Комбинированное уплотнение цилиндрической пары

 

1. КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТ НИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПАРЫ, содержаще опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотни тельных кольца из полимерных материалов различной жест кости,, прижимное кольцо из упругого материала и сборочное металлическое кольцо, отличающее с я тем, что, с целью увеличения срока службы без смазки в широком диапазоне давлений, уплотнение сна жено фторопластовой обоймой с радиальными перегородками, образующими гнезда, а уплотнительное коль цо из более жесткого полимерного материала радиально разделено на несколько частей, размещенных в гнездах фторопластовой обоймы, при fff этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности. 2.Уплотнение по п. 1, о т л и чающееся тем, что опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возможностью относительных радиальных перемещений, при этом между кольцами установлены упругие вставки. 3.Уплотнение по п. 1, о т л и ч ающе е ся тем, что между уплотнительным кольцом из менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установлено металлическое кольцо треугольного сечения , причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжения уплотнитель ного кольца из менее жесткого полимерногоч материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотняемой -поверхностью. 4.Уплотнение по п. 3, о т л ич .ающееся тем, что сборочное кольцо выполнено в виде пружинящей конусной шайбы, внутренний диаметр которой не меньше внутреннего диаметра прижимного кольца.

„„SU„„1040255

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3f5D Г 16 J 15/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

4

Ь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3397958/25-08

19.02.82

07.09 ° 83. Бюл. 9 33

A.Ñ. Зверев и В.В. Крупин

Сибирский государственный и о проектирований шахт, разр обогатительных фабрик "Сиб шахт"

62-762(088.8)

1. Патент Англии Р 1467605, 2 В, опублик. 1977. (213 (22) (463 (72. ) (713 тут п зов и гипро (53) (56) кл.,F (57) 1. КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛО

ИЛИНДРИЧЕСКОй ПАРЫ, содержа ое антиэкструзионное кольцо плотнительных кольца из поных материалов различной же ,.прижимное кольцо из упруг териала и сборочное металли е кольцо, о т л и ч а ю щ е тем, что, с целью увеличени службы без смазки в широко зоне давлений, уплотнение с фторопластовой обоймой с ра ными перегородками, образую гнезда, а уплотнительное ко более жесткого полимерного иала радиально разделено на ько частей, размещенных в ах фторопластовой обоймы, п (54) С:

<Р

4ь

Ю

ЬР

Сл д» ри „

НИЕ Ц опорн два у лимер кости го ма ческо с я срока диапа жено диаль щими цо из матер нескол гнезд нст,к» ,""« Й

ТНЕ .". щее;:-

:--Фе сто- - - ;- е

Я м. наб.- льэтом уплотнительные кольца различ- ной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности.

2, Уплотнение по и. 1, о т л и .ч а ю щ е е с я тем, что опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возможностью относитель+ .ных радиальных перемещений, при этом между кольцами установлены упругие вставки.

3. Уплотнение по п. 1, о т-л и ч а ю щ е е с я тем, что между уплотнительным кольцом из менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установлено метал-. лическое кольцо треугольного сечения, причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжения уплотнительного кольца из менее жесткого полимерного. материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотняемой .поверхностью.

4. Уплотнение по п. З,о т л и — ч.а ю щ е е с я тем, что сборочное кольцо выполнено в виде пружинящей конусной шайбы, внутренний диаметр которой не меньше внутреннего диаметра прижимного кольца.

1040255

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям компрессорных машин сверхвысокого давления.

Известно комбинирующее Уплотнение цилиндрической пары, пред-; назначенное для работы в широком диапазоне давлений. Уплотнительные кольца разной жесткости контактируют с уплотняемой поверхностью при низких давлениях, причем жесткий элемент, охваченный противоэкструзионным кольцом, плотно . смонтирован на уплотняемой поверхности. При повышении давления до сверхвысокого менее жесткое кольцо нагружает жесткое, при этом и само с большой силой охватывает уплотняемую поверхность. Срок служ бы уплотнения увеличен за счет снижения экструзии и эрозии менее жесткого кольца.

Указанное комбинированное уплотнение цилиндрической пары содержит опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотнительных кольца из полимер ных материалов различной жесткости, прижимное кольцо из эластичного материала и сборочное металлическое кольцо (1).

