Уплотнительное устройство для поршня

 

Изобретение относится к области машиностроении и может быть использовано в секционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями. Цель изобретения состоит в повышении герметичности и увеличении срока службы уплотнительного устройства. В уплотнительном устройстве поршня 1 секционного гидроцилиндра 2 сопряженные наружный 10 и внутренний 11 кольцевые элементы образуют уплотнительное кольцо 4, причем кольцевые элементы в поперечном сечении имеют клинообразную форму. Наружные поверхности кольцевых элементов образованы двумя пересекаюшимися конусными поверхностями 13, 14, образующими тупые углы. При этом вершина тупого угла внутреннего кольцевого элемента 11 расположена на середине уплотнительного кольца 4, а вершина тупого угла наружного кольцевого элемента 10 смещена относительно середины в сторону штоковой полости 8. Под действием перепада давления конфигурация уплотнительного кольца 4 становится симметричной. При движении через стык по наружной поверхности кольца проходит волна сжатия в виде «горбика, за счет которого исключается защемление уплотнения, чему способствует форма кольца. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в4 F16 J 900 CFCter98

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4060953)22-08 (22) 21.02.86 (46) 07.07.88. Бюл. ¹ 25 (71) Управление по монтажу, демонтажу и ремонту горношахтного оборудования

«Спецшахтомонтаж» Производственного объединения «Карагандауголь» (72) С. Б. Негруцкий, С. В. Трифонов, В. Г. Чуркин и Б. Ф. Негруцкий (53) 62-762 (088.8) (56) Патент СССР № 567416, кл. F 16 J 15/32, 1975. (54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЛСТВО .

ДЛЯ ПОРШНЯ (57) Изобретение относится к области машиностроении и может быть йспользовано в секционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями.

Цель изобретения состоит в повышении герметичности и увеличении срока службы уплотнительного устройства. В уплотнительном

„„SU„„1408143 A 1 устройстве поршня 1 секционного гидроцилиндра 2 сопряженные наружный 10 и внутренний 11 кольцевые элементы образуют уплотнительное кольцо 4, причем кольцевые элементы в поперечном сечении имеют клинообразну ю форму. Н аружные повер хи ости кольцевых элементов образованы двумя пересекающимися конусными поверхностями

13, 14, образующими тупые углы. При этом вершина тупого угла внутреннего кольцевого элемента 11 расположена на середине уплотнительного кольца 4, а вершина тупого угла наружного кольцевого элемента 10 смещена относительно середины в сторону штоковой полости 8. Под действием пе реп ада давления конфигурация уплотнительного кольца 4 становится симметричной. При движении через стык по наружной поверхности кольца проходит волна сжатия в виде «горбика», за счет которого исключается защемление уплотнения, чему способствует форма кольца. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1408143

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в секционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями.

Целью изобретения является повышение герметичности и увеличение срока слубжы уплотнительного устройства поршня за счет предотвращения разрушения уплотнений. ( (На фиг. 1 показано уплотнительное уст- 10 ройство для поршня секционного гидроци. индра с гибким штоком, продольный разез; на фиг. 2 — уплстнительные элементы, астич ный разрез; HB фиг. 3 — у плоти ительое кольцо под воздействием перепада дав. ения рабочей среды, разрез.

Уплотнительное устройство для поршня

1 секционного гидроцилиндра 2 с гибким штоом 3 содержит по меньшей мере два комп.екта уплотнительных 4 и защитных 5 ко. сц, расположенных в расточках 6 поршня 20

1;, контактирующих с уплотняемой внутрен« е«1 поверхностью секций 7 гидроцилиндра 2, отделяя штоковую полость 8 от поршневой

Ijo;1ocT«I 9. Каждое уплотнительное кольцо 4 остоиг из наружного 10 и внутреннего 11 л астичных кольце вых элементов кл и нооб-!!азной формы, сваренных между собой Ilo . инни 12. Наружный кольцевой элемент 10 ьшолпен из полиуретановой композиции с

1(ер1«остью 85 — -90 единиц Ilo Шору и острием клина обращен в сторону ппоковой полос1!и 8, а внутренний кольцевой элемент 1! в««полне««из полиуретановой ком«юзиции с

TBåð toñòbþ 70 — 85 единиц по Шору и остри<ю клина обращен в сторону поршневой llo,!ости 9.

