RU93914U1

RU93914U1 - FACE SEAL WITH CONIC SPRING AND SUPPORT CYLINDER COILS (OPTIONS)

Info

Publication number: RU93914U1
Application number: RU2010101297/22U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Александрович Шепелёв; Александр Владимирович Шепелёв
Original assignee: Вячеслав Александрович Шепелёв; Александр Владимирович Шепелёв
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2010-05-10

Abstract

1. Уплотнение торцевое, содержащее неподвижное кольцо пары трения, надетое на вал и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения во фланец или корпус оборудования, подвижный в осевом направлении сборочный узел, надетый на вал и прижатый усилием сжатой конической пружины к неподвижному кольцу пары трения, на валу образован уступ, между которым и подвижным в осевом направлении сборочным узлом установлена коническая пружина направление ее навивки противоположно направлению вращения вала, сборочный узел содержит обойму, в нее герметично установлено с отсутствием проворота вращающееся кольцо пары трения, прижатое к неподвижному кольцу пары трения, с другой стороны обоймы выполнена внутренняя проточка, в которую установлено вторичное уплотнение, обеспечивающее герметичность между обоймой и валом, упорная шайба и опорный виток большего основания конической пружины, конец опорного витка большего основания пружины отогнут в радиальном направлении наружу и вставлен в радиально выполненную прорезь обоймы, отличающееся тем, что меньшее основание конической пружины имеет более одного опорного цилиндрического витка, внутренние диаметры которых равны между собой и меньше диаметра вала, возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках с индексом i=8-15 не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки конической пружины. ! 2. Уплотнение торцевое, содержащее неподвижное кольцо пары трения, надетое на вал и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения во фланец или корпус оборудования, подвижный в осевом 1. The mechanical seal, containing a fixed ring of a friction pair, put on the shaft and installed tightly with no rotation by means of a secondary seal in the flange or equipment case, axially movable assembly, put on the shaft and pressed by the force of the compressed conical spring to the fixed ring of the friction pair , a ledge is formed on the shaft, between which a conical spring is mounted with an axial-moving assembly, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft, the assembly zel contains a cage, a rotary friction pair ring pressed against the stationary ring of a friction pair is hermetically installed with no turning, an internal groove is made on the other side of the cage, into which a secondary seal is installed to ensure tightness between the cage and the shaft, a thrust washer and a supporting turn of a larger the base of the conical spring, the end of the support coil of the larger base of the spring is bent radially outward and inserted into the radially made slot of the holder, characterized in that the smaller the base of the conical spring has more than one supporting coil, the inner diameters of which are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft, the resulting working stresses in the supporting coil with an index i = 8-15 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the conical spring wire. ! 2. The mechanical seal, containing the stationary ring of the friction pair, put on the shaft and installed hermetically with no turning by means of a secondary seal in the flange or body of the equipment, movable in axial

Description

Уплотнение торцовое с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками (варианты) относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации валов оборудования: насосов, мешалок, машин и аппаратов пищевой, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.The mechanical seal with a conical spring and cylindrical supporting coils (options) refers to the sealing technique and can be used to seal the equipment shafts: pumps, mixers, machines and apparatuses of the food, chemical, oil refining and other industries.

Известно "Торцевое уплотнение вращающегося вала и коническая пружина для торцевого уплотнения", патент РФ на полезную модель №48014, приоритет от 21 марта 2005 г., являющееся прототипом заявляемой полезной модели. Упомянутый прототип содержит: неподвижное кольцо трения и размещенное на валу подвижное кольцо трения, коническую пружину, поджимающую подвижное кольцо трения к неподвижному кольцу трения, один конец пружины зафиксирован относительно подвижного кольца трения, направление навивки пружины выполнено противоположным направлению вращения вала, конец пружины со стороны большего основания отогнут в радиальном направлении наружу и вставлен в прорезь кольца трения, а внутренний диаметр меньшего основания пружины меньше диаметра вала и составляет от 0,89 до 0,99 диаметра вала, меньшее основание пружины расположено со стороны уступа на валу.It is known "The mechanical seal of the rotating shaft and the conical spring for the mechanical seal", patent of the Russian Federation for utility model No. 48014, priority dated March 21, 2005, which is the prototype of the claimed utility model. The said prototype comprises: a stationary friction ring and a movable friction ring located on the shaft, a conical spring compressing the movable friction ring to the stationary friction ring, one end of the spring is fixed relative to the movable friction ring, the spring winding direction is opposite to the shaft rotation direction, the spring end is larger the base is bent radially outward and inserted into the slot of the friction ring, and the inner diameter of the smaller base of the spring is less than the diameter of the shaft and S THE between 0.89 and 0.99 shaft diameter, minimal spring base disposed on the part of the shoulder on the shaft.

