Уплотнение для вала, штока или плунжера гидравлических и пневматических машин
Изобретение относится к уплотнительной технике. Уплотнение включает установленные с притертыми торцами друг к другу в обойме уплотнительные кольца, поджатые к уплотняемой поверхности. Обойма выполнена из металлического, или металлокерамического, или керамического материала. Уплотнительные кольца выполнены разрезными из материала, что и обойма, и поджаты к уплотняемым поверхностям вала с помощью втулки из упругого эластомерного материала, установленной между обоймой и наружной поверхностью уплотнительных колец, или с помощью кольца из такого же материала, что и втулка из упругого эластомерного материала, установленного на выборках. В деталях возвратно-поступательного движения типа шток плунжер аналогичная втулка из упругого эластомерного материала установлена между уплотняемой деталью - плунжером и внутренней поверхностью уплотнительных разрезных колец для поджатия последних к обойме. Во всех вариантах выполнения зазор между полукольцами одного уплотнительного кольца перекрыт развернуто под углом, установленным последующими полукольцами другого уплотнительного кольца. Изобретение повышает надежность герметизации. 5 ил.
Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к механическим уплотнениям, предназначенным для установки на гидравлические и пневматические машины и устройства, рабочие органы которых совершают вращательное и/или возвратно-поступательное движение.
Известно уплотнение вала или штока (см. авторское свидетельство СССР №391315, МПК 6 F16J 15/26, опубл. в 1973 г.), содержащее притертые одно к другому и поджимаемые к уплотняемым поверхностям этих элементов в противоположных направлениях эксцентричные кольца из антифрикционного материала, которые расположены в упругой обойме.
В таком уплотнении ввиду неопределенности углового смещения пар колец возможно повышенное перетекание среды, находящейся под более высоким давлением в зону пониженного давления, что снижает герметичность и надежность уплотнения в целом. В случае применения уплотнения с несколькими парами эксцентричных колец возникает необходимость в фиксации их взаимного положения, что значительно усложняет уплотнение и приводит к его удорожанию.
Наиболее близким аналогом к предложенному является механическое уплотнение вала, или штока, или цилиндра машины (см. патент RU №2037077, МПК 6 F16J 15/26, опубл. 09.06.95 г.), содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотняемым поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях. На наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах или в расточках. При этом бурты или расточки упругой обоймы выполнены попарно, а их оси расположены эксцентрично с двух сторон от оси упругой обоймы. Трущиеся поверхности уплотнительных колец, и/или вала, или штока, или цилиндра выполнены шероховатыми, и на них нанесено покрытие из антифрикционного и/или износостойкого материала.
По технической сущности и достигаемому результату упомянутое механическое уплотнение является более близким к заявляемому уплотнению, и оно может быть принято в качестве прототипа.
Известное механическое уплотнение также не лишено недостатков, заключающихся и сложности конструктивного исполнения и трудоемкости его изготовления.
Задачей настоящего изобретения является создание уплотнения, лишенного вышеперечисленных недостатков прототипа.
Поставленная задача решается описываемым уплотнением, включающим установленные с притертыми торцами друг к другу в обойме уплотнительные кольца, поджатые к уплотняемой поверхности.
Новым является то, что обойма выполнена из металлического, или металлокерамического, или керамического материала, а уплотнительные кольца выполнены разрезными в виде двух полуколец, выполненных из аналогичного материала, что и обойма, и поджаты к уплотняемым поверхностям вала с помощью втулки из упругого эластомерного материала, установленной между обоймой и наружной поверхностью уплотнительных колец, или с помощью кольца из такого же материала, что и втулка из упругого эластомерного материала, установленного на выборках, выполненных между двумя соседними сопрягаемыми поверхностями уплотнительных колец, со стороны их наружных поверхностей, а в деталях возвратно-поступательного движения типа шток, плунжер аналогичная втулка из упругого эластомерного материала установлена между уплотняемой деталью - плунжером или штоком внутренней поверхностью уплотнительных разрезных колец для поджатия последних к обойме, при уплотнительных разрезных кольцах для поджатия последних к обойме, при этом во всех вышеупомянутых случаях зазор между полукольцами одного уплотнительного кольца перекрыт развернуто под углом, установленным последующими полукольцами другого уплотнительного кольца.