Однако плотный контакт при низком давлении уплотнительного кольца иэ жесткого полимерного материала с уплотняемой поверхностью создает повышенное трение при низком давлении, тогда как целесообразнее снижать его.

При износе кольца из жесткого полимерного материала для сохранения его контакта-с уплотняемой поверхностью требуется радиально деформировать его, что (согласно конструкции ) требует значительной.осевой нагрузки (кольцо прямоугольного сечения). Из-за высокой жесткости уплотнительное кольцо неспособно на большие радиальные деформации.

Так как работа уплотнения при сухом трении сопровождается значительным износом, то компенсация его и предотвращение разрушения кольца при компенсации износа имеет очень большое значение, в частности, изэа повышения эрозионного износа коль ца иэ менее жесткого материала.

Недостаточно эффективный поджим кольца из менее жесткого материала к уплотняемой поверхности по мере износа нарушение герметичности при работе на газе. Это обусловлено сравнительно малым объемом прижимного кольца. Прижимное кольцо малого объема неспособно сохранить предварительное нагружение менее жесткого уплотнительного кольца при его износе. В случае более интенсивного сжатия посредством сборочного кольца — повышенный износ эа счет более высоких начальных нагрузок.

Трещины на коЛьце из жесткого по; лимерного материала, возникающее

5 при дефермациях, компенсирующих износ контактной уплотнительной поверхности. Это происходит из-за высоких модуля и прочностных свойств материала, которые однако обуслав-ливают повышенную износостойкость.

Жесткая установка опорного антиэкструэионного кольца повышает чув" ствительность к несоосности штока относительно цилиндра и обусловливает появление в работе с той или иной стороны штока незапланированных зазоров, вызывающих повышенный износ за счет экструзии.

Цель изобретения - увеличение срока службы уплотнеиия При работе.

20 без смазки в широком диапазоне давлений.

Указанная цель достигается тем, что комбинированное уплотнение цилиндрической пары, содержащее опор«

25 ное антиэкструзионное кольцо, два уплотнительных кольца йз полимерных материалов различной жесткости, прижимное кольцо из упругого материала и сборочное металлическо

З0 кольцо, снабжено фторопластовой обоймой с радиальными перегородками, образующими гнезда, а уплотнительное кольцо из более жесткого полимерного материала радиально разделено на несколько частей, размещенных в гнездах фторопластовой . обоймы, при этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности.

40 кроме того, опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возможностью относительных радиальных перемещений, при этом между ко45 льцами установлены упругие вставки.

Целесосбразно между уплотнительным кольцом иэ менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установить металлическое кольцо тРеугольного сечения, причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжения уплотнительного кольца из менее жесткого полимерного материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотняемой поверхностью.

При этом сборочное кольцо выполнено в виде пружинящей конусиой шайбы, внутренний диаметр которой

60 не меньше внутреннего диаметра прижимного кольца.

На фиг. 1 изображено комбинированное уплотнение при отсутствии давления газа, разрез, на фиг. 265 то же, при наличии давления газа, на ф 1040255 фиг. 3 - то же, под давлением га-,. за и при наличии некоторого износа . колец, на фиг. 4 — уплотнительное кольцо из жесткого полимерного мате". риала; на фиг. 5 — опорное -антиэкструзионное кольцо, на фиг. б — :-., 5 сборочное кольцо уплотнения, на фиг. 7 - разрез A-A на фиг. 6.

Комбинированное уплотнение плун:-:,- жера 1 относительно цилиндра 2 содержит в направлении от области:: ". .:. )Q низкого давления к высокому опор- .. ное антиэкструзионное кольцо 3, сос». тоящее (фиг. 5) из колец 4 различного диаметра, вложенных одно в другое с зазорами, не вызывающими экструзию уплотнительного кольца, и упругими вставками 5 между колЬцд-:ми 4. Для снижения трения с поверх- - ностью проточки цилиндра 2 и поверхностью плунжера на соответствуйщие поверхности кольца 3 нанесен . > материал с низким коэффициентом трения, например индий или фторопласт.

»

Устройство включает уплотнитель:-.:" ное кольцо б треугольного сечения., 25 из жесткого полимерного материала, .- например эстерана. Кольцо б (фиг. 4) радиально разделено на части 7 и объединено обоймой 8 из пластично.. го материала, например фторопласта .. 3O

4 ° Обойма 8 имеет внешнюю конусную, стенку и от нее радиальные перего- -"" родки, образующие гнезда для частей .

