Pierwszenstwo: 22.XII.1965 Francja Opublikowano: 30.VI.1969 57772 KI. 5 c, 15/50 MKP E 21 d AS CZYTELNIA Wlasciciel patentu: Fernand Stanislas Allinauant, Sceaux (Francja) Urzadzenie uszczelniajace pierscieniowe suwliwe dla dwóch elementów osiowo-przesuwnych, poddanych duzym cisnieniom, zwlaszcza pomiedzy tlokiem a cylindrem stojaka kopalnianego i Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie usz¬ czelniajace pierscieniowe wsuwliwe dla dwóch elementów osiowo-przesuwnych, poddanych du¬ zym cisnieniom, zwlaszcza pomiedzy tlokiem, a cylindrem stojaka kopalnianego, zawierajacym 5 pierscieniowe uszczelnienie z gietkiego tworzywa.Wiadomo, ze stojak kopalniany jest w zasa¬ dzie podnosnikiem hydraulicznym o jednokierun¬ kowym ruchu, przeznaczonym dla podtrzymywa¬ nia stropuchodnika. io Rabowanie stojaków zwane zawalowaniem, po¬ lega na gwaltownym opróznieniu komór cisnie¬ niowych przy pomocy zaworu. Gdy stojaki znaj¬ duja sie w ruchu, musza one poddac sie ruchom terenu przy obciazeniu zwanym „obciazeniem zsu- 15 wu" albo „podpornoscia zaciskowa stojaka".Jak wynika z powyzszych warunków robo¬ czych, uszczelnienia stojaków kopalnianych po¬ winny byc szczelne przy cisnieniu rzedu do 400 kG/cm2 oraz posiadac jak najmniejsze . tarcie, 20 zwlaszcza dla szybkiego zawalowania.Znane uszczelnienia stojaków mozna dzielic na uszczelnienia wielowarstwowe oraz na uszczelnie¬ nia z podwójnymi wargami podobne do dawniej¬ szych uszczelek wytlaczanych ze skóry, stosowa- 25 nych na prasach.Jednak te uszczelnienia nie sa w pelni zada¬ walajace. Uszczelnienia wielowarstwowe wyma¬ gaja bardzo dokladnej obróbki powierzchni wsu- wliwych; poza tym uszczelnienia wielowarstwowe 30 o znacznych srednicach maja sklonnosc do od¬ ksztalcenia sie przez skrecanie, co odbija sie nie¬ korzystnie na szczelnosci. Wada klasycznych usz¬ czelnien wargowych, mimo ze bardzo dobrze zno¬ sza wysokie cisnienie, jest ich duze tarcie, szko¬ dliwe dla dokladnosci zsuwu, a poza tym gdy wytwarzane sa ze zwyklych materialów, podle¬ gaja one ciaglym odksztalceniom pod duzym cis¬ nieniem roboczym, jakim poddane sa stojaki ko¬ palniane.Jeszcze inna wada klasycznych uszczelnien jest ich sklonnosc do przylepiania sie do powierzchni, po której przesuwaja sie, gdy przez czas dluzszy utrzymuje sie stale cisnienie.Wiadomo, ze niezbedne jest dla dobrej pracy stojaka w czasie zawalowania, aby przy spadku cisnienia uszczelka odzyskala owe cechy poczat¬ kowe tak, aby odlepianie uszczelki dokonywalo sie natychmiastowo.Wedlug wynalazku aby zapobiec tym niedogod¬ nosciom, w celu zapewnienia szczelnosci pomiedzy dwoma suwliwymi elementami stosuje sie uszczel¬ nienie pierscieniowe z tworzywa bardzo twardego umieszczonego w korpusie znajdujacym sie w po¬ mieszczeniu jednego z elementów, oraz co najmniej jedna warge zawierajaca odcinek cylindryczny polaczony odcinkiem stozkowym z wsadzeniem opierajacym sie o krawedz pomieszczenia, które