PL62487B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 15.11.1971 62487 KI. 47 f2, 9/00 MKP F 16 j, 9/00 CZYTELNIA KB Palent©*v« ^ P «. |*..-MW«.- ».Twórca wynalazku: Ryszard Budny Wlasciciel patentu: Glówny Instytut Górnictwa, Katowice (Polska) Uklad uszczelniajacy tlok silownika hydraulicznego Przedmiotem wynalazku jest uklad uszczelnia¬ jacy tlok silownika hydraulicznego o samoczyn¬ nym dzialaniu doszczelniajacym.Dotychczas znane sa i stosowane rózne kon¬ strukcje uszczelnien tloków w silownikach hy¬ draulicznych, a odmiany i rodzaje tych uszczel¬ nien sa uwarunkowane przeznaczeniem oraz cha¬ rakterem pracy urzadzen. Najpowszechniej sa sto¬ sowane pojedyncze gumowe pierscienie uszczelnia¬ jace o pelnych przekrojach poprzecznych, o ksztal¬ tach kolowych, owalnych, soczewkowych, trójkat¬ nych, prostokatnych i innych, które umieszcza sie w ksztaltowych rowkach osadczych tloków. Znane sa tez i bardzo szeroko stosowane gumowe pier¬ scienie usczelniajace o przekrojach manszetowych róznych ksztaltów, które sa umieszczane na ksztal¬ towych powierzchniach tloków i utrzymywane pokrywami lub pierscieniami ustawczymi w wy¬ maganych polozeniach. Pierscienie o przekrojach pelnych uszczelniaja tloki przez wypelnianie prze¬ krojów rowków i przyleganie swymi powierzch¬ niami zewnetrznymi do gladzi uszczelnianych cylindrów. Natomiast manszetowe pierscienie uszczelniajace dolegaja do powierzchni uszczelnia¬ nych elementów sprezystymi wargami, które cze¬ sto sa wzmacniane dodatkowo albo ukladem zeber albo tez sprezystymi wkladkami zawulkanizowa¬ nymi wewnatrz warg, przez co wzrasta skutecz¬ nosc ich dolegania i powieksza sie szczelnosc po¬ laczen. 10 15 20 25 30 2 W suwliwych polaczeniach hydraulicznych si¬ lowników sa stosowane takze uklady uszczelnia¬ jace, które skladaja sie z gumowych pierscieni uszczelniajacych o róznych ksztaltach przekroju oraz z elastycznych lub sprezystych pierscieni wspomagajacych. Pierscienie wspomagajace spel¬ niaja w takich zestawach role pierscieni ustaw- czych lub prowadzacych albo sprezynujacych wkladek doszczelniajacych. Przy czym ustawcze i prowadzace pierscienie sa wykonywane z two¬ rzyw elasto-sprezystych, jak teflon, stilon, polia¬ mid lub polietylen i maja za zadanie poprawienie warunków ulozenia gumowych pierscieni w gnia¬ zdach osadczych tloków oraz przylegania pierscie¬ ni uszczelniajacych do powierzchni uszczelnianych cylindrów. Natomiast wkladki sprezynujace sa stosowane do ukladów manszetowych pierscieni uszczelniajacych, jako wspomagajace przyleganie warg do uszczelnianych gladzi. Poza tym bywaja stosowane takze wielokrotne zestawy manszeto¬ wych pierscieni gumowych o dzialaniu samowspo- magajacym.Wada istotna wszystkich omawianych uszczel¬ nien i ukladów uszczelniajacych jest brak wspól¬ zaleznosci pomiedzy wzrostem cisnienia w komo¬ rze roboczej cylindra a intensywnoscia oraz sku¬ tecznoscia dolegania gumowych pierscieni uszczel¬ niajacych do uszczelnianych gladzi, poniewaz sila doszczelniania nie zwieksza sie ze wzrostem ci¬ snienia czynnika. Nastepna ujemna cecha znanych 6248762487 