Представленные чертежи поясняют суть изобретения, где на фиг.1 изображено предлагаемое уплотнение, где видны уплотнительные разрезные кольца, поджатые эластомерной втулкой, установленной между уплотняющими кольцами и обоймой, в работе, в частичном разрезе.
На фиг.2 - одно из разрезных уплотнительных колец в виде двух полуколец, в частности разрезного кольца 4, вид сбоку.
На фиг.3 - сечение по А-А, где виден зазор «а» разрезного кольца 4, а зазор «б», показанный штрихпунктирными линиями, разрезного кольца 3 перекрыт притертой поверхностью разрезного кольца 4, поджатого эластомерной втулкой, установленной между обоймой и уплотнительными разрезными кольцами.
На фиг.4 - то же, что на фиг.1, уплотнительные разрезные кольца поджаты эластомерными кольцами, размещенными в выборках сопрягаемых поверхностей уплотнительных колец, выполненных со стороны их наружных поверхностей.
На фиг.5 - уплотнение в рабочем положении, где видны уплотнительные разрезные кольца, поджатые к обойме упругой эластомерной втулкой, установленной между уплотняемой деталью - штоком или плунжером и уплотнительными разрезными кольцами.
Заявляемое уплотнение приведено в варианте уплотнения вала 1 (см. фиг.1 и 4) и содержит обойму 2 из металлического металлокерамического или керамического материала, внутри которой установлены уплотнительные разрезные кольца 3, 4 и 5 из такого же материала, что и обойма, выполненные в виде двух полуколец 6 и 7 (см. фиг.2) с притертыми торцами в сопрягаемых между собой поверхностях, внутри которых проходит уплотняемая деталь, в качестве которого могут быть вал 1 (см. фиг.1), шток или плунжер (см. фиг.5) гидравлических и пневматических машин. Количество уплотнительных разрезных колец может быть и более трех, но не менее двух, одинаковой конструкции, трущиеся уплотнительные поверхности вала, штока или плунжера и/или уплотнительных разрезных колец покрыты антифрикционным и/или износостойким материалом.
В зависимости от количества уплотнительных разрезных колец каждое из них развернуто на определенный угол (см. фиг.3) так, чтобы максимально перекрыть зазор «а» между двумя полукольцами одного уплотнительного разрезного кольца другим уплотнительным разрезным кольцом, чтобы закрыть доступ среды из полости высокого давления в полость с низким давлением. Между наружной поверхностью уплотнительных разрезных колец 3, 4 и 5 и обоймой 2 установлена втулка 9 из упругоэластомерного материала, например из резины, для поджима уплотнительных разрезных колец к уплотняемой поверхности вала 1, тем самым и герметизации этих контактируемых поверхностей. Притертые торцы сопрягаемых между собой уплотнительных разрезных колец после сборки поджаты, в свою очередь, гайкой 10. Аналогичный эффект поджима уплотнительных разрезных колец к уплотняемой поверхности вала с одновременной герметизацией сопрягаемых поверхностей может быть достигнут кольцом 11 из эластомерного материала, установленного в кольцевых выборках 12, выполненных между двумя соседними сопрягаемыми поверхностями уплотнительных разрезных колец 3 и 4, 4 и 5 со стороны их наружных поверхностей (см. фиг.4).
Для поджатия уплотнительных разрезных колец 3, 4 и 5 к обойме 2, при герметизации возвратно-поступательно перемещаемых элементов типа штока или плунжера 8, упругая эластомерная втулка 13 установлена между уплотняемой поверхностью плунжера (см. фиг.5) и уплотнительными разрезными кольцами 3, 4 и 5. (Для простоты разрезные кольца обозначены теми же цифрами, что и для вала.)
