Уплотнительное устройство высокого давления для поворотных соединений

 

Сущность изобретения: осевой канал стержня переходит в радиальное отверстие в средней части трубчатого корпуса. Втулка, взаимодействующая с корпусами, установлена на стержне с возможностью относительного вращения. Наружная поверхность втулки выполнена ступенчатой с образованием двух симметричных гильзовых выступов по торцам. Между выступами во втулке выполнено радиальное отверстие. На каждом выступе установлено резиновое кольцо и стаканообразная втулка из деформируемого материала, пропитанного смазкой, контактирующая донной перемычкой со стержнем и поджатая к уплотнительному кольцу. Все радиальные отверстия сообщены между собой. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (абба F 1б > 1б/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР тщибщяч, ((б, б, ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

:;,"б Е бб . ) б!.ЯбЛ / . ч и к ф ячб (21) 4906379/29 (22) 31.01.91 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Научно-исследовательский институт технологии и организации производства двигателей (72) А.Я.Чепоров и А.А.Булавкин (73) Инновационный центр МСТ (56) Патент Швеции

N - 158814, кл. 47/23, 1953. (54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВОРОТHb1X СОЕДИНЕНИЙ (57) Сущность изобретения: осевой канал стержня переходит в радиальное отверстие

Изобретение относится к уплотнительной технике для высоких давлений и может быть использовано в конструкциях поворотных устройств технологических установок высокого давления (400 МПа) для резки материалов струей воды. Эти устройства обеспечивают передачу жидкости под давлением к перемещающемуся соплу, т.е. обеспечивают координатное перемещение сопла в процессе резания с минимальными потерями на трение.

Известна конструкция устройства (см.

А.С. СССР й. 1513272, кл. F 16 J 15/28, 1986), обеспечивающая подачу жидкой рабочей среды к вращающимся деталям. Она состоит из трубчатого корпуса с радиальным отверстием в средней части, из расположенного в нем с возможностью вращения стержня с осевым каналом и радиальным отверстием в средней части, и втулку, взаимодействующую со стержнем... Я2,„, 1775021 А3 в средней части трубчатого корпуса. Втулка, взаимодействующая с корпусами, установлена на стержне с возможностью относительного вращения. Наружная поверхность втулки выполнена ступенчатой с образованием двух симметричных гильзовых выступов по торцам. Между выступами во втулке выполнено радиальное отверстие. На каждом выступе установлено резиновое кольцо и стаканообраэная втулка из деформируемого материала, пропитанного смазкой, контактирующая донной перемычкой со стержнем и поджатая к уплотнительному кольцу. Все радиальные отверстия сообщены между собой. 1 ил. через промежуточный элемент и выполненную с радиальным отверстием.

Это уплотнительное устройство обладает хорошими эксплуатационными характеристиками при его использовании при низких давлениях. Однако, уплотнения давлений свыше 1,0 Mfla оно не обеспечивает. О

Известна также конструкция уплотни- С) тельного устройства высокого давления для ) поворотного (вращающегося) соединения а (см. патент Швеции М 158814, 47 f 23, 1953 г.), состоящая иа трубчатого корпуса с иа- ) жимной втулкой, гильзовой втулки и уплотняемого поворотного стержня, работающего за счет использования явления существенного падения давления в малом (несколько мкм) зазоре. При этом достижение требуемого зазора обеспечивается под действием давления уплотняемой среды на гильэовую втулку, которая на уто1775021

30

45

55 ненном участке обжимается вокруг уплотняемого стержня, Однако, работоспособность этой системы при высоких давлениях обеспечивается при использовании уплотняемых сред со значительной вязкостью. При применении в качестве рабочей среды воды требумое уплотнение не обеспечивается.

Целью предполагаемого изобретения является резкое сокращение утечек маловязких жидкостей, преимущественно воды, в уплотнительных устройствах высокого давления. для поворотных соединений, Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции устройства, содержащего трубчатый корпус с радиальным отверстйем в средней части, стержень с осевым каналом, переходящим в радиальное отверстие в средней части, втулку, взаимодействующую с корпусом и установленную на стержне с возможностью относительного вращения и нажимную втулку, наружная поверхность втулки выполнена ступенчатой с образованием двух симметричных гильзовых выступов по торцам, а в средней части втулки выполнено радиальное отверстие, На каждом гильзовом выступе установлено резиновое уплотнительное кольцо и стаканообразная втулка иэ деформируемого материала, пропитанного высокоадгезионной смазкой, контактирующая донной перемычкой со стержнем и поджатая к уплотнительному кольцу, При этом все радиальные отверстия сообщаются между собой.

Необходимость введения указанных отличий обусловлена следующим.

Гильзовая втулка с двумя симметричными гильзовыми выступами применена для создания градиента давлений на длине этих . выступов, чем достигается снижение уровня давления у торцов гильзы и невысокий уровень сил трения между стержнем и гильзовой втулкой.

