RU2395741C1

RU2395741C1 - Labyrinth seal

Info

Publication number: RU2395741C1
Application number: RU2008147521/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Кузьмич Яшков (RU); Юрий Кузьмич Яшков
Original assignee: Юрий Кузьмич Яшков
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2010-07-27
Also published as: RU2008147521A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: labyrinth seal includes sealing ring of rectangular section from construction polymer material, which is fixed against radial displacement on one of the parts of rotation pair - shaft or housing and the end surfaces of which are installed along sliding fit to radial groove of rectangular section of the other part of the rotation pair. Radial groove has depth t=2÷2.2 s, where s - ring thickness.

EFFECT: higher tightness of seal.

3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнению пар вращения (вал - корпус, подшипники скольжения и качения, шарниры и т.п.) и может быть использовано в общем и специализированных отраслях машиностроения, преимущественно для уплотнения подшипниковых и шарнирных узлов.The invention relates to the sealing of rotation pairs (shaft-housing, sliding and rolling bearings, joints, etc.) and can be used in general and specialized engineering industries, mainly for sealing bearing and hinge assemblies.

Известно лабиринтное уплотнение, выполненное в виде составной лабиринтной втулки с крышками [А.Г.Комиссар. Уплотнительные устройства опор качения. М., Машиностроение, 1980, с.37, рис.196].Known labyrinth seal made in the form of a composite labyrinth sleeve with covers [A. G. Komissar. Sealing devices for rolling bearings. M., Mechanical Engineering, 1980, p. 37, fig. 196].

Недостатками указанного решения является сложная конструкция ввиду наличия в конструкции одного уплотнения увеличенного количества (не менее трех) деталей, что приводит к увеличению трудоемкости изготовления и сборки узла.The disadvantages of this solution is the complex design due to the presence in the design of one seal an increased number (at least three) of parts, which leads to an increase in the complexity of manufacturing and assembly of the node.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является лабиринтное уплотнение, состоящее из упругих круглого сечения уплотнительных колец, посаженных на вал с натягом и установленных с зазором по периметру в прямоугольного сечения радиальные канавки в корпусе, составляющем пару вращения с валом [SU №848837 А, 23.07.1981].The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed one is a labyrinth seal, consisting of elastic round cross-section of the sealing rings, fitted on the shaft with interference and installed with a gap around the perimeter in a rectangular cross-section, radial grooves in the housing constituting a couple of rotation with the shaft [SU No. 848837 A, 07.23.1981].

Недостатком данного уплотнения является недостаточная герметичность ввиду наличия больших зазоров в соединении его деталей. Такое уплотнение по условию его сборки может быть выполнено только при изготовлении упругих колец из материала типа резины.The disadvantage of this seal is the lack of tightness due to the presence of large gaps in the connection of its parts. Such a seal, according to the condition of its assembly, can be performed only in the manufacture of elastic rings from a material such as rubber.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение герметичности уплотнения.The task of the invention is to increase the tightness of the seal.

Поставленная задача решается тем, что в лабиринтном уплотнении, содержащем зафиксированное от радиального смещения на одной из деталей пары вращения и входящее в радиальную канавку прямоугольного сечения в другой детали пары вращения уплотнительное кольцо из конструкционного полимерного материала выполнено прямоугольного сечения и установлено в радиальную канавку торцовыми поверхностями по посадке скольжения, при этом глубина канавки t=1-2,2 с, где с - толщина кольца. Одна из деталей пары вращения может быть снабжена закрепленной в ней обоймой с радиальной канавкой. При выполнении пары вращения в виде подшипника качения уплотнительное кольцо может быть установлено в радиальную канавку на внутреннем или наружном кольцах подшипника.The problem is solved in that in the labyrinth seal containing a pair of rotations fixed from a radial displacement on one of the parts and included in the radial groove of a rectangular section in another part of a pair of rotations, the o-ring of structural polymer material is made of rectangular cross-section and installed in the radial groove with end surfaces along landing slip, while the depth of the groove t = 1-2.2 s, where c is the thickness of the ring. One of the details of the rotation pair can be equipped with a clip with a radial groove fixed in it. When performing a pair of rotation in the form of a rolling bearing, the o-ring can be installed in the radial groove on the inner or outer rings of the bearing.