Недостатками вышеупомянутого прототипа торцевого уплотнения являются:The disadvantages of the aforementioned mechanical seal prototype are:

1. Невыполнение торцевым уплотнением основной своей функции-обеспечение герметичности уплотнения между фланцем и неподвижным кольцом трения, а также между валом и подвижным кольцом трения в связи с тем, что в формуле полезной модели и ее описании отсутствуют существенные признаки торцевого уплотнения в виде вторичных уплотнений, изготовленных из эластичного упругого материала.1. The failure of the mechanical seal to perform its main function is to ensure the tightness of the seal between the flange and the stationary friction ring, as well as between the shaft and the movable friction ring due to the fact that in the utility model formula and its description there are no significant signs of the mechanical seal in the form of secondary seals, made of elastic elastic material.

2. Невозможность передачи практически любого крутящего момента от вращающегося вала к конической пружине и далее к подвижному кольцу трения торцевого уплотнения одним витком меньшего основания конической пружины, имеющим внутренний диаметр меньше диаметра вала и составляющий от 0,89 до 0,99 диаметра вала, в связи с тем, что коническая пружина не может иметь более одного опорного витка, контактирующего с цилиндрической поверхностью вращающегося вала.2. The impossibility of transmitting virtually any torque from the rotating shaft to the conical spring and further to the movable friction ring of the mechanical seal with one turn of the smaller base of the conical spring, having an inner diameter less than the shaft diameter and from 0.89 to 0.99 shaft diameters, in connection so that the conical spring cannot have more than one supporting coil in contact with the cylindrical surface of the rotating shaft.

Обычно для передачи одностороннего крутящего момента от вращающегося вала к подвижному кольцу трения и создания начальных контактных давлений в паре трения торцового уплотнения используется коническая пружина сжатия с максимальным индексом опорного витка меньшего основания i=8-15 (только минимальная жесткость пружины позволяет эффективно отслеживать биения стыка пары трения торцевого уплотнения, что ограничивает передачу крутящего момента одним витком пружины):Usually, a conical compression spring with a maximum index of the support turn of a smaller base i = 8-15 is used to transmit unilateral torque from the rotating shaft to the moving friction ring and create initial contact pressures in the friction pair of the mechanical seal (only the minimum spring stiffness allows you to effectively track the runout of the pair mechanical seal friction, which limits the transmission of torque to one coil of spring):

где,Where,

D₀-средний диаметр опорного витка наименьшего основания пружины;D _{0 is the} average diameter of the support coil of the smallest spring base;

d-диаметр проволоки пружины.d-diameter of the spring wire.

Инженерные расчеты и практика эксплуатационных испытаний торцевых уплотнений с коническими пружинами с одним опорным витком у ее меньшего основания показывает, что в вышеупомянутом диапазоне индексов i=8-15, для вязких рабочих жидкостей и рабочих жидкостей, склонных к склеиванию колец пары трения торцевого уплотнения, возникают повышенные пусковые и рабочие моменты сопротивления вращению подвижного кольца трения торцевого уплотнения. Это приводит к проскальзыванию одного опорного витка конической пружины относительно вращающегося вала с последующим его износом и дальнейшим уменьшением удельного контактного давления между внутренней поверхностью одного опорного витка конической пружины и поверхностью вращающегося вала.Engineering calculations and practice of operational testing of mechanical seals with conical springs with one support coil at its smaller base shows that in the aforementioned range of indices i = 8-15, for viscous working fluids and working fluids prone to gluing the rings of the mechanical seal friction pair, increased starting and working moments of resistance to rotation of the movable friction ring of the mechanical seal. This leads to the slipping of one supporting coil of the conical spring relative to the rotating shaft with its subsequent wear and further reduction of the specific contact pressure between the inner surface of one supporting coil of the conical spring and the surface of the rotating shaft.

В прототипе торцевого уплотнения внутренний диаметр меньшего основания опорного витка конической пружины меньше диаметра вала, и находится в диапазоне от 0,89 до 0,99 диаметра вала. Указанный диапазон влияет на работоспособность конструкции торцевого уплотнения, на достижение заявленного технического результата, но не обоснован и не связан:In the prototype mechanical seal, the inner diameter of the smaller base of the support coil of the conical spring is less than the diameter of the shaft, and is in the range from 0.89 to 0.99 of the diameter of the shaft. The specified range affects the performance of the mechanical seal design, the achievement of the claimed technical result, but is not justified and not related:

- с индексом меньшего основания опорного витка конической пружины, а также с контактным давлением между внутренней поверхностью опорного витка пружины и поверхностью вращающегося вала;- with the index of the smaller base of the support coil of the conical spring, as well as with the contact pressure between the inner surface of the support coil of the spring and the surface of the rotating shaft;

- с рабочими напряжениями, возникающими в этом одном опорном витке проволоки конической пружины, которые не должны превышать допускаемых напряжений упругости материала этой проволоки во избежание уменьшения контактного давления и, как следствие, уменьшения передачи крутящего момента от вращающегося вала к конической пружине.- with operating stresses arising in this one supporting coil of a conical spring wire, which should not exceed the allowable elastic stresses of the material of this wire in order to avoid a decrease in contact pressure and, as a consequence, a decrease in the transmission of torque from a rotating shaft to a conical spring.

