RU163652U1

RU163652U1 - GASKET SEAL ELEMENT

Info

Publication number: RU163652U1
Application number: RU2016105361/06U
Authority: RU
Inventors: Владислав Иванович Самоделкин; Игорь Валерьевич Ворошилов; Андрей Викторович Морозов; Андрей Владимирович Мельник
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Тегас"
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2016-07-27

Abstract

1. Уплотнительный элемент сальника штока, содержащий по меньшей мере одну камеру, в которой размещены неметаллические разрезные замыкающее кольцо и уплотняющее кольцо, части которых стянуты пружинами, при этом в расточках замыкающего и уплотняющего колец со стороны их наружных торцевых поверхностей установлены соответственно первое и второе неразрезные опорные кольца, отличающийся тем, чтоосевая высота разрезного уплотняющего кольца больше осевой высоты разрезного замыкающего кольца;осевая высота второго неразрезного кольца больше осевой высоты первого неразрезного кольца.2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что замыкающее и уплотняющее кольца имеют разную конструкцию.3. Элемент по п. 2, отличающийся тем, что замыкающее кольцо разрезано на две части, а уплотняющее кольцо разрезано на четыре части.4. Элемент по п. 2, отличающийся тем, что замыкающее кольцо разрезано на три части, а уплотняющее кольцо разрезано на шесть частей.5. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что замыкающее и уплотняющее кольца имеют одинаковую конструкцию.6. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что каждое замыкающее и уплотняющее кольцо разрезано на четыре части.7. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что каждое замыкающее и уплотняющее кольцо разрезано на шесть частей.1. The sealing element of the stem seal, containing at least one chamber, in which non-metallic split closing ring and sealing ring are placed, parts of which are pulled together by springs, while the first and second continuous are respectively installed in the bores of the closing and sealing rings on the side of their outer end surfaces supporting rings, characterized in that the axial height of the split sealing ring is greater than the axial height of the split closing ring; the axial height of the second continuous ring is greater axial height of the first continuous ring. 2. An element according to claim 1, characterized in that the locking and sealing rings have a different design. An element according to claim 2, characterized in that the locking ring is cut into two parts, and the sealing ring is cut into four parts. An element according to claim 2, characterized in that the locking ring is cut into three parts, and the sealing ring is cut into six parts. An element according to claim 1, characterized in that the locking and sealing rings have the same design. An element according to claim 5, characterized in that each locking and sealing ring is cut into four parts. An element according to claim 5, characterized in that each locking and sealing ring is cut into six parts.

Description

Область техники.The field of technology.

Заявляемое техническое решение относится к уплотнительной технике и применяется в сальниках штоков поршневых компрессоров среднего и высокого давлений, работающих при больших перепадах давления со смазкой, с ограниченной смазкой и без смазки цилиндров и сальников.The claimed technical solution relates to sealing technology and is used in the seals of the piston compressors of medium and high pressure, operating at large pressure drops with lubricant, with limited lubrication and without lubrication of the cylinders and seals.

Уровень техники.The level of technology.

Известен, например, сальник штока (авторское свидетельство СССР №985520, МПК F16J 15/28, 1982, [1]). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог [1] содержит два разрезных уплотнительных неметаллических кольца и неразрезное металлическое кольцо, установленное с зазором относительно штока в расточке разрезного кольца. Одно из уплотнительных колец замыкающее, а другое уплотняющее. Уплотнительные кольца стянуты браслетными пружинами.Known, for example, the stem seal (USSR author's certificate No. 985520, IPC F16J 15/28, 1982, [1]). As in the claimed technical solution, the specified analogue [1] contains two split sealing non-metallic rings and a continuous metal ring installed with a gap relative to the rod in the bore of the split ring. One of the o-rings is closing and the other is sealing. O-rings are tightened with bracelet springs.