Выполнение уплотнения с уплотнительным кольцом прямоугольного сечения из конструкционного полимерного материала с установкой его торцовыми поверхностями по посадке скольжения в радиальную канавку прямоугольного сечения заявляемых размеров в одной из деталей пары вращения создает плотный контакт трущихся по торцовым плоским поверхностям деталей и тем самым обеспечивает повышенную герметичность уплотнения.Performing a seal with a rectangular sealing ring of structural polymer material with the installation of its end surfaces to fit the slide into the radial groove of the rectangular cross section of the claimed dimensions in one of the parts of the rotation pair creates tight contact of the parts rubbing along the end flat surfaces and thereby provides increased sealing tightness.

Глубина радиальной канавки t обусловлена условием возможности сборки устройства. Заявляемая глубина позволяет беспрепятственно установить уплотнительное кольцо в радиальную канавку, используя допускаемую деформируемость уплотнительного кольца из конструкционного полимерного материала, а также возможность при этом необходимого радиального смещения уплотнительного кольца в радиальной канавке. Уменьшение глубины канавки t менее 2 с, где с - толщина кольца, не позволяет установить кольцо в канавку; увеличение глубины канавки t более 2,2 с - нецелесообразно из-за достаточности условия сборки величины глубины в указанном верхнем пределе.The depth of the radial groove t is due to the condition that the device can be assembled. The claimed depth allows you to freely install the sealing ring in the radial groove, using the allowable deformability of the sealing ring of structural polymer material, as well as the possibility of the necessary radial displacement of the sealing ring in the radial groove. Reducing the depth of the groove t is less than 2 s, where c is the thickness of the ring, it is not possible to install the ring in the groove; an increase in the groove depth t of more than 2.2 s is impractical due to the sufficiency of the assembly condition for the depth in the specified upper limit.

Материалом для изготовления уплотнительного кольца может быть конструкционный полимерный материал, преимущественно составляющий антифрикционную пару трения с материалом детали пары вращения с выполненной в ней радиальной канавкой, например полиамид или полиформальдегид в паре со стальной деталью.The material for the manufacture of the o-ring can be a structural polymer material, mainly constituting an antifriction friction pair with the material of the part of the pair of rotation with a radial groove made in it, for example polyamide or polyformaldehyde paired with a steel part.

Выполнение лабиринтного уплотнения с обоймой, закрепленной на одной из деталей пары вращения, позволяет выполнять радиальную канавку с установкой в ней уплотнительного кольца не в самом корпусе или на валу, а в этой обойме, что способствует достижению повышенной герметизации, вследствие возможности использования более совершенной технологии изготовления и сборки деталей устройства.Performing a labyrinth seal with a clip fixed on one of the parts of the rotation pair, allows you to make a radial groove with the installation of the sealing ring in it not in the housing or on the shaft, but in this clip, which helps to achieve increased sealing, due to the possibility of using more advanced manufacturing technology and assembly of device parts.

Встроенное во внутреннее или в наружное кольца подшипника качения лабиринтное уплотнение позволяет обепечить более высокую герметичность уплотнения. Герметизация в этом случае превосходит таковую в известном уплотнении в виде защитной шайбы, устанавливаемой с радиальным зазором больше радиального зазора в самом подшипнике.The labyrinth seal integrated in the inner or outer rings of the rolling bearing allows a higher seal tightness. The sealing in this case is superior to that in the known seal in the form of a protective washer installed with a radial clearance greater than the radial clearance in the bearing itself.