Таким образом, в прототипе торцевого уплотнения не достигается заявленный технический результат (повышение надежности) при работе в вязких рабочих жидкостях и рабочих жидкостях, склонных к склеиванию колец пары трения торцевого уплотнения, а также при возникновении повышенных пусковых и рабочих моментов сопротивления вращению подвижного кольца трения этого уплотнения, кроме того, не обеспечивается герметичность этого торцевого уплотнения.Thus, in the prototype of the mechanical seal, the claimed technical result (increased reliability) is not achieved when working in viscous working fluids and working fluids that tend to stick together the rings of the friction pair of the mechanical seal, as well as when increased starting and working moments of resistance to rotation of the rolling friction ring of this seals, in addition, the tightness of this mechanical seal is not ensured.

Уплотнение торцовое с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками относится к нескольким устройствам одного вида, одинакового назначения, обеспечивающим получение одного и того же технического результата (варианты).The mechanical seal with a conical spring and cylindrical supporting coils refers to several devices of the same type, of the same purpose, providing the same technical result (options).

Техническим результатом заявляемой полезной модели является: обеспечение герметичности, повышение надежности и долговечности уплотнения торцового.The technical result of the claimed utility model is: ensuring tightness, improving the reliability and durability of the mechanical seal.

Для достижения технического результата, заявляемого в полезной модели, задача решается тем, что с целью обеспечения герметичности уплотнение торцовое содержит вторичные уплотнения (в виде манжет специальной формы или колец круглого сечения), изготовленные из эластичного упругого материала, например, резины. Для повышения надежности и долговечности уплотнение торцовое содержит коническую пружину (навивка которой выполнена противоположно направлению вращения вала), имеющую со стороны меньшего основания более одного опорного цилиндрического витка (внутренние диаметры которых равны между собой и меньше диаметра вала). При этом обеспечивается передача повышенных пусковых и рабочих моментов сопротивления вращению подвижной части уплотнения торцового за счет увеличения площади контакта цилиндрических опорных витков пружины с поверхностью вращающегося вала, а возникающие рабочие напряжения в этих опорных цилиндрических витках не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки пружины при изготовлении опорных цилиндрических витков пружины с максимально возможным индексом из диапазона i=8-15.To achieve the technical result claimed in the utility model, the problem is solved in that in order to ensure tightness, the mechanical seal contains secondary seals (in the form of cuffs of special shape or rings of circular cross section) made of elastic material, for example, rubber. To increase reliability and durability, the mechanical seal contains a conical spring (which is wound opposite to the direction of rotation of the shaft), having from the side of the smaller base more than one supporting cylindrical coil (whose internal diameters are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft). This ensures the transmission of increased starting and operating moments of resistance to rotation of the moving part of the mechanical seal by increasing the contact area of the cylindrical supporting coil of the spring with the surface of the rotating shaft, and the resulting working stresses in these supporting cylindrical coils do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the spring wire in the manufacture of supporting cylindrical spring turns with the maximum possible index from the range i = 8-15.

Полезная модель (варианты) поясняется фигурами 1, 2, 3 и 4.The utility model (options) is illustrated by figures 1, 2, 3 and 4.

