that the pressure in the cavity 12

больше уплотн емого.. Тогда крут щий момент от винтовых каналов 11, тормоз щий плавающее кольцо 5, и осева  сила от этих каналов, расклинивающа  торцовые поверхности первой пары 6, будут максимальными, вследствие чего коэффициент трени  в ней будет меньше коэффициента трени  сцеплени . Поэтому при наличии указанного тормоз щего крут щего момента осуществл етс  эффективное проскальзывание кольS ца 5.then the torque from the screw channels 11, the braking floating ring 5, and the axial force from these channels, wedging the end surfaces of the first pair 6, will be maximum, as a result of which the coefficient of friction will be less than the coefficient of friction of the clutch. Therefore, in the presence of the specified braking torque, the ring 5 is effectively slipped.

Если коэффициент трени  сцеплени  плавающего кольца 5 в первой паре б меньше коэффициента трени  сцеплени  во второй паре 7, вследствие чего кольцо 5 могло остатьс  неподвижным, то требуемое его проQ скальзывание в первой паре б обеспечиваетс  тем, что напор и расход за счет винтовых каналов 11 выбираетс  равным или меньшим расхода и напора за счет радиальных каналов 10, так что давление в полости 12 меньше давлени  в полости 13 перед употреблением. При этом крут щий момент за счет центробежной циркул ции, увлекающий кольцо в направлении основного вращени , и осева  сила от этой циркул ции, прижимающа  сопр женные торцовые поверхности первой пары,  вл ютс  значительно большими, чем соответствующие противоположно направленные тормоз щий вращение кольца крут щий момент и расклинивающа  эту пару трени  осева  сила. Поэтому при наличии вращени  основного элемента плавающему кольцу сообщаетс  значительно большее сцепление, благодар  чему обеспечиваетс  требуемое врашательное проскальзывание кольца, требуемые коэффициенты трени  скольжени . If the friction coefficient of the floating ring 5 in the first pair of b is less than the friction coefficient of the coupling in the second pair 7, as a result of which the ring 5 could remain stationary, then the required sliding of it in the first pair b is ensured by the pressure and flow rate due to the screw channels 11 equal to or less flow and head due to the radial channels 10, so that the pressure in the cavity 12 is less than the pressure in the cavity 13 before use. In this case, the torque due to centrifugal circulation, which entrains the ring in the direction of main rotation, and the axial force from this circulation, which presses the mating end surfaces of the first pair, are much larger than the corresponding oppositely directed torque that retards the rotation of the ring. and wedging this pair of friction, axial strength. Therefore, in the presence of rotation of the main member, the floating ring is said to have a much greater grip, thereby providing the required reverse slip of the ring and the required slip friction coefficients.

Автоматическое регулирование коэффициентов трени  скольжени  в парах трени , а следовательно, частоты лроскальзывани  кольца 5, осуществл етс  следующим образом.The automatic regulation of slip friction coefficients in friction pairs, and hence the frequency of slippage of the ring 5, is carried out as follows.

Например, при увеличении коэффициентаFor example, when increasing the ratio

5 трени  скольжени  в первой паре, а следовательно , при увеличении частоты проскальзывани  кольца, увеличиваетс  степень его торможени  за счет увеличени  тормоз щего крут щего момента. При этом также уве5 friction sliding in the first pair, and therefore, with an increase in the frequency of slippage of the ring, the degree of braking increases due to an increase in the braking torque. At the same time also

Claims (3)

Формула изобретенияClaim 1. Торцовое уплотнение, содержащее плавающие кольца, сцентрированные со стороны полости высокого давления при помощи центрирующих выступов с основными вращающимся и неподвижным элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности за счет сниже ния скоростей скольжения в парах трения, на поверхности плавающего кольца на участке расположения центрирующих выступов выполнены винтовые каналы, которые ₅ одними выходами сообщены с полостью высокого давления, а другими — с радиальными каналами, выполненными в одном из вращающихся элементов уплотнения.1. Mechanical seal containing floating rings, centered on the side of the high-pressure cavity using centering protrusions with the main rotating and stationary elements, characterized in that, in order to increase reliability and durability by reducing sliding speeds in friction pairs, on the surface of the floating rings on location portion centering projections formed helical channels ₅ outputs one cavity communicated with the high pressure and the other - with radial channels made in one seal of rotating elements. 2. Уплотнение по π. 1, отличающееся тем, что радиальные каналы выполнены в теле плавающего кольца.2. Seal by π. 1, characterized in that the radial channels are made in the body of the floating ring. 3. Уплотнение по π. 1, отличающееся тем, что радиальные каналы выполнены в основном вращающемся элементе, при этом центрирующие выступы образованы на основном вращающемся элементе.3. Seal by π. 1, characterized in that the radial channels are made in the main rotating element, while the centering protrusions are formed on the main rotating element.