RU191263U1

RU191263U1 - HYDROCYLINDER PISTON

Info

Publication number: RU191263U1
Application number: RU2019104816U
Authority: RU
Inventors: Евгений Павлович Бутырский; Илья Сергеевич Толмачев; Андрей Рудольфович Сурягин
Original assignee: Публичное акционерное общество "Машиностроительный завод имени М.И. Калинина, г. Екатеринбург"
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2019-02-20
Publication date: 2019-07-31

Abstract

Поршень гидроцилиндра используется в гидроцилиндре, установленном в приводе штанговых скважинных насосов, и предназначен для использования в составе привода штангового скважинного насоса гидравлического для подъема и опускания плунжера скважинного насоса через колонну насосных штанг. Технической проблемой, решаемой предлагаемой полезной моделью, является недостаточная надежность уплотнения пары гильза-поршень. Указанная выше техническая проблема решается за счет создания поршня гидроцилиндра, состоящего из цилиндрообразного корпуса поршня с центральными установочным отверстием, установленных на нем уплотнительных элементов, двух направляющих колец из антифрикционного неметаллического материала, колец, размещенных с торцов из высокопрочного материала и закрепленных на штоке фиксирующим элементом, при этом уплотнительные элементы на наружной поверхности представляют собой комплект из двух эластичных колец разной твердости, установленных одно в другое и размещенных в кольцевой паз поршня. 5 з.п. ф-лы, 4 фиг.The piston of the hydraulic cylinder is used in the hydraulic cylinder installed in the drive of the sucker rod pumps, and is intended for use as a part of the drive of the sucker rod pump hydraulic for raising and lowering the plunger of the well pump through the column of sucker rods. The technical problem solved by the proposed utility model is the insufficient reliability of the seal pair of sleeve-piston. The technical problem mentioned above is solved by creating a piston for a hydraulic cylinder, consisting of a cylinder-shaped piston body with a central mounting hole, sealing elements installed on it, two guide rings made of non-friction non-metallic material, rings placed on the ends of high-strength material and fixed to the rod by a fixing element, while the sealing elements on the outer surface are a set of two elastic rings of different hardness, installed one another and arranged in a ring groove of the piston. 5 cp crystals, 4 FIG.

Description

Полезная модель может быть использована в гидравлических и пневматических машинах с возвратно-поступательным движением рабочего органа. В частности поршень используется в гидроцилиндре, установленном в приводе штанговых скважинных насосов, и предназначен для использования в составе привода штангового скважинного насоса гидравлического для подъема и опускания плунжера скважинного насоса через колонну насосных штанг.The utility model can be used in hydraulic and pneumatic machines with reciprocating movement of the working body. In particular, the piston is used in the hydraulic cylinder installed in the drive of sucker rod pumps, and is intended for use as a part of the drive of a sucker rod pump hydraulic for raising and lowering the plunger of the well pump through the string of sucker rods.

Ближайший аналог предлагаемого технического решения является поршень гидроцилиндра (Патент на изобретение 114350, дата приоритета 06.04.2011, МПК F16J 9/00), состоящий из корпуса поршня и установленных на нем уплотнительных элементов (манжет), при этом уплотнительные элементы изготовлены сменными, установлены встречно и выполнены из полиуретана марки СКУ-ПФЛ-100 по ТУ 38103137-78. Рабочие поверхности манжет имеют несколько уплотнительных треугольных поясов на наружной и внутренней посадочными расширяющимся коническим поверхностями глубиной 0,5 мм и торцевую конусную кольцевую канавку, под фиксирующие упоры, уплотнительные пояски манжет в сечении имеют треугольную форму с углом при вершине 90°, количество поясков равно трем, при этом расширяющиеся конические поверхности выполнены с наклоном образующей от 5° до 10°.The closest analogue of the proposed technical solution is the piston of the hydraulic cylinder (Patent for invention 114350, priority date 04/06/2011, IPC F16J 9/00), consisting of a piston body and sealing elements (cuffs) installed on it, while the sealing elements are made replaceable, installed counter- and made of polyurethane brand SKU-PFL-100 according to TU 38103137-78. The working surfaces of the cuffs have several sealing triangular belts on the outer and inner mounting expanding conical surfaces with a depth of 0.5 mm and an end conical annular groove under the fixing stops, the sealing cuffs in section are triangular in shape with an angle at the apex of 90 °, the number of bands is three while expanding conical surfaces are made with a slope of the generatrix from 5 ° to 10 °.