Работа уплотнения заключается в следующем.
Сначала в соответствии с диаметром уплотняемого вала изготавливают уплотнительные кольца 3, 4 и 5, после чего их разрезают пополам, т.е. на полукольца 6 и 7, как это изображено на фиг.2. Полукольца уплотнительного кольца 4 с притертой поверхностью располагают так, чтобы они перекрыли зазор «б» между полукольцами 6 и 7 кольца 3, при котором исключается доступ среды из полости высокого давления в полость с низким давлением, как это изображено на фиг.3, зазор «б» разрезного кольца 3, что изображено штрихпунктирной линией, перекрыт притертой поверхностью разрезного кольца 4.
Уплотнение устанавливают в корпус машины или цилиндра, пропустив уплотняемую деталь - вал 1, как это изображено на фиг.1 и 4, через уплотнительные кольца 3, 4 и 5. Благодаря наличию поджимающей втулки 9 полукольца 6 и 7 каждого уплотнительного разрезного кольца постоянно плотно обхватывают уплотняемый вал (см. фиг.3), обеспечивая тем самым высокую герметичность.
Аналогичный повышенный эффект герметизации достигается при размещении кольца 11 из эластомерного материала в кольцевых выборках 12 соседних и сопрягаемых между собой уплотнительных разрезных колец 3, 4 и 4 и 5 (см. фиг.4) для поджима их к валу.
В случае использования заявляемого уплотнения в возвратно-поступательно перемещаемых элементах типа плунжер 8 или шток пластомерную втулку 13 надевают на плунжер до упора о торец 14 его большой ступени 15. Затем на нее устанавливают разрезные кольца 3, 4 и 5 с притертыми торцами, аналогично расположив, как в случае установки их на валу (фиг.1), максимально перекрыв зазор «а» одного разрезного кольца другим разрезным кольцом, после чего их поджимают гайкой 16. Сопрягаемые поверхности обоймы 2 и разрезных колец выполняют притертыми, и они находятся в постоянно прижатом состоянии за счет упругой эластомерной втулки 13. Размеры зазора в работающем уплотнении постепенно уменьшаются за счет приработки трущихся поверхностей вала или обоймы. При этом происходит автоматическое прижатие трущихся поверхностей втулками 9 или кольцами 10 из эластомерного материала. Таким образом достигается повышенная герметичность уплотнения с одновременным увеличением срока его службы.
Технико-экономическое преимущество предлагаемого к защите охранным документом уплотнения заключается в упрощении конструкции, в снижении трудоемкости изготовления и повышении герметизации при минимально малых количествах уплотнительных колец.
На дату подачи заявки заявляемое уплотнение изготовлено и испытано в стендовых условиях, результаты положительные.
Уплотнение для вала, штока или плунжера гидравлических или пневматических машин, включающее установленные с притертыми торцами друг к другу в обойме уплотнительные кольца, поджатые к уплотняемой поверхности, отличающееся тем, что обойма выполнена из металлического, или металлокерамического, или керамического материала, а уплотнительные кольца выполнены разрезными в виде двух полуколец, выполненных из аналогичного материала, что и обойма, и поджаты к уплотняемым поверхностям вала с помощью втулки из упругого эластомерного материала, установленной между обоймой и наружной поверхностью уплотнительных колец, или с помощью кольца из такого же материала, что и втулка из упругого эластомерного материала, установленного на выборках, выполненных между двумя соседними сопрягаемыми поверхностями уплотнительных колец, со стороны их наружных поверхностей, а в деталях возвратно-поступательного движения типа шток, плунжер аналогичная втулка из упругого эластомерного материала установлена между уплотняемой деталью - плунжером и внутренней поверхностью уплотнительных разрезных колец для поджатия последних к обойме, при этом во всех вариантах выполнения зазор между полукольцами одного уплотнительного кольца перекрыт развернуто под углом, установленным последующими полукольцами другого уплотнительного кольца.