uszczelnien suwliwych jest zmniejszanie sie szczel¬ nosci w miare zuzywania sie powierzchni uszczel¬ niajacych pierscieni przy wspólpracy z gladziami cylindrów, zmienia to bowiem geometrie uszczel¬ nien oraz sily dolegania pierscieni do gladzi. Poza tym wszystkie dotychczas znane uszczelnienia sa nietrwale i niepewne ze wzgledu na zmiany wla¬ snosci mechanicznych i zmiany postaciowe gumy, które ^sa wynikiem procesów starzenia oraz od¬ dzialywania czynnika hydraulicznego. Stad wynika dodatkowa niekorzystna okolicznosc, a mianowicie koniecznosc czestej wymiany pierscieni uszczelnia¬ jacych, poniewaz szczelnosc polaczen suwliwych w silownikach zalezy od wlasnosci sprezystych, twardosciT h wyteroililosci pierscieni, a takze ich postaci geometrycznej Wreszcie wada tycji uszczelnien, szczególnie dla wysokich- parametrów cisnienia, jest koniecznosc stosowania duzych gladkosci powierzchni gladzi cylindrów, gniazd osadczych w tlokach oraz pier¬ scieni uszczelniajacych, a takze zachowanie wyso¬ kich klas dokladnosci wykonania tych elementów.Dlatego urzadzenia o tych cechach sa praco¬ chlonne i kosztowne w produkcji, a wiec stosun¬ kowo drogie. Poza tym urzadzenia o wysokich cechach szczelnosci charakteryzuja sie duzymi oporami ruchu, co sie uwidacznia szczególnie pod¬ czas suwów jalowych i przy niskich cisnieniach czynnika. Przy czym we wszystkich rozpatrywa¬ nych uszczelnieniach trudnosci z uzyskaniem sku¬ tecznej i trwalej szczelnosci zwiekszaja sie ze wzrostem srednic czynnych silowników i wyma¬ gaja dokladniejszego prowadzenia wspólosiowego tloka w cylindrze.Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych wad i niedogodnosci uszczelnien w silownikach hydraulicznych przez opracowanie konstrukcji ukladu uszczelniajacego o samoczynnie regulowa¬ nej skutecznosci doszczelniania gladzi cylindra gu¬ mowymi pierscieniami lub ukladami pierscieni uszczelniajacych, dostosowujacej sie do zmiennej wartosci cisnienia czynnika hydraulicznego w ro¬ boczej komorze pod tlokiem.Cel ten zostal osiagniety dzieki temu, ze czolo tloka jest zaopatrzone w dociazajaca pokrywe, osadzona za pomoca cylindrycznego suwaka w otworze prowadzacym w tloku, a dociskana ci¬ snieniem czynnika hydraulicznego z sila wynika¬ jaca z róznicy srednic pokrywy i suwaka oraz wynikajacych stad róznic powierzchni czynnych pokrywy od góry i od dolu, poddanych dzialaniu cisnienia. Miedzy tlokiem a pokrywa w jej gniez¬ dzie jest osadzony uszczelniajacy pierscien, zaci¬ skany miedzy stopka gniazda a grzbietem tloka tak, aby doleganie pierscienia do gladzi cylindra zmienialo swa intensywnosc proporcjonalnie do zmian cisnienia czynnika przez zmiany odksztal¬ cen sprezystych. Polaczenie pokrywy dociazajacej uszczelniajacy pierscien z tlokiem uzyskano za pomoca czopa umieszczonego nad suwakiem po¬ krywy przechodzacego przez otwór laczacy w tlo¬ ku otwór prowadzacy z komora rdzennika, przy czym czop jest zaopatrzony w gwint i nakretke ustawcza zwierajaca pokrywe z tlokiem tak, aby wystapil wstepny docisk pierscienia uszczelniaja¬ cego miedzy stopka pokrywy i grzbietem tloka.Jednoczesnie miedzy czolem tloka a pokrywa znajduje sie komora odciazajaca, która otworami w pokrywie jest polaczona z robocza komora si- 5 lownika pod pokrywa. Natomiast pierscien uszczelniajacy, osadzony w obwodowym rowku suwaka cylindrycznego, odcina w otworze prowa¬ dzacym przestrzen komory odciazajacej od pola¬ czonej z atmosfera przestrzeni komory rdzennika. 