Недостатком известного технического решения является недостаточная надежность уплотнения пары гильза-поршень, не высокий ресурс уплотнительных элементов, повышенный износ гильзы гидроцилиндра.A disadvantage of the known technical solution is the lack of reliability of the seal pair of the sleeve-piston, not a high resource sealing elements, increased wear of the liner of the hydraulic cylinder.

Технической проблемой, не решаемой аналогом, является создание поршня с надежным уплотнением пары гильза-поршень.A technical problem that cannot be solved by an analogue is the creation of a piston with reliable sealing of a sleeve-piston pair.

Указанная выше техническая проблема решается созданием поршня гидроцилиндра, состоящего из корпуса поршня, выполненного в виде цилиндрообразного тела с центральным установочным отверстием, установленных на нем уплотнительных элементов, двух направляющих колец из антифрикционного неметаллического материала, а с торцов корпуса поршня размещены кольца из высокопрочного материала, закрепленные на штоке фиксирующим элементом, при этом уплотнительные элементы на наружной поверхности представляют собой комплект из двух эластичных колец: наружного и внутреннего, установленных одно в другое и размещенных в кольцевую канавку поршня, а твердость наружного кольца превосходит твердость внутреннего кольца.The technical problem mentioned above is solved by creating a hydraulic cylinder piston consisting of a piston body made in the form of a cylindrical body with a central mounting hole, sealing elements mounted on it, two guide rings made of antifriction non-metallic material, and rings made of high-strength material fixed from the ends of the piston body on the rod with a fixing element, while the sealing elements on the outer surface are a set of two elastic rings : external and internal, installed one into the other and placed in the annular groove of the piston, and the hardness of the outer ring exceeds the hardness of the inner ring.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является повышение надежности уплотнения пары гильза - поршень.The technical result of the proposed technical solution is to increase the reliability of the seal pair pair of sleeve - piston.

Изображения, раскрывающие суть предлагаемого технического решения показаны на следующих фигурах:Images that reveal the essence of the proposed technical solution are shown in the following figures:

Фиг. 1 - поршень гидроцилиндра в разрезе.FIG. 1 - sectional piston of a hydraulic cylinder.

Фиг. 2 - уплотнения поршня по наружной поверхности.FIG. 2 - piston seals on the outer surface.

Фиг. 3 - возможный вариант уплотнения поршня по наружной поверхности.FIG. 3 - a possible variant of the piston seal on the outer surface.

Фиг. 4 - уплотнение поршня по внутренней поверхности.FIG. 4 - piston seal on the inner surface.

Поршень гидроцилиндра, характеризующийся его большим ходом (6 метров), включает в себя корпус поршня 1, установленные на нем уплотнительные элементы 2, 3, 4, 5, два направляющих кольца 6 и два кольца 7, размещенные с торцов корпуса поршня 1. Корпус поршня 1 выполнен цилиндрообразным с центральным установочным отверстием, которое обеспечивает равномерное прожатие наружных уплотнительных колец 6 и повышает долговечность пары гильза - поршень 1. Внешняя поверхность поршня 1 содержит канавки 8. Уплотнительные элементы 2, 3, 4, 5 представляют собой кольца из эластичного материала, размещенные на наружной и внутренней поверхности поршня 1. Уплотнительные кольца 2, 3 размещены в канавке на наружной поверхности корпуса поршня 1 и представляют собой комплект из двух колец, при этом наружное кольцо 3 выполнено из более твердого износостойкого материала, чем кольцо 2, которое является более упругим, поперечное сечение внутреннего уплотнительного кольца 2 представляет собой круг, а наружного 3 - прямоугольник.The piston of the hydraulic cylinder, characterized by its large stroke (6 meters), includes a piston housing 1, sealing elements 2, 3, 4, 5 mounted on it, two guide rings 6 and two rings 7 located at the ends of the piston housing 1. Piston housing 1 is made cylindrical with a central mounting hole, which ensures uniform squeezing of the outer sealing rings 6 and increases the durability of the sleeve-piston pair 1. The outer surface of the piston 1 contains grooves 8. The sealing elements 2, 3, 4, 5 are rings of elastic material placed on the outer and inner surfaces of the piston 1. O-rings 2, 3 are placed in a groove on the outer surface of the piston housing 1 and are a set of two rings, while the outer ring 3 is made of a harder wear-resistant material than ring 2 , which is more resilient, the cross section of the inner o-ring 2 is a circle, and the outer 3 is a rectangle.