На фиг.1 показано сечение по оси вала оборудования (насоса) и установленное в него уплотнение торцовое с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками. Уплотнение торцовое содержит неподвижное кольцо пары трения 1, например, изготовленное из износостойкого и (или) антифрикционного материала, надетое на вал 2 и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения 3 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины) во фланец или корпус оборудования 4. Подвижный в осевом направлении сборочный узел надет на вал 2 и прижат усилием сжатой конической пружины 5 к неподвижному кольцу пары трения 1. На валу 2 образован уступ 6 в виде торцовой поверхности рабочего колеса насоса, установленного на вал 2. Между уступом 6 и подвижным в осевом направлении сборочным узлом установлена коническая пружина 5, направление ее навивки противоположно направлению вращения вала 2. Сборочный узел содержит обойму 7 в нее герметично установлено с отсутствием проворота вращающееся кольцо пары трения 8, прижатое к неподвижному кольцу пары трения 1. Обойма 7 и вращающееся кольцо пары трения 8 могут быть изготовлены как одно целое из одного и того же износостойкого и (или) антифрикционного материала. С другой стороны обоймы 7 выполнена внутренняя проточка, в которую установлено вторичное уплотнение 9 (в виде кольца круглого сечения или манжеты специальной формы из эластичного упругого материала, например, резины), обеспечивающее герметичность между обоймой 7 и валом 2. Во внутреннюю проточку обоймы 7 установлена упорная шайба 10, сжимающее вторичное уплотнение 9 в осевом направлении посредством опорного витка большего основания сжатой конической пружины 5, который также установлен во внутреннюю проточку обоймы 7. Конец опорного витка большего основания конической пружины 5 отогнут в радиальном направлении наружу и вставлен в радиально выполненную прорезь обоймы 7, выполняющий функцию поводка для передачи крутящего момента от вала 2 к сборочному узлу. Меньшее основание конической пружины 5 имеет более одного опорного цилиндрического витка, их внутренние диаметры равны между собой и меньше диаметра вала 2. Передача повышенного пускового и (или) рабочего момента сопротивления вращению сборочного узла уплотнения торцового посредством конической пружины 5 обеспечивается за счет увеличения площади контакта цилиндрических опорных витков конической пружины 5 с поверхностью вращающегося вала 2. Возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках конической пружины 5 не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки этой пружины 5 при изготовлении ее опорных цилиндрических витков с максимально возможным индексом из диапазона i=8-15.Figure 1 shows a section along the axis of the shaft of the equipment (pump) and a mechanical seal installed in it with a conical spring and cylindrical supporting coils. The mechanical seal contains a fixed ring of a friction pair 1, for example, made of wear-resistant and (or) anti-friction material, worn on the shaft 2 and installed tightly with no turning by means of a secondary seal 3 (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example, rubber) into the flange or body of the equipment 4. An axially movable assembly is worn on the shaft 2 and pressed by the force of the compressed conical spring 5 to the fixed ring of the friction pair 1. On the shaft 2, a step 6 is formed in the form of the end surface of the pump impeller mounted on the shaft 2. Between the step 6 and the axially movable assembly, a conical spring 5 is installed, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft 2. The assembly contains a clip 7 which is hermetically installed with no rotation, the rotating ring of the friction pair 8, pressed against the fixed ring of the pair of friction 1. The holder 7 and the rotating ring of the pair of friction 8 can be made as a whole from the same wear-resistant and ( or) anti-friction material. On the other side of the cage 7, an internal groove is made into which a secondary seal 9 is installed (in the form of an O-ring or a cuff of a special shape made of elastic material, for example, rubber), which ensures tightness between the cage 7 and the shaft 2. An inner groove of the cage 7 is installed thrust washer 10, compressing the secondary seal 9 in the axial direction through the support coil of the larger base of the compressed conical spring 5, which is also installed in the inner groove of the casing 7. The end of the support coil shego conical spring base 5 is bent radially outwards and inserted in a slot radially formed collar 7 that performs a lead function to transmit torque from shaft 2 to the building site. The smaller base of the conical spring 5 has more than one supporting cylindrical coil, their inner diameters are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft 2. The transmission of the increased starting and (or) working moment of resistance to rotation of the assembly of the mechanical seal assembly through the conical spring 5 is ensured by increasing the contact area of the cylindrical supporting coils of the conical spring 5 with the surface of the rotating shaft 2. The resulting operating stresses in the supporting cylindrical coils of the conical spring 5 do not exceed t permissible elastic stresses of the material of the wire of this spring 5 in the manufacture of its supporting cylindrical coils with the maximum possible index from the range i = 8-15.

