Уплотнение для подвижных соединений

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации соединений элементов оборудования , работающего при высоких температурах и давлениях рабочей среды. Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем снижения силы трения. Под действием нагрузки на цилиндр 1 давление рабочей жидкости в уплотняемом полости 2 возрастает. Уплотняющая среда 4, размещенная в кольцевом зазоре, образованном цилиндром 1, поршнем 5 и крышкой 3, представляющая собой пасту из мелкозернистого наполнителя и смачивающей его неньютоновской жидкости , препятствует утечке рабочей жидкости из уплотняемой полости 2 через зазор между уплотняемыми деталями. Неньютоновские свойства жидкости при увеличении давления уплотняемой среды в полости 2 усиливают запирающие свойства уплотняющей среды 4 и препятствуют утечкам в уплотнении . 2 ил. СО с vj СЛ сл СЛ ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s F 16 J 15/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3

8 (21) 4802233/29 (22) 14,03,90 (46) 30.07.92. Бюл, М 28 (71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им.Ф.Э.Дзержинского (72) Э.А.Дон, А.Я.Левин, В.П.Складчиков, Г.С.Яновский и С.Л.Дубровский (56) Авторское свидетельство СССР

N. 832187, кл. Е 16 J 15/14, 1974, (54) УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации соединений элементов оборудования, работающего при вйсоких температурах и давлениях рабочей среды, „„SU „„1751559А1

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем снижения силы трения. Под действием нагрузки на цилиндр 1 давление рабочей жидкости в уплотняемом полости 2 возрастает. Уплотняющая среда 4, размещенная в кольцевом зазоре, образованном цилиндром 1, поршнем 5 и крышкой 3, представляющая собой пасту из мелкозернистого наполнителя и смачивающей его неньютоновской жидкости, препятствует утечке рабочей жидкости из уплотняемой полости 2 через зазор между уплотняемыми деталями. Неньютоновские свойства жидкости. при увеличении давления уплотняемой среды в полости 2 усиливают запирающие свойства уплотняющей среды 4 и препятствуют утечкам в уплотнении. 2 ил.

1751559

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации ° соединений элементов оборудования;работающего при высоких температурах и давлениях рабочей среды, преимущественно для герметизации поршня силопередающего болта при взвешивании цилиндра па-ровой турбины, Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем снижения силы трения, На фиг.1 представлено уплотнение в разрезе; на фиг.2 — физическая модель уплотняемого элемента, В цилиндре 1 силоизмерительного болта. уйлотняемая полость 2 которого заполнена рабочей жидкостью, размещены крышка 3, уплотняющая среда 4 и поршень

5. Уплотняемые детали цилиндр 1, поршень

5 и крышка 3 образуют запирающий участок в виде кольцевого зазора. В зонах сопряжения уплотняющей среды 4 с уплотняемыми поверхностями установлены кольцевые ограничители, выполненные в виде упругих колец 6, Кольца 6 установлены

"в соответствующих пазах крышки 3 и поршня 5 с натягом, Крышка 3 выполнена с центральным цилиндрическим выступом 7, входящим в соответствующую проточку 8 в поршне 5, Для соединения проточки 8 с атмосферой служит канал 9, Поршень 5 опирается на опорный элемент 10.

Уплотня ю щая среда 4 и редставляет собой пасту из мелкозернистого наполнителя с частицами 5-20 мкм и смачивающей его жидкости. Мелкозернистый наполнитель в виде порошка, например графитового, перешивается с жидкостью; например касторовым маслом, до консистенции, соответствующей густому тесту, и при сборке закладывается между поршнем 5 и крышкой

3, Жидкость используемая в уплатняющем элементе, должна хорошо смачивать наполнитель и уплотняемые поверхности, но при этом не смачиваться и не взаимодействовать с рабочей жидкостью, заполняющей полость 2 цилиндра 1. Герметизирующие свойства элемента 4 поясняются при помощи физической модели. Рабочая жидкость 11 контактирует с твердой фазой 12 уплотняющей среды 4 — мелкозерйистым наполнителем и жидкой фазой 13, несмачивающей наполнитель жидкостью. Физическая модель уплотняющей среды 4 может быть представлена в виде параллельных капилляров в твердом теле.

Уплотнение работает следующим образом.