przesuwa sie wzdluz drugiego elementu z malym luzem, na przyklad rzedu 1/10 mm, przy czym od- 57772I 3 sadzenie silnie naciska na drugi element pod wplywem cisnienia, któremu jest poddane.Najkorzystniej wykonuje sie uszczelnienia z tworzywa sztucznego o najlepszych wskaznikach mechanicznych, przy czym twardosc tworzwa jest stosunkowo duza, jak na przyklad poliamidu lub poliesterofluoroetylenu, sprzedawanego pod nazwa fabryczna „Teflon". Mozna jednak zastosowac uszczelnienia z samego metalu lub tez w pola¬ czeniu z tworzywem sztucznym. ..-„ - * ? * » W korzystnym przykladzie wykonania wyna- \J *[ l£zku, uszczelnienie jest typu dwuwargowego, przy czym"wcisniete jest w pierscieniowe wgle¬ bienie w korpusie tloka.\ Urzadzenie wedlug wynalazku jest dokladnie wyjasnione na podstawie przykladu jego wyko¬ nania. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w prze - kroju dolna czesc stojaka kopalnianego, zaopa¬ trzonego w uszczelnienie, fig. 2 — szczegól we¬ dlug zaznaczonego na fig. 1 obrysu uwidaczniaja¬ cy umieszczenie uszczelnienia w korpusie pomie¬ dzy tlokiem, a cylindrem oraz fig. 3 przedstawia przekrój uszczelnienia przed zamontowaniem, to znaczy w stanie spoczynku.Stojak z fig. 1 zawiera cylinder 1 i tlok 2 po¬ laczony z glównym korpusem pierscieniowym 2a, przy czym cylinder zamocowany jest na wsporniku 3, a przewód 4 doprowadza plyn pod cisnieniem do komory cisnieniowej la, umieszczonej pomie¬ dzy tlokiem 2a a dnem cylindra 1.Przesuwanie tloka w cylindrze dokonywane jest za pomoca pierscienia ciernego 14, umieszczonego w rowku pierscieniowym elementu 5, który jest zamocowany srubami pod tlokiem 5a, Wedlug wynalazku uszczelnienie 6 zapewnia szczelnosc pomiedzy tlokiem a cylindrem. Szcze¬ gól montazu uszczelnienia pokazano na fig. 2.Uszczelnianie 6i jest obrotowe i zawiera korpus stosunkowo masywny 6a i dwie wargi zawieraja¬ ce kazda z nich wycinek cylindryczny 7, 7a, prze¬ dluzone odcinkami stozkowymi 8, 8a, zakonczone rabkami, tworzacymi rodzaj odsadzen 9, 9a. Naj¬ korzystniej stosuje sie dla produkcji uszczelnienia tworzywo sztuczne, którego twardosc wedlug skali Shore'a jest wyzsza, niz 85. Uszczelnienie zamon¬ towane jest we wglebionym pomieszczeniu lOa elementu Id na odcinku korpusu cylindrycznego 2b tloka 2.Na fig. 2 widac z lewej strony warge 9 uszczel¬ nienia przesuwajacego sie wzdluz cylindra 1, a z prawej warge 9a, zapewniajaca szczelnosc stala dla tloka 2.Wglebne pomieszczenie 10a elementu 10, w któ¬ rym montuje sie uszczelnienie, ma najkorzystniej dokladnie ksztalt zewnetrzny uszczelnienia 6 w stanie spoczynku, a grubosc tego elementu 10 mierzona promieniowo jest nieco mniejsza od od¬ leglosci promieniowej pomiedzy powierzchniami zewnetrznymi 9', 9'a odsadzen 9, 9a uszczelnienia w stanie spoczynku. Jesli wprowadza sie uszczel¬ nienie elementu 10 w czasie, gdy element wyjety jest z tloka i cylindra, to wargi uszczelnienia do¬ ciskane sa do scianek