Также известен сальник с плоскими уплотнительными элементами (интернет-ресурс http://engineeringsystems.ru/trudi-mezhdunarodnoy-nauchno-tehnicheskoy-konferencii-po-kompressorostroyeniyu/analiz-raboti-shtoka.php, 15.01.2016, 15:33, [2]). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог [2] содержит камеры с уплотнительными элементами, каждый из которых состоит из замыкающего кольца, уплотняющего кольца и неразрезных опорных колец. Замыкающее и уплотняющее кольца стянуты браслетными пружинами. Неразрезные опорные кольца установлены в торцевых расточках разрезных колец с диаметральным зазором относительно этих колец и штока. Материалом уплотнительных колец является графитофторопласт АФГ-80ВС.An oil seal with flat sealing elements is also known (Internet resource http://engineeringsystems.ru/trudi-mezhdunarodnoy-nauchno-tehnicheskoy-konferencii-po-kompressorostroyeniyu/analiz-raboti-shtoka.php, 01/15/2016, 15:33, [ 2]). As in the claimed technical solution, the specified analogue [2] contains chambers with sealing elements, each of which consists of a locking ring, a sealing ring and continuous support rings. The closing and sealing rings are pulled together by bracelet springs. Continuous support rings are installed in the end bores of the split rings with a diametrical clearance relative to these rings and the rod. The material of the sealing rings is AFG-80BC graphitofluoroplast.

Указанный аналог [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом того же назначения к заявляемому техническому решению. Поэтому он принят в качестве прототипа.The specified analogue [2] is the set of essential features the closest analogue of the same purpose to the claimed technical solution. Therefore, it is adopted as a prototype.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении заявляемого технического решения, является разрушение второго по ходу газа уплотняющего кольца. Как известно из литературного источника (Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкция и основы проектирования. Ленинград, «Машиностроение», 1969 г., стр. 403, [3]) давление в зазоре между штоком и элементом сальника изменяется, следуя сложному закону, причем на элемент сальника действует избыток давления газа над давлением в уплотняемом зазоре. Если закон изменения давления линеен и плотность прилегания двух колец одинакова, то на второе по ходу газа уплотняющее кольцо элемента сальника действует радиальное давление, втрое большее, чем на первое. Таким образом, если осевые высоты уплотнительных колец одинаковые, то при высоких перепадах давления уплотняющее кольцо разрушается быстрее, чем замыкающее.The technical problem, the solution of which is ensured by the implementation of the proposed technical solution, is the destruction of the second upstream gasket ring. As is known from a literary source (Frenkel MI Piston compressors. Theory, design and design basis. Leningrad, "Mechanical Engineering", 1969, p. 403, [3]) the pressure in the gap between the rod and the stuffing box element changes, following a complex law, with an excess of gas pressure above the pressure in the sealing gap acting on the stuffing box element. If the law of pressure change is linear and the contact density of the two rings is the same, then the radial pressure, which is three times greater than the first, acts on the second gasket along the gas seal ring. Thus, if the axial heights of the sealing rings are the same, then at high pressure drops the sealing ring breaks faster than the closing ring.

У аналогов [1, 2] осевые высоты замыкающих и уплотняющих колец одинаковы. Кроме того, у ближайшего аналога [2] одинаковы осевые высоты опорных колец. Это препятствует решению технической проблемы.For analogues [1, 2], the axial heights of the closing and sealing rings are the same. In addition, the closest analogue [2] has the same axial heights of the support rings. This prevents the solution of a technical problem.

Раскрытие сущности заявляемого технического решения.Disclosure of the essence of the claimed technical solution.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является увеличение прочности сальникового уплотнения при высоких перепадах давления, действующих на уплотнительный элемент.The technical result provided by the claimed technical solution is to increase the strength of the packing at high pressure drops acting on the sealing element.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что уплотнительный элемент сальника штока содержит по меньшей мере одну камеру, в которой размещены неметаллические разрезные замыкающее кольцо и уплотняющее кольцо, части которых стянуты пружинами. При этом в расточках замыкающего и уплотняющего колец со стороны их наружных торцевых поверхностей установлены соответственно первое и второе неразрезные опорные кольца. Отличается тем, что:The essence of the claimed technical solution lies in the fact that the sealing element of the stem seal contains at least one chamber in which non-metallic split closing ring and sealing ring are located, parts of which are tightened by springs. Moreover, in the bores of the closing and sealing rings from the side of their outer end surfaces, the first and second continuous support rings are respectively installed. It differs in that:

- осевая высота разрезного уплотняющего кольца больше осевой высоты разрезного замыкающего кольца;- the axial height of the split sealing ring is greater than the axial height of the split closure ring;

- осевая высота второго неразрезного кольца больше осевой высоты первого неразрезного кольца.- the axial height of the second continuous ring is greater than the axial height of the first continuous ring.

Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «увеличение прочности сальникового уплотнения при высоких перепадах давления, действующих на уплотнительный элемент».The above essence is a set of essential features of the claimed technical solution, ensuring the achievement of the claimed technical result "increase the strength of the packing at high pressure drops acting on the sealing element".

В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.In special cases, it is permissible to carry out the technical solution as follows.

Замыкающее и уплотняющее кольца могут иметь разную конструкцию. При этом замыкающее кольцо может быть разрезано на две части, а уплотняющее кольцо разрезано на четыре части. Кроме того, замыкающее кольцо может быть разрезано на три части, а уплотняющее кольцо разрезано на шесть частей.The locking and sealing rings can have a different design. In this case, the locking ring can be cut into two parts, and the sealing ring is cut into four parts. In addition, the locking ring can be cut into three parts, and the sealing ring is cut into six parts.

Замыкающее и уплотняющее кольца могут иметь одинаковую конструкцию. При этом каждое замыкающее и уплотняющее кольцо может быть разрезано на четыре части. Кроме того, каждое замыкающее и уплотняющее кольцо может быть разрезано на шесть частей.The locking and sealing rings can be of the same design. In this case, each locking and sealing ring can be cut into four parts. In addition, each locking and sealing ring can be cut into six parts.

Авторами заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.The authors of the claimed technical solution made a prototype of this solution, the tests of which confirmed the achievement of the technical result.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На фигуре 1 показана схема уплотнительного элемента сальника штока, на фиг. 2 - выполнение замыкающего кольца по примеру 1, на фиг. 3 - выполнение уплотняющего кольца по примеру 1; на фиг. 4 - выполнение замыкающего кольца по примеру 2; на фиг. 5 - выполнение уплотняющего кольца по примеру 2; на фиг. 6 - разрез уплотнительного элемента по примеру 2.FIG. 1 shows a diagram of a sealing element of a stem seal, FIG. 2 - implementation of the locking ring according to example 1, in FIG. 3 - implementation of the sealing ring according to example 1; in FIG. 4 - implementation of the closing ring according to example 2; in FIG. 5 - implementation of the sealing ring according to example 2; in FIG. 6 is a sectional view of the sealing element of Example 2.

Осуществление технического решения.Implementation of a technical solution.

Уплотнительный элемент сальника штока (фиг. 1) содержит по крайней мере одну камеру (1), в которой размещены разрезное замыкающее кольцо (2), разрезное уплотняющее кольцо (3), первое неразрезное опорное кольцо (4), второе неразрезное опорное кольцо (5) и пружины (6).The sealing element of the stem seal (Fig. 1) contains at least one chamber (1), in which a split closing ring (2), a split sealing ring (3), a first continuous support ring (4), and a second continuous support ring (5) are placed ) and springs (6).

Замыкающее кольцо (2) установлено в камере (1) первым по ходу газа, а уплотняющее кольцо (3) установлено вторым по ходу газа. Разрезные кольца (2, 3) могут иметь разную или одинаковую конструкцию. При этом одинаковой конструкцией колец (2, 3) достигается большая герметичность. Необходимость в повышении герметичности возникает тогда, когда сжимаемый компрессором газ легкий, например, водород.The locking ring (2) is installed in the chamber (1) first along the gas, and the sealing ring (3) is installed second along the gas. Split rings (2, 3) can have different or the same design. In this case, the same design of the rings (2, 3) achieves greater tightness. The need for increased tightness occurs when the gas compressed by the compressor is light, such as hydrogen.