На фиг.2 показано сечение по оси вала оборудования (насоса) и установленный в него вариант уплотнения торцового с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками. Уплотнение торцовое содержит неподвижное кольцо пары трения 1, например, изготовленное из износостойкого и (или) антифрикционного материала, надетое на вал 2 и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения 3 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины) во фланец или корпус оборудования 4. Подвижный в осевом направлении сборочный узел надет на вал 2 и прижат усилием сжатой конической пружины 5 к неподвижному кольцу пары трения 1. На валу 2 образован уступ 6 в виде торцовой поверхности рабочего колеса насоса, установленного на вал 2. Между уступом 6 и подвижным в осевом направлении сборочным узлом установлена коническая пружина 5, направление ее навивки противоположно направлению вращения вала 2. Сборочный узел содержит обойму 7 в нее герметично установлено с отсутствием проворота вращающееся кольцо пары трения 8, прижатое к неподвижному кольцу пары трения 1. Обойма 7 и вращающееся кольцо пары трения 8 могут быть изготовлены как одно целое из одного и того же износостойкого и (или) антифрикционного материала. С другой стороны обоймы 7 выполнена внутренняя проточка, в которую установлен опорный виток большего основания конической пружины 5. Конец опорного витка большего основания конической пружины 5 отогнут в радиальном направлении наружу и вставлен в радиальное отверстие обоймы 7, выполняющий функцию поводка для передачи крутящего момента от вала 2 к сборочному узлу. Меньшее основание конической пружины 5 имеет более одного опорного цилиндрического витка, их внутренние диаметры равны между собой и меньше диаметра вала 2. На внутренней цилиндрической поверхности обоймы 7 выполнена канавка, в которую установлено вторичное уплотнение 9 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины), обеспечивающее герметичность между обоймой 7 и валом 2. Передача повышенного пускового и (или) рабочего момента сопротивления вращению сборочного узла уплотнения торцового посредством конической пружины 5 обеспечивается за счет увеличения площади контакта цилиндрических опорных витков конической пружины 5 с поверхностью вращающегося вала 2. Возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках конической пружины 5 не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки этой пружины 5 при изготовлении ее опорных цилиндрических витков с максимально возможным индексом из диапазона i=8-15.Figure 2 shows a section along the axis of the shaft of the equipment (pump) and a variant of mechanical seal installed with a conical spring and cylindrical supporting coils installed in it. The mechanical seal contains a fixed ring of a friction pair 1, for example, made of wear-resistant and (or) anti-friction material, worn on the shaft 2 and installed tightly with no turning by means of a secondary seal 3 (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example, rubber) into the flange or body of the equipment 4. An axially movable assembly is put on the shaft 2 and pressed by the force of the compressed conical spring 5 to the fixed ring of the friction pair 1. On the shaft 2, a step 6 is formed in the form of the end surface of the pump impeller mounted on the shaft 2. Between the step 6 and the axially movable assembly, a conical spring 5 is installed, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft 2. The assembly contains a clip 7 which is hermetically installed with no rotation, the rotating ring of the friction pair 8 pressed against the fixed ring of the friction pair 1. The cage 7 and the rotating ring of the friction pair 8 can be made as a whole from the same wear-resistant and ( or) anti-friction material. On the other side of the casing 7, an internal groove is made into which the support coil of the larger base of the conical spring 5 is installed. The end of the support coil of the larger base of the conical spring 5 is radially outward bent and inserted into the radial hole of the cage 7, which acts as a leash for transmitting torque from the shaft 2 to the assembly. The smaller base of the conical spring 5 has more than one supporting cylindrical coil, their inner diameters are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft 2. On the inner cylindrical surface of the casing 7 there is a groove in which the secondary seal 9 is installed (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example rubber), ensuring tightness between the yoke 7 and the shaft 2. Transmission of increased starting and (or) working moment of resistance to rotation of the assembly of the seal End face by means of a conical spring 5 is provided by increasing the contact area of the cylindrical supporting coils of the conical spring 5 with the surface of the rotating shaft 2. The resulting working stresses in the supporting cylindrical coils of the conical spring 5 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the wire of this spring 5 in the manufacture of its supporting cylindrical coils with the maximum possible index from the range i = 8-15.

На фиг.3 показано сечение по оси вала оборудования (насоса) и установленный в него вариант уплотнения торцового с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками. Уплотнение торцовое содержит неподвижное кольцо пары трения 1, например, изготовленное из износостойкого и (или) антифрикционного материала, надетое на вал 2 и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения 3 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины) во фланец или корпус оборудования 4. Подвижный в осевом направлении сборочный узел надет на вал 2 и прижат усилием сжатой конической пружины 5 к неподвижному кольцу пары трения 1. На валу 2 образован уступ 6 в виде торцовой поверхности рабочего колеса насоса, установленного на вал 2. Между уступом 6 и подвижным в осевом направлении сборочным узлом установлена коническая пружина 5, направление ее навивки противоположно направлению вращения вала 2. Сборочный узел содержит обойму 7 в нее герметично установлено с отсутствием проворота вращающееся кольцо пары трения 8, прижатое к неподвижному кольцу пары трения 1. Обойма 7 и вращающееся кольцо пары трения 8 могут быть изготовлены как одно целое из одного и того же износостойкого и (или) антифрикционного материала. С другой стороны обоймы 7 выполнена внутренняя проточка, в которую установлен опорный виток большего основания конической пружины 5. На торце внутренней проточки обоймы 7 выполнено осевое отверстие, в которое вставлен отогнутый в осевом направлении конец опорного витка большего основания конической пружины 5, выполняющий функцию поводка для передачи крутящего момента от вала 2 к сборочному узлу. Меньшее основание конической пружины 5 имеет более одного опорного цилиндрического витка, их внутренние диаметры равны между собой и меньше диаметра вала 2. На внутренней цилиндрической поверхности обоймы 7 выполнена канавка, в которую установлено вторичное уплотнение 9 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины), обеспечивающее герметичность между обоймой 7 и валом 2. Передача повышенного пускового и (или) рабочего момента сопротивления вращению сборочного узла уплотнения торцового посредством конической пружины 5 обеспечивается за счет увеличения площади контакта цилиндрических опорных витков конической пружины 5 с поверхностью вращающегося вала 2. Возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках конической пружины 5 не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки этой пружины 5 при изготовлении ее опорных цилиндрических витков с максимально возможным индексом из диапазона i=8-15.Figure 3 shows a section along the axis of the shaft of the equipment (pump) and a variant of mechanical seal installed with a conical spring and cylindrical supporting coils installed in it. The mechanical seal contains a fixed ring of a friction pair 1, for example, made of wear-resistant and (or) anti-friction material, worn on the shaft 2 and installed tightly with no turning by means of a secondary seal 3 (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example, rubber) into the flange or body of the equipment 4. An axially movable assembly is put on the shaft 2 and pressed by the force of the compressed conical spring 5 to the fixed ring of the friction pair 1. On the shaft 2, a step 6 is formed in the form of the end surface of the pump impeller mounted on the shaft 2. Between the step 6 and the axially movable assembly, a conical spring 5 is installed, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft 2. The assembly contains a clip 7 which is hermetically installed with no rotation, the rotating ring of the friction pair 8, pressed against the fixed ring of the pair of friction 1. The holder 7 and the rotating ring of the pair of friction 8 can be made as a whole from the same wear-resistant and ( or) anti-friction material. On the other side of the cage 7, an internal groove is made into which the support turn of the larger base of the conical spring 5 is installed. An axial hole is made at the end of the internal groove of the casing 7, into which the end of the support coil of the larger base of the conical spring 5, which acts as a leash, is inserted transmitting torque from the shaft 2 to the assembly. The smaller base of the conical spring 5 has more than one supporting cylindrical coil, their inner diameters are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft 2. On the inner cylindrical surface of the casing 7 there is a groove in which the secondary seal 9 is installed (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example rubber), ensuring tightness between the yoke 7 and the shaft 2. Transmission of increased starting and (or) working moment of resistance to rotation of the assembly of the seal End face by means of a conical spring 5 is provided by increasing the contact area of the cylindrical supporting coils of the conical spring 5 with the surface of the rotating shaft 2. The resulting working stresses in the supporting cylindrical coils of the conical spring 5 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the wire of this spring 5 in the manufacture of its supporting cylindrical coils with the maximum possible index from the range i = 8-15.