Стаканообразная втулка из деформируемой среды со смазкой, взаимодействующая донной перемычкой с уплотняемым стержнем, применена для практического устранения утечек маловязких жидкостей (воды).

При этом стаканообразная втулка взаимодействует торцом со стороны открытой части с резиновым уплотнительным кольцом и под действием рабочего давления воды кольцо сжимает деформируемую среду и, в итоге, прижимает ее к поверхности уплотняемого стержня под давлением, несколько меньшим рабочего (из-за потерь на деформацию и трение). При этом из стаканообразной втулки происходит постоянное выдавливание высокоэдгезионной смазочной среды, снижающей силы трения.

Стаканообразная втулка препятствует утечкам жидкости и через расточку в корпусе, Кроме того, под давлением деформируемой среды гильзовые выступы обжимают уплотняемый стержень, уменьшая уплотняемый зазор и повышая тем самым градиент давления.

В итоге при высоких давлениях обеспечивается резкоЕ сокращение утечек воды и незначительные потери на трение в поворотных соединениях.

Сущность предлагаемой конструкции устройства иллюстрируется чертежом, представленным на фиг. 1.

-В трубчатом корпусе 1 с радиальным отверстием 2 расположена гильзовая втулка

3 с симметричными тонкостенными выступами 4, взаимодействующая с возможностью относительного вращения со стержнем 5 с осевым каналом и с радиальным отверстием б.

В гильзовой втулке в средней части предусмотрено радиальное отверстие 7 и кольцевые проточки 8.

На.тонкостенных выступах расположены резиновое уплотнительное кольцо 9 и стаканообразная втулка 10 из деформируемой среды, содержащей смазку, взаимодействующая донной перемычкой с уплотняемым стержнем на участке 11, Силовое замыкание устройства осуществляется гайками 12 через нажимную втулку 13 и прокладку 14.

Корпус 1 и стержень 5 изготавливаются из нержавеющих сталей (например — ЭП

817), гильзовая втулка 3 — из бериллиевой бронзы, прокладки 13 — из латуни или из бериллиевой бронзы, стаканообразные втулки 10 — из деформируемой среды, пропитанной смазкой (например — из асбестовой или асбестографитовой намотки, пропитанной консервационной смазкой).

Устройство работает следующим образом. Маловязкая жидкость (вода) под высоким давлением (200 — 400 МПа) через отверстие 2 в корпусе 1 и через отверстие 7 и кольцевые проточки 8 в гильзовой втулке

3 и через радиальное отверстие 6 в стержне

5 попадает в осевой канал этого стержня, через который направляется к соплу или к следующему поворотному устройству. При этом под давлением практически постоянно происходит поворот стержня 5 относительно корпуса (и гильзовой втулки 3) в одну или в другую сторону.

Нэ длине симметричных тонкостенных выступов 4 гильзы 3 происходит некоторое падение давления в малом зазоре, однако

1775021 возникающий градиент давлений не обеспечивает требуемого уплотнения.

Резкое сокращение утечек маловязкой жидкости обеспечивается стаканообразной втулкой 10, Под действием давления жидко- 5 сти на резиновое уплотнительное кольцо 9 оно воздействует на эту втулку из деформируемой среды, сжимая ее и прижимая на участке 11 к поверхности уплотняемого стержня 5. При этом из-за потерь давления 10 на деформацию и трение в зоне контакта 11 создается давление, меньше рабочего давления в устройстве. Это давление и необходимо как дополнение к градиенту давления, создаваемого на длине тонкостенного вы- 15 ступа 4 гильзовой втулки 3, При этом из стаканообразной втулки происходит постоянное выдавливание высокоадгезионной смазочной среды. В итоге обеспечивается практическое устранение утечек (микро- 20 утечки сохраняются) маловязких жидкостей и минимально возможные потери на трение при провороте.

Металлическая прокладка 14 предотвращает выдавливание деформируемой сре- 25 ды в зазор уплотняемого соединения.

По сравнению с прототипом предлагаемая конструкция устройства обеспечивает значительное повышение эксплуатационных характеристик за счет резкого сокращения утечек маловязких жидкостей (воды) и за счет минимальных потерь на трение при провороте при высоких давлениях, Формула изобретения

Уплотнительное устройство высокого давления для поворотных соединений, содержащее трубчатый корпус с радиальным отверстием в средней части, стержень с осевым каналом, переходящим в радиальное отверстие в средней части, втулку, взаимодействующую с корпусами, установленную на стержне с возможностью относительного вращения, и нажимную втулку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, наружная поверхность втулки выполнена ступенчатой с образованием двух симметричных гильзовых выступов по торцам, а между ними во втулке выполнено радиальное отверстие, причем на каждом гильзовом выступе установлено резиновое уплотнительное кольцо и стаканообразная втулка из деформируемого материала, пропитанного смазкой, контактирующая донной перемычкой со стержнем и поджатая к уплатнительному кольцу, при этом все радиальные отверстия сообщены между собой.

1775021

Соста вител ь А. Ч епо ров

РеДактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 3947 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