Уплотняющее кольцо (3) повернуто относительно замыкающего (2) таким образом, чтобы радиальные прорезы в них не совпадали. Замыкающее кольцо (2) не устраняет прохода газа в камеру и, будучи прижато давлением газа к уплотняющему кольцу (3), служит для того, чтобы перекрыть с торца прорезы уплотняющего кольца (3). Положение уплотняющего кольца (3) относительно замыкающего (2) фиксируется штифтом (не показано).The sealing ring (3) is rotated relative to the closing ring (2) so that the radial cuts in them do not coincide. The closing ring (2) does not prevent the passage of gas into the chamber and, being pressed by the gas pressure to the sealing ring (3), serves to block the cutouts of the sealing ring (3) from the end. The position of the sealing ring (3) relative to the locking ring (2) is fixed with a pin (not shown).

Части замыкающего и уплотняющего колец (2, 3) стянуты пружинами (6), производящими предварительное уплотнение между кольцом сальника и штоком.Parts of the locking and sealing rings (2, 3) are tightened by springs (6), which make preliminary sealing between the packing ring and the stem.

Замыкающее и уплотняющее кольца (2, 3) выполнены неметаллическими, из самосмазывающегося материала, например, на основе фторлона - 4.The closing and sealing rings (2, 3) are non-metallic, made of self-lubricating material, for example, based on fluorone-4.

Первое и второе неразрезные кольца (4, 5) установлены в расточках соответственно замыкающего и уплотняющего колец (2, 3) со стороны их наружных торцевых поверхностей. При этом первое и второе неразрезные кольца (4, 5) установлены по отношению к штоку с гарантированным зазором. Между наружными поверхностями первого и второго неразрезных колец (4, 5) и внутренними расточками замыкающего и уплотняющего колец (2, 3) после изготовления сальникового уплотнения предусматривается зазор, по величине меньший, чем зазор между неразрезными кольцами (4, 5) и штоком.The first and second continuous rings (4, 5) are installed in the bores of the closing and sealing rings (2, 3), respectively, from the side of their outer end surfaces. In this case, the first and second continuous rings (4, 5) are installed in relation to the stem with a guaranteed clearance. Between the outer surfaces of the first and second continuous rings (4, 5) and the internal bores of the closing and sealing rings (2, 3) after the manufacture of the packing, a gap is provided that is smaller than the gap between the continuous rings (4, 5) and the stem.

Неразрезные опорные кольца (4, 5) выполнены из материала, более прочного, чем материал замыкающего (2) и уплотняющего (3) колец. Для компрессоров без смазки, со смазкой и с ограниченной смазкой неразрезные кольца (4, 5) предпочтительно изготовлены из текстолита, в котором в качестве наполнителя используется шифон (текстолит Ш). Если сжимаемый в цилиндре газ влажный, то неразрезные кольца (4, 5) могут быть изготовлены из графелона-20. Если сжимаемый в цилиндре газ сухой, то неразрезные кольца (4, 5) могут быть изготовлены из графелона-25М. Для компрессоров со смазкой и с ограниченной смазкой для изготовления неразрезных колец (4, 5) можно применять нержавеющий металл, например, бронзу.Continuous support rings (4, 5) are made of a material that is more durable than the material of the closing (2) and sealing (3) rings. For compressors without lubrication, with lubrication and with limited lubrication, continuous rings (4, 5) are preferably made of PCB, in which chiffon (PCB W) is used as a filler. If the gas being compressed in the cylinder is wet, then continuous rings (4, 5) can be made of grafelon-20. If the gas compressed in the cylinder is dry, then continuous rings (4, 5) can be made of graphelon-25M. For compressors with grease and with limited grease, stainless steel, for example, bronze, can be used for the manufacture of continuous rings (4, 5).