На фиг.4 показано сечение по оси вала оборудования (насоса) и установленный в него вариант уплотнения торцового с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками. Уплотнение торцовое содержит неподвижное кольцо пары трения 1, например, изготовленное из износостойкого и (или) антифрикционного материала, надетое на вал 2 и установленное герметично с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения 3 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины) во фланец или корпус оборудования 4. Подвижный в осевом направлении сборочный узел надет на вал 2 и прижат усилием сжатой конической пружины 5 к неподвижному кольцу пары трения 1. На валу 2 образован уступ 6 в виде торцовой поверхности рабочего колеса насоса, установленного на вал 2. Между уступом 6 и подвижным в осевом направлении сборочным узлом установлена коническая пружина 5, направление ее навивки противоположно направлению вращения вала 2. Сборочный узел содержит обойму 7 в нее герметично установлено с отсутствием проворота посредством вторичного уплотнения 11 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины) вращающееся кольцо пары трения 8, прижатое к неподвижному кольцу пары трения 1. Обойма 7 и вращающееся кольцо пары трения 8 могут быть изготовлены как одно целое из одного и того же износостойкого и (или) антифрикционного материала. На наружной поверхности обоймы 7 выполнена цилиндрическая проточка, на которую надеты более одного опорного цилиндрического витка большего основания конической пружины 5, внутренние диаметры этих опорных витков равны между собой и меньше диаметра цилиндрической проточки. Меньшее основание конической пружины 5 имеет более одного опорного цилиндрического витка, их внутренние диаметры равны между собой и меньше диаметра вала 2. Между нерабочим торцем вращающегося кольца пары трения 8 и внутренней поверхностью обоймы 7 образована канавка, в которую установлено вторичное уплотнение 9 (в виде манжеты специальной формы или кольца круглого сечения из эластичного упругого материала, например, резины), обеспечивающее герметичность между обоймой 7 и валом 2. Передача повышенного пускового и (или) рабочего момента сопротивления вращению сборочного узла уплотнения торцового посредством конической пружины 5 обеспечивается за счет увеличения площади контакта цилиндрических опорных витков конической пружины 5 с поверхностью вращающегося вала 2 и наружной цилиндрической проточкой обоймы 7. Возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках конической пружины 5 не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки этой пружины 5 при изготовлении ее опорных цилиндрических витков с максимально возможным индексом из диапазона i=8-15.Figure 4 shows a section along the axis of the shaft of the equipment (pump) and a variant of mechanical seal installed with a conical spring and cylindrical supporting coils installed in it. The mechanical seal contains a fixed ring of a friction pair 1, for example, made of wear-resistant and (or) anti-friction material, worn on the shaft 2 and installed tightly with no turning by means of a secondary seal 3 (in the form of a special cuff or a circular ring of elastic elastic material, for example, rubber) into the flange or body of the equipment 4. An axially movable assembly is worn on the shaft 2 and pressed by the force of the compressed conical spring 5 to the fixed ring of the friction pair 1. On the shaft 2, a step 6 is formed in the form of the end surface of the pump impeller mounted on the shaft 2. Between the step 6 and the axially movable assembly, a conical spring 5 is installed, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft 2. The assembly contains a clip 7 which is hermetically installed with no rotation by means of a secondary seal 11 (in the form of a cuff of a special shape or a circular ring of elastic material, for example rubber), a rotating ring of a friction pair 8, pressed against the stationary ring of the friction pair 1. The cage 7 and the rotating ring of the friction pair 8 can be made as a whole from the same wear-resistant and (or) anti-friction material. On the outer surface of the casing 7, a cylindrical groove is made, on which more than one supporting cylindrical coil of the larger base of the conical spring 5 is worn, the inner diameters of these supporting coils are equal to each other and smaller than the diameter of the cylindrical groove. The smaller base of the conical spring 5 has more than one supporting cylindrical coil, their inner diameters are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft 2. Between the non-working end of the rotating ring of the friction pair 8 and the inner surface of the cage 7 is formed a groove in which the secondary seal 9 is installed (in the form of a sleeve special form or o-rings made of elastic material (for example, rubber), ensuring tightness between the yoke 7 and the shaft 2. The transmission of the increased starting and (or) working moment otivleniya rotation of the Assembly unit seal mechanical by means of a conical spring 5 is provided by increasing the contact area of the cylindrical supporting coils of the conical spring 5 with the surface of the rotating shaft 2 and the outer cylindrical groove of the casing 7. The resulting operating stresses in the supporting cylindrical coils of the conical spring 5 do not exceed the allowable elastic stresses of the material the wire of this spring 5 in the manufacture of its supporting cylindrical coils with the maximum possible index from the range i = 8-1 5.