Уплотнительная поверхность внутреннего кольцевого элемента 11 образована двумя конусными поверхностями 13 и 14, пересекак>щимися под углом о,, =166 — 174 в плоскости сечения, проходящей через середину дли«tы Н уплотнительного кольца 4, а уплотнительная поверхность наружного кольцевого элемента 10 образована двумя конусными поверхносгями 15 и 16, ««сресекающимися под углом к„=150 — 165 в плоскости поперечного сечения, смещенной относительно середины длины уплотнительного кольца

4 в сторону штоковой полости 8 на величину, равную Н/4. При этом углы наклона конусных поверхностей к оси уплотнительного коль«и 4 составля«от: К, =10--20, Кz =

= о — 10, c(3 = 3-- / . П IocKocTH Topltottblx поверхностей 17 и 18 наружного 10 и внутреннего 11 кольцевых элементов ptlclio;Ioжены под углом 90 к оси уплотнительпого

Ko;Ibltà. Длина Н уllëoò«Ièòcëü«loãо кольца составляет 0,15 — -0,25 его IIapx a<«I<>l o диаметра

Р„(для наглядности уплотцительное кольцо

4 представлено в и1oiieT(»»«ia фиг. 3). ЗаIll«IT«Jt)Io Ito.1ьца 5 (фиг. 2 Bb«IJO,1«1«1юTO«I J«3 капролона или фторопласта и одна из наружных кромок каждого из них выполнена с округлением, радиус которого равен К=

=0,5 — 1,0 осевого размера К, выбираемого по условно требуемой прочности. Защитные кольца устанавливаются в расточке 6 поршня 1 так, что округленные кромки располагаются снаружи уплотнительных колец 4.

Кроме того, внутренние кромки в стыках 19 торцовых поверхностей секций 7 гидроцилиндра 2, соединенных между собой при помощи направляющих втулок 20 с резиновыми кольцами 21, полуколец 22 и бандажного стакана 23, также выполнены закругленными.

Радиальные размеры уплотнительных колец 4 и расточки в поршне 1 выбираются из условия обеспечения начального поджатия уплотнительных колец по внутренней и наружной поверхностям с давлением 0,5 —2,0 МПа. Уплотнительные кольца выполнены из полиуретановой полимерной композиции следующего состава, мас.ч:

Наружный кольцевой элемент:

Форполимер 83,5

Жидкое стекло 14,0

Дисульфид молибдена 2,5

Внутренний кольцевой элемент:

Форполимер 86

)Кидкое стекло 14,0

У««лотнительное устройство для поршня секционного гидроцилиндра с гибким штоком работает следующим образм.

При подаче рабочей жидкости под давлением в штоковую полость 8 поршень 1 перемещается в направлении поршневой полости

9, втягивая за собой гибкий шток 3. Од«1овременно с этим давление рабочей жидкости передается к первому относительно штоковой полости уплотнительному кольцу 4, сжимает его в осевом направлении и прижимает к защитному кольцу 5. Г1ри этом уплотнительное кольцо 4 дополнительно упругодеформируется, увеличивая площадь контакта с внутренней поверхностью секции 7 и наружной поверхностью расточки 6 поршня 1, обеспечивая их герметизацию. Конфигурация наружной поверхности уплотнительного кольца под действием перепада давлений становится почти симметричной и зона контакта смещается к середине уплотнительного кольца 4.

По мере подхода уплотнений поршня к стыку 19 секций 7 первоначально происходит ко««тактирование закругленной кромки защитного кольца 5 с загругленной кромкой торцовой поверхности секции 7 и принудительная центровка защитного кольца 5, а также всего поршня 1 относительно вновь проходимой секции 7 (так как состыкованные друг с другом секции 7 могут иметь некоторуюю несooc Jtocть, определяемую технологи «сскими допусками «р««пзготовле«ill I.