При больших перепадах давления с целью увеличения прочности сальникового уплотнения, осевая высота разрезного уплотняющего кольца (3) больше осевой высоты разрезного замыкающего кольца (2). Соответственно осевая высота второго неразрезного кольца (5) больше осевой высоты первого неразрезного кольца (4).With large pressure drops in order to increase the strength of the packing, the axial height of the split sealing ring (3) is greater than the axial height of the split closure ring (2). Accordingly, the axial height of the second continuous ring (5) is greater than the axial height of the first continuous ring (4).

Примеры конкретного выполнения.Examples of specific performance.

Пример 1. Замыкающее кольцо (2) разрезано на две части (фиг. 2), а уплотняющее кольцо (3) разрезано на четыре части (фиг. 3). Разрез уплотнительного элемента сальника с такими кольцами показан на фиг. 1.Example 1. The locking ring (2) is cut into two parts (Fig. 2), and the sealing ring (3) is cut into four parts (Fig. 3). A section of a packing element with such rings is shown in FIG. one.

Пример 2. Замыкающее кольцо (2) разрезано на три части (фиг. 4), а уплотняющее кольцо (3) разрезано на шесть частей (фиг. 5). Разрез уплотнительного элемента сальника с такими кольцами показан на фиг. 6.Example 2. The locking ring (2) is cut into three parts (Fig. 4), and the sealing ring (3) is cut into six parts (Fig. 5). A section of a packing element with such rings is shown in FIG. 6.

Пример 3. Замыкающее и уплотняющее кольца (2, 3) имеют одинаковую конструкцию, и каждое из них разрезано на четыре части, как на фиг. 3.Example 3. The locking and sealing rings (2, 3) have the same design, and each of them is cut into four parts, as in FIG. 3.

Пример 4. Замыкающее и уплотняющее кольца (2, 3) имеют одинаковую конструкцию, и каждое из них разрезано на шесть частей, как на фиг. 5.Example 4. The locking and sealing rings (2, 3) have the same design, and each of them is cut into six parts, as in FIG. 5.

Пример 5. Если сжимаемый в цилиндре газ влажный, то замыкающее и уплотняющее кольца (2, 3) выполнены из флубона - 20.Example 5. If the gas compressed in the cylinder is wet, then the closing and sealing rings (2, 3) are made of flubon-20.

Пример 6. Если сжимаемый в цилиндре газ сухой, то замыкающее и уплотняющее кольца (2, 3) выполнены из флубона - ДМ - 2.Example 6. If the gas compressed in the cylinder is dry, then the closing and sealing rings (2, 3) are made of flubone - DM - 2.

Реализация заявляемого технического решения не ограничивается приведенными выше примерами.The implementation of the proposed technical solution is not limited to the above examples.

Описание работы.Work description.

Во время работы компрессора в полости камеры (1) давление газа приблизительно равно уплотняемому давлению. Поэтому замыкающее (2) и уплотняющее (3) кольца прижимаются перепадом давления в осевом направлении к торцевой поверхности корпуса следующей камеры, перекрывая радиальный зазор и предотвращая утечку газа по нему. Замыкающее (2) и уплотняющее (3) кольца под действием перепада давления прижимаются к штоку в радиальном направлении, перекрывая зазор вдоль штока и предотвращая утечку газа вдоль штока.During operation of the compressor in the chamber cavity (1), the gas pressure is approximately equal to the sealing pressure. Therefore, the closing (2) and sealing (3) rings are pressed axially by the differential pressure to the end surface of the housing of the next chamber, blocking the radial clearance and preventing gas leakage through it. The closing (2) and sealing (3) rings are pressed against the rod in the radial direction under the action of a differential pressure, blocking the gap along the rod and preventing gas leakage along the rod.