10 Przez to wystepuje róznicowe obciazenie pokrywy cisnieniem czynnika, dociskajace ja do tloka z sila zalezna od cisnienia roboczego. Przy czym ruchy pokrywy wzgledem tloka ograniczone sa oporami sprezystymi odksztalcanego pierscienia uszczelnia- 15 jacego oraz budowe suwaka, który jest dluzszy niz glebokosc prowadzacego otworu, co ogranicza wielkosc odksztalcen najwyzszych pierscienia oraz zabezpiecza minimalna pojemnosc komory odcia¬ zajacej. Przy czym tlok z rdzennikiem jest pro- 20 wadzony w cylindrze silownika pierscieniem pro¬ wadzacym, nasunietym na gladka powierzchnie boczna tloka, którego polozenie jest ustalone za pomoca dwóch pierscieni sprezystych, osadzonych w rowkach tloka. 25 Glówna zaleta ukladu uszczelniajacego jest zmieniajaca sie intensywnosc i skutecznosc uszczel¬ niania, która dostosowuje sie proporcjonalnie do zmian cisnienia roboczego czynnika hydrauliczne¬ go. Dalsza cecha dodatnia jest nieczulosc ukladu 30 na zuzycie powierzchni pierscieni uszczelniaja¬ cych, które jest kompensowane wiekszym od¬ ksztalceniem sprezystym. Nastepna zaleta jest trwalosc ukladu i nieczulosc na zmiany wlasnosci gumy, poniewaz postac uszczelnienia oraz cechy 85 sprezyste sa wymuszane wzajemnym polozeniem tloka i pokrywy, które zaleza od cisnienia robo¬ czego. Przy tym wartosc obciazen i wielkosc naj¬ wyzszych przemieszczen, moze byc dobrana do wlasnosci pierscieni uszczelniajacych przez dobór 40 srednicy i wysokosci suwaka. Uklad uszczelniajacy nie wymaga wysokich dokladnosci wykonania oraz gladkosci powierzchni, a jednoczesnie nie sa wymagane wymiany pierscieni uszczelniajacych, co obniza bardzo wydatnie koszty produkcji i 45 eksploatacji urzadzen. Jednoczesnie uklad ma bar¬ dzo prosty i skuteczny sposób prowadzenia nie wymagajacy dokladnego pasowania tloka. Poza tym opory ruchu w silownikach zmieniaja sie proporcjonalnie do cisnienia. Wreszcie uklad 50 uszczelniajacy zapewnia duza trwalosc uszczelnien i pelna ich skutecznosc niezalezna od warunków pracy.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladach wykonania na rysunku, na którym przedstawiono uklad uszczelniajacy silownika hydraulicznego w przekroju pionowym wzdluz osi urzadzenia, przy czym lewa polowa przekroju przedstawia uklad uszczelniajacy z pierscieniem manszetowym, a prawa — z pierscieniem o prze- 55 60 kroju prostokatnym.Uklad uszczelniajacy hydraulicznego silownika wedlug wynalazku sklada sie z tloka 1, z docia¬ zajacej pokrywy 2 osadzonej szczelnie w tloku 1 65 od czola w sposób nastawny oraz z uszczelniaja-02487 cego pierscienia 3 umieszczonego miedzy pokry¬ wa 2 i tlokiem 1.W silowniku rdzennik 4, zakonczony polaczonym z nim trwale tlokiem 1, jest umieszczony we¬ wnatrz cylindra 5, przy czym