Устройство работает следующим образом. При работе насоса часть перекачиваемой рабочей среды с давлением нагнетания Рн по каналу, выполненному в корпусе насоса 4, подается в камеру уплотнения торцового с конической пружиной и цилиндрическими опорными витками (варианты). Тепло от колец пары трения 1 и 8 уплотнения торцового отводится с этой же рабочей средой через отверстия, выполненные в рабочем колесе насоса 6, на всасывание насоса с объемным расходом V. Передача повышенного пускового и (или) рабочего момента от вращающегося вала 2 насоса к сборочному узлу уплотнения торцового осуществляется через коническую пружину 5. В связи с тем, что направление навивки конической пружины 5 выполнено противоположно направлению вращения вала 2 насоса, коническая пружина 5 работает на скручивание. В результате уменьшается диаметр ее витков, соответственно повышается контактное давление и увеличивается площадь контакта цилиндрических опорных витков конической пружины 5 с сопряженными наружными цилиндрическими поверхностями, передающими повышенный пусковой и (или) рабочий крутящий момент, что полностью исключает проскальзывание цилиндрических опорных витков пружины с ее сопряженными наружными цилиндрическими поверхностями. Это позволяет на наружной поверхности обоймы 7 выполнить наклонные канавки (импеллер) для дополнительной интенсификации объемного расхода V, снижения температуры поверхностей колец пары трения, что дополнительно повышает надежность и долговечность работы уплотнения торцового. При использовании конической пружины 5 с отогнутым концом опорного витка большего основания, вставленного в отверстие или прорезь обоймы 7, он выполняет функцию поводка при передаче крутящего момента. Герметичность уплотнения торцового обеспечивается кольцами пары трения и вторичными уплотнениями. Коническая пружина с индексом i=8-15 способствует отслеживанию биения стыка рабочих поверхностей колец пары трения и поглощению вибраций, возникающих при работе насоса, при этом обеспечивается возможность осевого перемещения и угловой податливости сборочного узла. Начальное контактное давление на рабочих поверхностях колец пары трения создается усилием сжатой конической пружины, обеспечивая герметичность уплотнения при отсутствии избыточного давления рабочей среды. Избыточное давление рабочей среды в камере уплотнения дополнительно создает необходимое рабочее контактное давление между кольцами пары трения 1 и 8. Это практически исключает утечку U рабочей среды через пару трения во время работы насоса.The device operates as follows. During the operation of the pump, a part of the pumped working medium with the discharge pressure Рн is supplied through the channel made in the pump casing 4 to the mechanical seal chamber with a conical spring and cylindrical supporting coils (options). Heat from the rings of the friction pair 1 and 8 of the mechanical seal is removed with the same working medium through the holes made in the impeller of the pump 6 to the suction of the pump with a volume flow V. Transfer of an increased starting and (or) working moment from the pump rotating shaft 2 to the assembly the mechanical seal assembly is carried out through the conical spring 5. Due to the fact that the winding direction of the conical spring 5 is opposite to the rotation direction of the pump shaft 2, the conical spring 5 works by twisting. As a result, the diameter of its coils decreases, the contact pressure increases, and the contact area of the cylindrical support coils of the conical spring 5 increases with the conjugate outer cylindrical surfaces transmitting increased starting and (or) working torque, which completely eliminates the slipping of the cylindrical support coils of the spring with its associated external cylindrical surfaces. This allows you to make inclined grooves (impeller) on the outer surface of the casing 7 to further intensify the volumetric flow V, reduce the temperature of the surfaces of the rings of the friction pair, which further increases the reliability and durability of the mechanical seal. When using a conical spring 5 with a bent end of the support coil of a larger base inserted into the hole or slot of the clip 7, it acts as a leash when transmitting torque. The tightness of the mechanical seal is ensured by friction pair rings and secondary seals. A conical spring with an index i = 8-15 helps to track the runout of the joint of the working surfaces of the friction pair rings and the absorption of vibrations that occur during pump operation, while providing the possibility of axial movement and angular compliance of the assembly. The initial contact pressure on the working surfaces of the rings of the friction pair is created by the force of the compressed conical spring, ensuring tightness of the seal in the absence of excessive pressure of the working medium. Excessive pressure of the working medium in the seal chamber additionally creates the necessary working contact pressure between the rings of the friction pair 1 and 8. This virtually eliminates leakage U of the working medium through the friction pair during pump operation.