wglebnego pomieszczenia lOa, a pierscieniowe odsadzenia 9 i 9a wystaja 4 promieniowo o kilka dziesietnych milimetra, od¬ powiednio na zewnatrz i do srodka elementu 10.Gdy uszczelnienie 6 umieszczone jest we wgleb¬ nym pomieszczeniu, to element 10 wywiera na- 5 cisk na tlok 2, a wycinek cylindryczny 2b tloku odpycha na zewnatrz odsadzenie 9a, powodujac zagiecie odcinka warg cylindrycznych 7a w taki sposób, ze jej czesc oraz czesc stozkowa 8a odle¬ piaja sie od scianki wglebnego pomieszczenia 10a io jak widac na fig. 2. Sprezystosc wygiecia utrzy¬ muje odsadzenie w stanie docisnietym do czesci 2b tloka. Uszczelnienie 6 podtrzymywane jest w miejscu osadzenia przy pomocy rozporki cylin¬ drycznej 12, docisnietej elementem 5, który wpro- 15 wadza sie pod tlok 2 i mocuje sie go srubami 5a.Po wprowadzeniu pierscienia 14 na swoje miej¬ sce wprowadza sie tlok do cylindra 1 jego gór¬ nym otworem w taki sposób, ze odsadzenie £ uszczelnienia 6) odpychane jest do srodka scianka 20 cylindra 1. Wargi 7, 8 uszczelnienia wyginaja sie- i odklejaja sie czesciowo od obwodowej scianki lOb wglebnego pomieszczenia lOa, jak wyzej opi¬ sano mówiac o wargach 7a, 8a i dociskaja sprer zyscie odsadzenie 9 do scianki cylindra 1. 25 W elemencie'5 przewiercono z góry w dól otwo¬ ry 13, przy czym rozporka cylindryczna 12 po¬ siada poprzecznie perforowane otwory 12a. Plyn pod cisnieniem panujacym w czasie pracy w ko¬ morze cisnieniowej la cylindra podchodzi pod 30 uszczelnienie 6, przechodzac otworami 13 i 12a, przy czym plyn wspólpracuje ze sprezystym usz¬ czelnieniem 6 w celu docisniecia odsadzenia & i 9a odpowiednio do scianek wewnetrznych cy¬ lindra 1 zapewniajac uszczelnienie wsuwliwe oraz 35 do zewnetrznych scianek tloka 2b zapewniajac uszczelnienie stale.Od strony cylindra scianka obwodowa lOb ele¬ mentu 10 tworzy pierscieniowe odsadzenie 11 ustalajac przez to cylindryczny kolnierz o malej io wysokosci, który dopasowuje sie do cylindra 1 z luzem rzedu 1/10 mm, przy czym odsadzenie li potrzebne jest dla unikniecia pelzania odsadze¬ nia 9 pod wplywem duzego cisnienia komory cis¬ nieniowej. Jednak wytrzymalosc wlasna wybra- 45 nego tworzywa sztucznego umozliwia dobór luzu rzedu 1/10 mm pomiedzy odsadzeniem U, a cy¬ lindrem, co powoduje wygodniejsza obróbke niz. przy zastosowaniu uszczelki gumowej. W przy¬ padku zastosowania uszczelki gumowej, toleran- 50 cja pomiedzy cylindrem, a odsadzeniem 11 po¬ winna byc rzedu kilku setnych milimetra.Z chwila wprowadzenia (fig. 2) w swoje miejs¬ ce, odcinki 8 i 9 lekko odstaja od swoich oparc w elemencie 10, jak o tym wspomniano, jednak 55 ich odksztalcenie jest ograniczone.Najkorzystniej nadaje sie odcinkom 7 i 8 usz¬ czelnienia 6 grubosc jak najmniejsza, zaleznie od warunków odlewania i obróbki. W praktyce gru¬ bosc wynosi okolo 0,4 mm poniewaz stwierdzono,, 6fr ze szczelnosc nie jest gorsza z powodu malej gru¬ bosci.Stwierdzono natomiast, ze zmniejszenie grubos¬ ci wplywa na poprawe wspólczynnika tarcia, a nawet powoduje brak tarcia przy rozruchu. 