Фиксирование уплотнительного кольца на вал или корпус с определенным расчетным натягом, во-первых, обеспечивает герметичность в соединении, а, во-вторых, дает возможность при необходимости осевого смещения деталей пары вращения под нагрузкой - для обеспечения нормальной работы устройства. Также фиксирование уплотнительного кольца на вал или корпус может быть выполнено и другими способами, например клеевым соединением по торцовой поверхности или прижимом по торцовой поверхности посредством резьбовых деталей.Fixing the sealing ring to the shaft or housing with a certain design tightness, firstly, ensures tightness in the connection, and, secondly, makes it possible, if necessary, to axially displace parts of the rotation pair under load to ensure the normal operation of the device. Also, the sealing ring can be fixed to the shaft or housing in other ways, for example, by gluing along the end surface or by pressing along the end surface by means of threaded parts.

Предлагаемое лабиринтное уплотнение проиллюстрировано на фиг.1-6, где на фиг.1 показано уплотнение с радиальной канавкой в корпусе, на фиг.2 - уплотнение с радиальной канавкой на валу, на фиг.3 - уплотнение с обоймой, посаженной в корпус, на фиг.4 - уплотнение с обоймой, посаженной на вал, на фиг.5 - уплотнение с уплотнительными кольцами, установленными в радиальные канавки во внутреннем и наружном кольцах подшипника качения, на фиг.6 - уплотнение с уплотнительными кольцами, помещенными в обоймы, встроенные во внутреннее и наружное кольца подшипника качения.The proposed labyrinth seal is illustrated in FIGS. 1-6, where FIG. 1 shows a seal with a radial groove in the housing, FIG. 2 shows a seal with a radial groove on the shaft, FIG. 3 shows a seal with a cage seated in the housing, figure 4 - seal with a cage seated on the shaft, figure 5 - seal with o-rings mounted in radial grooves in the inner and outer rings of the rolling bearing, figure 6 - seal with o-rings placed in cages, embedded in inner and outer rings bearing Rolling.

Лабиринтное уплотнение содержит уплотнительное кольцо 1, зафиксированное посредством посадки с натягом на вал 2 (фиг.1). Уплотнительное кольцо 1 из конструкционного полимерного материала выполнено прямоугольного сечения, установлено торцовыми поверхностями а и в по скользящей посадке в радиальной канавке 3 прямоугольного сечения, выполненной в корпусе 4.The labyrinth seal contains a sealing ring 1, fixed by interference fit on the shaft 2 (figure 1). The sealing ring 1 of structural polymer material is made of rectangular cross-section, installed by the end surfaces a and in a sliding fit in a radial groove 3 of rectangular cross-section, made in the housing 4.

На фиг.2 уплотнительное кольцо 1 помещено в радиальную канавку 5, выполненную на валу 2.In figure 2, the sealing ring 1 is placed in a radial groove 5 made on the shaft 2.

Уплотнительное кольцо 1 помещено в радиальную канавку 3 или 5, выполненную соответственно в обойме 6 или 7, закрепленную в корпусе 4 (фиг.3) или на валу 2 (фиг.4).The sealing ring 1 is placed in a radial groove 3 or 5, respectively made in a cage 6 or 7, mounted in the housing 4 (figure 3) or on the shaft 2 (figure 4).

Уплотнительное кольцо 1 установлено в радиальную канавку 3 или 5 соответственно на наружном 9 и внутреннем 8 кольцах подшипника качения (фиг.5).The sealing ring 1 is installed in the radial groove 3 or 5, respectively, on the outer 9 and inner 8 rings of the rolling bearing (figure 5).

Обоймы 6 и 7 с установленным в них уплотнительным кольцом 1 встроены соответственно во внутреннее 8 и наружное 9 кольца подшипника качения (фиг.6).The yokes 6 and 7 with the sealing ring 1 installed in them are integrated in the inner 8 and outer 9 of the rolling bearing ring, respectively (FIG. 6).

Лабиринтное уплотнение работает следующим образом. Labyrinth compaction works as follows.