По мере приработки уплотняющего и замыкающего колец (2, 3) к штоку, зазор между ними и опорными кольцами (4, 5) ликвидируется. После этого уплотняющее и замыкающее кольца (2, 3) плотно охватывают неразрезные опорные кольца (4, 5) своими расточками. В результате этого не происходит дальнейшее прижатие уплотняющего и замыкающего колец (2, 3) к штоку. При этом уплотняющие качества сальникового уплотнения сохраняются.As the sealing and locking rings (2, 3) are run in to the stem, the gap between them and the support rings (4, 5) is eliminated. After that, the sealing and closing rings (2, 3) tightly surround the continuous support rings (4, 5) with their bores. As a result of this, there is no further pressing of the sealing and closing rings (2, 3) to the stem. At the same time, the sealing qualities of the packing are preserved.

В отличие от прототипа [2] при больших перепадах давления не происходит разрушения уплотняющего кольца (3), так как его ширина больше ширины замыкающего кольца (2).Unlike the prototype [2], at large pressure drops, the sealing ring (3) does not break, since its width is greater than the width of the closing ring (2).

Промышленная применимость.Industrial applicability.

Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом промышленном предприятии и найдет широкое применение в уплотнительной технике при герметизации цилиндра компрессора.The claimed technical solution is implemented using industrially produced devices and materials, can be manufactured at any industrial enterprise and will be widely used in sealing technology for sealing the compressor cylinder.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.INFORMATION SOURCES.

1. Сальник штока [Текст]: а.с. 985520 СССР: МКИ F16J 15/28 / В.И. Самоделкин, Н.С. Вулисанов, А.Д. Архипов, В.И. Кириченко, И.В. Бутвин. - №2963921/25-08; заявл. 25.07.80; опубл. 30.12.82, Бюл. №48.1. Stem seal [Text]: a.s. 985520 USSR: MKI F16J 15/28 / V.I. Samodelkin, N.S. Vulisanov, A.D. Arkhipov, V.I. Kirichenko, I.V. Butwin. - No. 2963921 / 25-08; declared 07/25/80; publ. 12/30/82, Bull. No. 48.

2. Исследование работы уплотнений штока поршневого компрессора [интернет-ресурс] / http://engineeringsystems.ru/trudi-mezhdunarodnoy-nauchno-tehnicheskoy-konferencii-po-kompressorostroyeniyu/analiz-raboti-shtoka.php, 15.01.2016, 15:33.2. Research on the operation of piston compressor rod seals [Internet resource] / http://engineeringsystems.ru/trudi-mezhdunarodnoy-nauchno-tehnicheskoy-konferencii-po-kompressorostroyeniyu/analiz-raboti-shtoka.php, 01/15/2016, 15: 33.

3. Френкель М.И. Поршневые компрессоры. Теория, конструкция и основы проектирования [Текст] / М.И. Френкель; 3-е изд. Ленинград, «Машиностроение», 1969 г. - 744 стр. + 3 вкладки. Табл. 78. Илл. 470.3. Frenkel M.I. Piston compressors. Theory, design and design basics [Text] / M.I. Frenkel; 3rd ed. Leningrad, "Engineering", 1969 - 744 pages + 3 tabs. Tab. 78. Fig. 470.

Claims

1. The sealing element of the stem seal, containing at least one chamber, in which non-metal split closing ring and sealing ring are placed, parts of which are pulled together by springs, while the first and second continuous are respectively installed in the bores of the closing and sealing rings from the side of their outer end surfaces support rings, characterized in that

the axial height of the split sealing ring is greater than the axial height of the split closure ring;

the axial height of the second continuous ring is greater than the axial height of the first continuous ring.

2. The element according to claim 1, characterized in that the locking and sealing rings have a different design.

3. The element according to claim 2, characterized in that the locking ring is cut into two parts, and the sealing ring is cut into four parts.

4. The element according to claim 2, characterized in that the locking ring is cut into three parts, and the sealing ring is cut into six parts.

5. The element according to claim 1, characterized in that the locking and sealing rings have the same design.

6. The element according to p. 5, characterized in that each locking and sealing ring is cut into four parts.

7. The element according to p. 5, characterized in that each locking and sealing ring is cut into six parts.