przez komore 6 5 wewnatrz rdzennika 4 jest przeprowadzony prze¬ wód 7, polaczony szczelnie z tlokiem 1, doprowa¬ dzajacy czynnik hydrauliczny do roboczej komory 8, która jest wnetrze cylindra 5 ograniczone tlo¬ kiem 1. Prowadzenie wspólosiowe tloka 1 w cy- 10 lindrze 5 zostalo uzyskane za pomoca prowadza¬ cego pierscienia 9, nasadzonego na powierzchnie boczna tloka 1 i dwustronnie zabezpieczonego przed zsunieciem sie ustawczymi pierscieniami 10, osadzonymi sprezyscie w rowkach 11 wykonanych 15 w tloku 1.Uklad uszczelniajacy jest zbudowany w ten sposób, ze w obwodowym gniezdzie 12 pokrywy 2 jest osadzony uszczelniajacy pierscien 3, który spoczywa na oporowej stopce 13 pokrywy 2 z jed- 20 nej strony, a z drugiej strony jest dociskany, pa¬ sowanym w gniezdzie 12, pierscieniowym grzbie¬ tem 14 tloka 1, przy czym powierzchnia zewnetrz¬ na pierscienia 3 dolega do gladzi cylindra 5, uszczelniajac w nim przestrzen roboczej komory 8. 25 Jednoczesnie pokrywa 2 o srednicy d ma cen- trycznie umieszczony cylindryczny suwak 15 o srednicy di i wysokosci hit zaopatrzony w obwo¬ dowy rowek 16 z umieszczonym w nim uszczel¬ niajacym pierscieniem 17, a tlok 1 ma wykonany 30 od czola wspólsrodkowo prowadzacy otwór 18 o srednicy dt i glebokosci h, mniejszej niz wyso¬ kosc hA suwaka 15, który jest osadzony suwliwie w otworze 18. Poza tym w tloku 1 w osi otwo¬ ru 18 jest wykonany otwór 19, laczacy przestrzen 35 komory 6 w rdzenniku 4 stykajaca sie z atmosfe¬ ra, natomiast pokrywa 2 ma umieszczony na przedluzeniu suwaka 15 mocujacy czop 20, za¬ konczony gwintem i wyposazony w ustawcza na¬ kretke 21. Nakretka 21 nakrecona na przetkniety 40 przez otwór 19 czop 20 zwiera pokrywe 2 z tlo¬ kiem 1, przy czym wspólsrodkowo polaczone tlok 1 i pokrywa 2 utrzymuja pierscien 3 w gniezdzie 12 ze wstepnym dociskiem wywieranym oddzialywaniem pierscieniowego grzbietu 14 i opo- 45 rowej stopki 13. Jednoczesnie pokrywa 2 jest za¬ opatrzona w przelotowe otwory 22, które lacza robocza komore 8 z utworzona miedzy czolem tlo¬ ka 1 a pokrywa 2 odciazajaca komora 23. Komo¬ ra 23 wspólnie z komora 8 jest zasilana zwrotnie 50 czynnikiem hydraulicznym przewodem 7.Lewa polowa przekroju na rysunku przedstawia odmiane ukladu uszczelniajacego, w którym za^ stosowano manszetowy pierscien 3a i dostosowane do jego ksztaltu gniazdo 12a i stopke 13a w po- 55 krywie 2, przy czym inne elementy ukladu pozo¬ staja niezmienione.Dzialanie ukladu uszczelniajacego tlok silownika hydraulicznego jest oparte na zaciskaniu ze zmienna sila pierscienia 3 lub 3a w gniezdzie 12 60 lub 12a przez oddzialywanie stopki 13 lub 13a i grzbietu 14, wywolywane ruchami wzglednymi pokrywy 2 i tloka 1, które powoduja odksztalce¬ nia sprezyste pierscienia 3 lub 3a w gniezdzie 12, przez co dolega on do gladzi cylindra 5 ze zmien- 65 na sila i intensywnoscia. Przy czym najwyzsze wartosci odksztalcenia pierscienia 3 sa uwarunko¬ wane wielkoscia swobodnego przesuwu suwaka 15 o wysokosci hi w otworze 18 i glebokosci h oraz wymiarami samego pierscienia 3 i stopnia wstep¬ nego docisku wywolanego nakretka 21. Jednoczes¬ nie wielkosc sily dociskajacej pokrywe 2 zalezy od doboru stosunków powierzchni przekroju su¬ waka 15 czyli jego srednicy di i powierzchni po¬ krywy 2 o srednicy d, a nastepnie od wielkosci cisnienia w komorze fy Sila dociskajaca pokry¬ we 2 powstaje przez zróznicowanie powierzchni czynnej od strony komory 8 i od strony komory 23, która jest mniejsza o pole przekroju suwaka 15 bedacego pod dzialaniem atmosfery, podczas gdy na reszte powierzchni dziala cisnienie robocze czynnika. Dlatego tez wraz ze zmieniajacymi sie parametrami czynnika w silowniku zmienia sie intensywnosc dolegania pierscienia uszczelniajace¬ go, rosnac przy wzroscie, a malejac przy spadku cisnienia, przy czym sila dociazajaca pokrywe jest iloczynem pola suwaka 15 o srednicy dA i cisnie¬ nia roboczego. Wartosci poszczególnych parame¬ trów ukladu uszczelniajacego sa dobierane za kazdym razem w zaleznosci od rodzaju pierscieni uszczelniajacych, warunków pracy urzadzenia, ro¬ dzaju czynnika hydraulicznego oraz zakresu sto¬ sowanych cisnien. PL PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Uklad uszczelniajacy tlok silownika hydra¬ ulicznego, w którym tlok, polaczony trwale z dol¬ nym koncem rdzennika, jest umieszczony w cylin¬ drze i zaopatrzony w znane gumowe pierscienie lub uklady pierscieni uszczelniajacych oraz w pierscien prowadzacy, znamienny tym, ze czolo tloka (1) jest zaopatrzone w dociazajaca pokrywe (2) osadzona w otworze (18) tloka (1) za pomoca suwaka (15) i dociskana cisnieniem czynnika hy¬ draulicznego z sila, wynikajaca z róznicy sredni¬ cy (d) pokrywy (2) i srednicy (di) suwaka (15), w uszczelniajacy pierscien (3) umieszczony pomie¬ dzy pierscieniowym grzbietem (14) tloka (1) i w oporowa stopke (13) gniazda (12) pokrywy (2), oraz w prowadzacy pierscien (9) osadzony na po¬ wierzchni bocznej tloka (1) pomiedzy ustawczymi pierscieniami (10) umieszczonymi w rowkach (11), przy czym pokrywa (2) jest polaczona z tlokiem (1) mocujacym czopem (20) umieszczonym w otwo¬ rze (19) i ustalonym nakretka (21) tak, aby po¬ miedzy stopka (13) i grzbietem (14) powstal wstepny docisk uszczelniajacego pierscienia (3).

2. Uklad uszczelniajacy wedlug zastrz. 1, zna¬ mienny tym, ze pomiedzy pokrywa (2) a czolem tloka (1) ma odciazajaca komore (23), polaczona poprzez otwory (22) wykonane w pokrywie (2) z cisnieniowa komora (8) silownika, przy czym suwak (15) ma wysokosc (hi) wieksza od glebo¬ kosci (h) otworu (18) tak, aby ograniczal ruchy pokrywy (2) w stosunku do tloka (1), a przez to takze zmniejszanie komory (23) oraz odksztalcanie pierscienia (3) pomiedzy stopka (13) i grzbietem (14) w gniezdzie (12) w kierunku gladzi cylin¬ dra (5).62487

3. Uklad uszczelniajacy wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze suwak (15) ma pierscien (17), odcinajacy w prowadzacym otworze (18) prze¬ strzen komory (23) od polaczonej z atmosfera ko- 8 mory (6) w rdzenniku (4), która poprzez otwór (19) laczy sie z otworem (18), co powoduje róznicowe obciazenie cisnieniem na powierzchniach pokry¬ wy (2), dociskajace ja do tloka (1). W.D.Kart. C/1006/70, A4, 300 PL PL