Производят сборку лабиринтного уплотнения: в радиальную канавку 3 в корпусе 4, заполненную пластичной смазкой, путем упругой деформации и радиального смещения устанавливают уплотнительное кольцо 1. При необходимости (если отсутствует заходная фаска на валу) выверяют положение уплотнительного кольца 1 в радиальной канавке 3 соосно отверстию в корпусе 4, после чего вставляют по посадке с натягом вал 2. Аналогично выполняют сборку уплотнения при выполнении радиальной канавки 5 на валу 1. При выполнении уплотнения с обоймами 6 или 7 производят предварительную установку уплотнительного кольца 1 в радиальные канавки 3 или 5 обойм, после чего обоймы монтируют в корпус 4 или на вал 2. Сборку уплотнения, встроенного во внутреннее 8 и наружное 9 кольца подшипника качения, производят аналогично - после сборки самого подшипника.The labyrinth seal is assembled: in the radial groove 3 in the housing 4 filled with grease, a sealing ring 1 is installed by elastic deformation and radial displacement. If necessary (if there is no entry chamfer on the shaft), the position of the sealing ring 1 in the radial groove 3 is aligned with the hole in housing 4, after which shaft 2 is inserted with interference fit. Likewise, the seal is assembled when the radial groove 5 is made on the shaft 1. When performing the seal with the clips 6 or 7, re-installation of the sealing ring 1 in the radial grooves 3 or 5 of the cage, after which the cage is mounted in the housing 4 or on the shaft 2. The assembly of the seal integrated in the inner 8 and outer 9 of the rolling bearing ring is carried out similarly - after assembly of the bearing itself.

В процессе вращения одной из деталей пары вращения - вала 2 или корпуса 4 - уплотнительное кольцо 1, зафиксированное на одной из деталей пары вращения и помещенное при сборке в заполненную смазкой радиальную канавку 3 или 5 в другой детали пары вращения, скользит по торцовым поверхностям а и в радиальной канавки. Также работает уплотнение с уплотнительным кольцом, помещенным в радиальную канавку 3 или 5, выполненную в обоймах 6 и 7. Аналогично работает уплотнение, встроенное во внутреннее 8 и наружное 9 кольца подшипника качения.During the rotation of one of the parts of the rotation pair - shaft 2 or housing 4 - the o-ring 1, fixed on one of the parts of the rotation pair and placed during assembly in the radial groove 3 or 5 filled with grease in the other part of the rotation pair, slides along the end surfaces a and in the radial groove. A seal also works with a sealing ring placed in a radial groove 3 or 5, made in the clips 6 and 7. Similarly, the seal is integrated in the inner 8 and outer 9 of the rolling bearing ring.

Выполнение лабиринтного уплотнения в совокупности с предлагаемыми особенностями конструкции, материалом и соотношением размеров обеспечивает повышение герметичности устройства с возможностью его изготовления и сборки.The implementation of the labyrinth seal in conjunction with the proposed design features, material and aspect ratio improves the tightness of the device with the possibility of its manufacture and assembly.

Опытные образцы уплотнения изготовлены в ОАО "УРАЛ", г.Челябинск, и прошли успешно испытания в катках гусеничного хода бульдозеров, работающих в загрязненной абразивной среде. После нормативного срока работы уплотнение не подверглось износу, отсутствовало подтекание смазки.Prototypes of compaction were made at URAL OJSC, Chelyabinsk, and successfully passed tests in track rollers of bulldozers operating in a contaminated abrasive medium. After the standard period of operation, the seal did not wear out, there was no leakage of lubricant.

Предлагаемое уплотнение может найти применение в различных отраслях машиностроения, в производстве серийных подшипников качения.The proposed seal can be used in various industries, in the production of serial rolling bearings.

Claims

1. A labyrinth seal containing a sealing ring, fixed from radial displacement on one of the parts of the pair of rotation and included in the radial groove of a rectangular section in another part of the pair of rotation, characterized in that made of structural polymer material, the sealing ring of rectangular section is installed in the radial groove end surfaces for sliding fit, while the depth of the groove t = 2 ÷ 2.2 s, where c is the thickness of the ring.

2. The labyrinth seal according to claim 1, characterized in that one of the parts of the rotation pair is provided with a clip fixed therein with a radial groove made in it.

3. The labyrinth seal according to claim 1, characterized in that when performing a pair of rotation in the form of a rolling bearing, the sealing ring is installed in the radial groove on the inner or outer ring of the bearing.