7 кольца б.

Кроме того, устройство содержит,,„.,: 35 металлический экран 9, например из меди .толщиной до 0,3 мм, при этом по периферии экрана выполнен козырек 10, охватывающий второе. уплотнителвное кольцо 11, которое выполнено из менее жесткого, чем -4О материал кольца б, полимерного материала:, например фторопласта 4. При... этом часть кольца вытянута вдоль уплотняемой поверхности в сторону высокого давления в виде ласта 12." :." =;-"45

Уплотнительные кольца 6 и 11 контактируют по наклонной, металлическое кольцо 13 треугольного сече- ния, контактирующее с уплотнитель-. .ным кольцом 11 и со стороны высоко- го давления с прижимным кольцом 14, : прижимное кольцо 14 из эластичного материала, например иэ резины.

Высоты сечений И колец 13 и 14 рав--. ны и значительно больше высоты * ласта 12 уплотнительного кольца 11,.--": сборочное кольцо 15 в виде пружиня-. „ щей конусной шайбы, установленной в конструкции уплотнения в сжатом состоянии.

Уплотнение работает следующим образом..

Под действием силы упругости от прижимного кольца 14 нагружается ласт 12, что обеспечивает его начальное контактное давление с уплот„.. 65

1 няемой поверхностью при низком дав= лении. При увеличении давления газа прижимное кольцо деформируется в пределах упругости, уплотняя поверхность проточки цилиндра 1 и нагружая ласт 12 до необходимого контактного давления с плунжером 1 при этом кольцо 14 перемещается подобно поршню, нагружая через кольца 13 и 11 уплотнительное кольцо б.

При дальнейшем увеличении давления газа обойма 8 кольца 6 деформируется в пределах упругости фтороплас та, затем части.7 кольца б охватывают плунжер с соответствующим контактным давлением, при котором прояв ляется функция уплотнения.

По мере износа кольца 6 от эрозии и трения фторопласт обоймы 8 выдавливается и уносится плунжером в.виде продуктов износа. Расстояние между частями кольца б уменьшается по мере износа и оно всегда плотно охватывает плунжер, обеспечивая требуемое контактное давление что предохраняет кольцо 11 от эрозионного износа и экструзионного разрушения. Износ от трения кольца .

11 компенсируется пластической деформацией материала кольца. Ввиду того, что износ от трения эрозии и экструзии существенно уменьшен, то срок службы уплотнения определяется длительностью работы кольца б из жесткого полимерного материала.

А конструкция.и материал кольца б допускают его длительную работоспособность при значительных износах.

Экран 9 по достижении некоторого давления среды предохраняет выдавливание материала кольца 11 между час- тями и по периферии кольца 6. По мере износа последнего козырек 10 своего положения не изменяет, а остальная часть экрана прилегает к нижележащей поверхности (фиг. 3).

Это обеспечивает минимальный его зазор с плунжером в,процессе длите,льной работы.

Металлическое кольцо 13 создает совместно с кольцом б наиболее целесообразную для самокомпенсации износа форму кольца 11, улучшает теплоотвод и формирует полость для прижимного кольца е острым углом со стороны ласта 12. При деформировании прижимного кольца 14 в такой полости большее усилие реализуется на создание контактного давления.

Шайба 15 в процессе износа уплотнительных колец следит за прижимным кольцом, чем обеспечивается силовая нагрузка и взаимное :осевое расположение элементов уплотнения, а также теплозащита прижимного кольца. .Опорное кольцо ввиду радиальной подвижности сохраняет с плунжеюам постоянный зазор.

1040255

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении надежности и ресурса уплотнения, уменьшении работ по ремонту и обслуживанию компрессора:, возможности работы со средами, для которых отсутствие масел — условие техники безопасности, исключении нагара в узлах и трубопроводах при длительной работе, и как следствие, повышении взрывобезопасности установки.

Составителю.A. Ополченцев

Редактор А. Мотыль Техред Т.,Щанта Корректор A Ильин

Заказ 6900/41 Тираж 925 Нодписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ю ФЮ ««

Филиал 1ItIII "Патент", r. Ужгород,. ул. Проектная, 4