65: Nalezy podkreslic, ze odpowiednie przyleganie57772 pdsadzen 9 i 9a do scianek cylindra 1 oraz do odcinka cylindrycznego 2b tloka, zapewniajace doskonala szczelnosc, uzyskuje sie glównie pod dzialaniem cisnienia plynu doprowadzanego z ko¬ mory la do odcinków stozkowych 8 i 8a wargi uszczelnienia 6, w szczególnosci d0 tych czesci, które najblizsze sa duzej podstawy wycinków stozkowo scietych. Jednak wycinki cylindryczne 7 i 7a podatne sa jedynie na wygiecie warg 7, 8 i 7a uszczelnienia.Wynika to z tego powodu, ze ksztalt stozka scietego odcinków stozkowo scietych 8 i 8a na¬ daje odcinkom odpowiednia sztywnosc, przez co mniej sie wyginaja niz odcinki cylindryczne 7 i 7a.Wlasnie zdolnosc uginania sie warg, umozliwia na skutek nacisku plynu silne przyciskanie od- sadzen 9 i 9a do wspólpracujacych scianek cy¬ lindra i tloka.Zdolnosc uszczelnienia 6 w celu skutecznego spelnienia swego zadania bedzie tym lepsza im mniejsza bedzie wysokosc odcinków stozkowych 8 i 8a, poniewaz sprezyste odksztalcenie warg oraz docisk odsadzen do scianek cylindra i tloka beda_ulatwione.Scianka lOb tworzaca odsadzenie 11, które slu¬ zy jako oparcie dla odsadzenia 9 musi posiadac dostateczna wytrzymalosc. Jak latwo zauwazyc (fig. 2), grubosc scianki lOb bedzie tym mniejsza im wysokosc odcinka warg stozkowo-scietych 8 bedzie mniejsza, poniewaz pozadane jest nadanie kolnierzowi, utworzonemu przez odsadzenie 11 jak najmniejszej wysokosci.W tym celu najkorzystniej stosuje sie metal o znacznej wytrzymalosci dla wykonania przynaj¬ mniej odcinka na tloku, który tworzy scianke lOb. W celu unikniecia marnotrawstwa tak cen¬ nego materialu najkorzystniej wykonuje sie scian¬ ke 10b w wymiennym elemencie na korpusie tlo¬ ka 2|. W przykladzie wykonywania, takim ele¬ mentem wymiennym jest czesc 10, przy czym wciskana jest ona w korpus tloka 2 w sposób nieszczelny poniewaz celem warg 7a, 8a, 9a jest uszczelnienie zestawu.Fig. 3 uwidacznia, ze w stanie spoczynku po¬ wierzchnia 9 i 9a odsadzen przeznaczonych do oparcia sie odpowiednio o tlok i cylinder nie sa calkowicie równolegle do scianek tloka lub cylin¬ dra; wobec czego obróbka czesci 9 i 9|a jest nie¬ zbedna, aby styk pomiedzy uszczelnieniem, a cy¬ lindrem lub tlokiem dokonal sie przymusowo na powierzchniach 9' i 9'a.Urzadzenie moze byc wykonane w ramach wy¬ nalazku z malymi zmianami, na przyklad mozna zastosowac uszczelnienie zawierajace pojedyncza warge, w tym przypadku nalezaloby wykonac po¬ mieszczenie 10» w korpusie tloka lub innymi zna¬ nymi sposobami uszczelnic przestrzen miedzy kor¬ pusem tloka, a wymienna czescia tworzaca pomie¬ szczenia dla uszczelnienia.Poza tym, niezaleznie od zastosowania wyna- 6 lazku dla uszczelnienia ruchomego tloka w cy¬ lindrze, wynalazek znalezc moze zastosowanie na przyklad dla zapewnienia szczelnosci dwóch ele¬ mentów rurociagowych. PL