Затем через стык 19 начинает прохо.«ить уп1408143

Форм ула изобретения лотнительное кольцо 4. Конструкция уплотнительного кольца 4 такова, что оно обладает переменной твердостью по своей длине, причем большая твердость и меньшая эластичность наблюдаются со стороны поршневой полости 9. При этом геометрические характеристики кольца подобраны так, что уплотнительное кольцо не выдавливается в зазор между скругленными кромками секции

7 в стыке 19. Далее наружный кольцевой элемент 10 начинает взаимодействовать с закругленной кромкой секция 7 и по нему проходит некоторая волна сжатия в виде «горбика» на наружной поверхности, а так как уплотнительное кольцо характеризуется постоянно возрастающим радиальным размером по длине до вершины тупого угла о(„, то «горбик» по мере продвижения увеличивается в размере. Так продолжается до середины уплотнительного кольца 4, после чего начинает проседать правый (по чертежу) край кольца в направлении клинового зазора между внутренним кольцевым элементом 11 расточки 6 ка поршне 1, стабилизируя размеры «горбика» на данном уровне, не приводящем к зашемлению материала уплотнительного кольца и его разрушению (в виде среза или взрыва) . После прохождения закругления вершиной тупого угла ж„«горбик» постепенно уменьшается и плавно сходит на нет при сохранении целостности уплотнительного кольца. К моменту подхода к стыку 19 второго защитного кольца 5, обращенного к закругленной секции 7 прямоугольной кромки, поршень 1 уже достаточно отцентрован относительно вновь проходимой секции 7 и это защитное кольцо проходит стык 1 без затруднений. Во время npoxîæäåíèÿ уплотнительными кольцами 4 стыков секций из-за наличия закруглений возможно временное сокращение контактного пятна в стыке. Тогда герметичность поршня

1 относительно полостей 8 и 9 обеспечивается за счет соседнего уплотнительного кольца 4, расположенного вне стыка !9, т.е. при прохождении стыков 19 оба уплотнительных кольца 4 попеременно дублируют друг друга.

Таким образом осуществляется проход уплотнений через стык 19 при втягивании гибкого штока.

При выдвигании гибкого штока штоковая 8 и поршневая 9 полости сообщаются между собой и с источником давления. Таковы особенности выдвижения гибких штоков гидроцилиндров. В этом случае уплотнительные кольца 4 находятся под минимальным избыточным давлением 0,2 — 0,5 МПа штоковой полости относительно поршневой (за счет разницы в площадях), т.е. перепад

50 давления направлен в ту же сторону, ио движение осуществляется в противоположную сторону. При этом уплотнительные кольца

4 практически находятся в ненагруженном состоянии и проходят через стыки 19 без зашемления материалов, несмотря на несимметричную конфигурацию кольца. В случае принудительного выдвижения гибкого штока с помощью какого-либо другого тягового устройства и прц наличи давления в штоковой полости 8, благодаря предложенным конфигурации и соотношению твердостей внутреннего и наружного кольцевых элементов возникающий на стыке 19 «горбик» на наружном кольцевом элементе 10 плавно сгоняется и не защемляется между скруглением секции 7 и прямоугольной кромкой кольца 5.

1. Уплотнительное устройство для поршня, содержащее наружный и внутренний кольцевые элементы, образующие уплотнительное кольцо, расположенное в расточке поршня и контактирующее с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, отделяя штоковх ю полость от пор ш невой, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и увеличения срока службы при преимугцественном использовании в секционном гидроцилиндре с гибким штоком, кольцевые элементы выполнены за одно целое, наружный кольцевой элемент выполнен из материала большей твердости. чем внутренний кольцевой элемент, а кольцевые элементы соединены между собой по поверхности сопряжения, выполненной в виде конической усеченной поверхности, расширяющейся в сторону штоковой полости, при этом профиль сечения уплотнительного кольца выполнен асимметрично, причем поверхность, контактирующая с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, смещена относительно поверхности, контактирующей с поверхностью расточки в поршне, в сторону штоковой полости.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что конфигурация уплотнительного кольца образована попарно пересекающимися коническими усеченными поверхностями. образующими между собой тупые углы, вершины которых контактируют соответствен Io с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра и поверхностью расточки в поршне, а также плоскостями их сечений, перпендикулярными оси кольца и контактирующими с упорными поверхностями н расточке поршня.

1408143

17 )т 70 75 а фиг. 3 (.остав)(тель И. Пашенко

Рслактор И. (1иколайчук Текр» (И. Верее Корректор В. Бутяга

Заказ 3288)37 Тираж 784 Подписное

I)I I l I!!ПI I о() кирс)и(гии г(! ) ())) и гст() (.(;(:! il() .и )il)l изобретений и открыти):

113()38), М(.(кни, 7К 35. I) )1гиская иаб., л. 4!5 ! (р(и) си(),((I li(litl()-li(!. ))(ÃI);1(j)1(÷((кое llf)(. .ill!)till) il(., Г. ) н(Г()роз, ) л. (1роектнаи. 4