Claims

1. The mechanical seal, containing a fixed ring of a friction pair, put on the shaft and installed tightly with no rotation by means of a secondary seal in the flange or equipment case, axially movable assembly, put on the shaft and pressed by the force of the compressed conical spring to the fixed ring of the friction pair , a ledge is formed on the shaft, between which a conical spring is mounted with an axial-moving assembly, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft, the assembly zel contains a cage, a rotary friction pair ring pressed against the stationary ring of a friction pair is hermetically installed with no turning, an internal groove is made on the other side of the cage, into which a secondary seal is installed to ensure tightness between the cage and the shaft, a thrust washer and a supporting turn of a larger the base of the conical spring, the end of the support coil of the larger base of the spring is bent radially outward and inserted into the radially made slot of the holder, characterized in that the smaller the base of the conical spring has more than one supporting coil, the inner diameters of which are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft, the resulting working stresses in the supporting coil with an index i = 8-15 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the conical spring wire.

2. The mechanical seal, containing the stationary ring of the friction pair, put on the shaft and installed tightly with no rotation by means of a secondary seal in the flange or the equipment casing, axially movable assembly, put on the shaft and pressed by the force of the compressed conical spring to the fixed ring of the friction pair , a ledge is formed on the shaft, between which a conical spring is installed between the assembly and axially movable assembly, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft, assembly zel contains a cage, a rotary friction pair ring pressed against the stationary ring of a friction pair is hermetically installed with no turning, an internal groove is made on the opposite side of the cage, into which a support turn of the larger base of the conical spring is installed, a groove is made on the inner cylindrical surface of the cage, which has a secondary seal that provides tightness between the cage and the shaft, the end of the support coil of the larger spring base is bent radially m, characterized in that the cage has a radial hole in which the end of the supporting coil of the larger base of the conical spring is inserted, the smaller base of the conical spring has more than one supporting cylindrical coil whose inner diameters are equal to each other and smaller than the shaft diameter, resulting working stresses in the supporting cylindrical turns with an index i = 8-15 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the conical spring wire.

3. The mechanical seal, containing the stationary ring of the friction pair, put on the shaft and installed tightly with no rotation through the secondary seal in the flange or equipment case, axially movable assembly, put on the shaft and pressed by the force of the compressed conical spring to the stationary ring of the friction pair , a ledge is formed on the shaft, between which a conical spring is installed between the assembly and axially movable assembly, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft, assembly zel contains a cage, a rotary friction pair ring pressed against the stationary ring of a friction pair is hermetically installed with no turning, an internal groove is made on the opposite side of the cage, into which a support turn of the larger base of the conical spring is installed, a groove is made on the inner cylindrical surface of the cage, which has a secondary seal that provides tightness between the cage and the shaft, characterized in that an axial hole is made at the end of the inner groove of the cage, into which the axially bent end of the support coil of the larger base of the conical spring is inserted, the smaller base of the conical spring has more than one supporting cylindrical coil, the inner diameters of which are equal to each other and smaller than the shaft diameter, resulting working stresses in the supporting cylindrical coils with index i = 8- 15 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the conical spring wire.

4. The mechanical seal, containing the stationary ring of the friction pair, put on the shaft and installed tightly with no rotation by means of a secondary seal in the flange or equipment case, axially movable assembly, put on the shaft and pressed by the force of the compressed conical spring to the stationary ring of the friction pair , a ledge is formed on the shaft, between which a conical spring is installed between the assembly and axially movable assembly, the direction of its winding is opposite to the direction of rotation of the shaft, assembly The green contains a cage, it is hermetically installed with no rotation by means of a secondary seal, the rotating ring of the friction pair pressed against the stationary ring of the friction pair, a groove is formed between the non-working end of the rotating ring of the friction pair and the inner surface of the cage, in which a secondary seal is installed to ensure tightness between the cage and a shaft, characterized in that on the outer surface of the cage a cylindrical groove is made, on which more than one supporting cylindrical support is worn and the larger base of the conical spring, the internal diameters of these supporting coils are equal to each other and smaller than the diameter of the cylindrical groove, the smaller base of the conical spring has more than one supporting cylindrical coil, the internal diameters of which are equal to each other and smaller than the diameter of the shaft, resulting operating stresses in the supporting cylindrical coils with index i = 8-15 do not exceed the allowable elastic stresses of the material of the conical spring wire.