Под действием нагрузки на цилиндр 1 давление рабочей жидкости в уЛлотняемой полости 2 возрастает, Уплотняющая среда

4, размещенная в кольцевом зазоре, образованном цилиндром 1, поршнем 5 и крышкой 3 и представляющая собой пасту из

5 мелкозернистого наполнителя твердой фазы 12 и смачивающей его жидкости, жидкой фазы 13, препятствует утечке рабочей жидкости через зазор между уплотняемыми деталями, При этом герметичность обеспе10 чивается за счет сил повеохностного натя: жения СЬн, направленных против действия давления Р уплотняемой среды. В изображенной на фиг.2 модели перемещение столбов жидкости в капиллярах не начнется до

15 тех пор, пока

4rcos ч

clo

20 где Л Р, - перепад давлений между верхней соприкасающейся с рабочей жидкостью 11 и нижней плоскостями, ограничивающими уплотнительную среды 4; т — коэффициент поверхностного натя25 жения; ч — краевой угол смачивания;

do — диаметр капилляра, в основном определяемый размером твердых частиц, При использовании в качестве смачива30 ющей твердую фазу 12 жидкости 13 неньютоновской жидкости, например касторового масла, против сил давления действуют и силы 0<, обусловленные конечной величиной модуля сдвига у такой жидкости. В первом

35 приближении эти силы пропорциональны поверхности стенок капилляра, соприкасающейся с неньютоновской жидкостью, Перепад давления на капилляре ЛР, в неньютоновской жидкости при условии от40 сутствия протечки и равенстве сил поверхностного натяжения определяется как

45 где1-длина капилляра; г; — коэффициент, зависящий от модуля сдвига неньютоновской жидкости,.

При совместном действии сил поверхностного натяжения и сил, обусловленных природой неньютоновской жидкости в жидкой фазе 13 уплотняющей среды 4, избыточное давление, которое может выдержать уплотняющий элемент без протечки, равно

55 (т+, i)

4 оо

Допустимый перепад давлений в уплотняющей среде 4, состоящей из твердой фа1751559

Составитель Е.Ефимов

Редактор. Т.Лошкарева Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С.Черни

Заказ 2682 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 эы 12 и жидкой фазы 13 со свойствами неньютоновской жидкости, всегда больше, чем в такой же среде, íî со свойствами ньютоновской жидкости, Использование в уплотняющей среде 4 в качестве жидкой фазы 5 неньютоновской жидкости. модуль сдвига которой увеличивается с давлением, позволяет еще больше увеличить допустимый перепад давлений на уплотняющую среду 4, без возникновения протечек в уплотнении, 10 поскольку с увеличением давления возрастает величина т, и, следовательно, давление P среды 11. Кроме сформулированного выше условия обеспечения герметизации посредством описанного уплотнения, долж- 1 5 но быть соблюдено и второе необходимое условие; давление уплотняющей среды 4, как изотропного тестообразного материала на уплотняемую поверхность, должно быть всегда выше давления уплотняемой рабо- 20 чей жидкости в уплотняемой полости 2, Упругие кольца 6 предотвращают выдавливание твердых частиц уплотняющей среды 4 в область низкого давления, В качестве материала длля упругих колец может 25 быть использована бронза, графит, а при давлениях до 120 МПа — плексиглас, гетинакс и т.п, Уплотняемые поверхности, соответственно внутренняя поверхность цилиндра 2 30 и цилиндрическая поверхность выступа 7 крышки 3, а также поверхности упругих колец 5. соприкасающиеся с уплотняемыми повеохностями, должны быть обработаны таким образом,, чтобы их средняя шероховатость составляла 0,5-1,0 характерного размера частиц, Соотношение площадей поперечного сечения уплотняющей среды 4 и поршня 5 составляет 0,80...0,95, При этом обеспечиваются хорошие ге рметизирующие свойства уплотнения при толщине уплотнительного слоя 1 — 3 мм.

Цилиндрический выступ 7 крышки 3, проточка 8 в поршне 5 обеспечивают правильную сборку конструкции уплотнения, Формула изобретения

Уплотнение для подвижных соединений, содержащее уплотняемые детали, образующие между собой уплотняемую полость и запирающий участок в виде кольцевого зазора, и размещенную в них уплотняющую фазу из смеси мелкозернистого твердого наполнйтеля со смачивающей его жидкостью, отличающееся тем,что,с целью повышения надежности уплотнения путем снижения силы трения, в качестве смачивающей жидкости использована неньютоновская жидкость с модулем сдвига, не уменьшающимся при увеличении давления уплотняемой среды;