Поперечное сечение внутреннего кольца 2 может представлять собой круг с лыской по внутреннему диаметру, а поперечное сечение наружного кольца 3 может представлять собой четырехугольник с наружной стороной, имеющей зубчики, которые уменьшают трение между поршнем 1 и гильзой 9 путем уменьшения площади их соприкосновения, и внутренней выполненной по радиусу. Наличие зубчиков на наружной поверхности кольца 3 позволяет снизить гидродинамическое давление макрощелей и исключить деформацию уплотнителей.The cross section of the inner ring 2 can be a circle with a flat on the inner diameter, and the cross section of the outer ring 3 can be a quadrangle with the outer side having teeth, which reduce friction between the piston 1 and the sleeve 9 by reducing the area of contact, and the inner along the radius. The presence of teeth on the outer surface of the ring 3 allows you to reduce the hydrodynamic pressure of macrocells and to prevent deformation of the seals.

Уплотнительные элементы 4, 5, расположенные в канавке на внутренней поверхности, представляют собой две пары колец: одно - круглого, другое - прямоугольного сечения, кольцо 5 выполнено из более твердого антифрикционного материала.Sealing elements 4, 5 located in the groove on the inner surface are two pairs of rings: one is round, the other is of rectangular cross section, ring 5 is made of harder anti-friction material.

Применение направляющих колец 6 позволяет минимизировать перекосы оси поршня относительно оси гильзы 9 за счет максимального прожатия, при этом направляющие кольца 6 выполнены из антифрикционного материала, что снижает потери на трение и уменьшает износ гильзы гидроцилиндра. Направляющие кольца 6 могут быть выполнены из фторопласта. Кольца 7 закрепляются на штоке 10 фиксирующим элементом.The use of guide rings 6 minimizes the distortion of the axis of the piston relative to the axis of the sleeve 9 due to maximum compression, while the guide rings 6 are made of antifriction material, which reduces friction losses and reduces wear of the cylinder liner. Guide rings 6 may be made of fluoroplastic. The rings 7 are fixed to the rod 10 by a locking element.

Кольца 7, размещенные с торцов корпуса 1, выполнены из высокопрочного материала съемными, что увеличивает срок службы поршня 1 за счет отсутствия деформации торца поршня 1 (предотвращает увеличение диаметра поршня 1 и исключает эффект «расклепывания») при его ударе о торцевые поверхности гильзы 9 и возможности своевременной замены изношенных колец 7.The rings 7, placed from the ends of the housing 1, are made of high-strength material and are removable, which increases the service life of the piston 1 due to the absence of deformation of the end face of the piston 1 (prevents the increase in the diameter of the piston 1 and eliminates the effect of “riveting”) when it hits the end surfaces of the sleeve 9 and opportunities for timely replacement of worn rings 7.

Предложенная конструкция работает следующим образом. Поршень 1, жестко связанный со штоком 10, изначально находится в равновесии внутри гидроцилиндра. Для перемещения поршня 1 в одну полость цилиндра подводится рабочая жидкость, возникает перепад давлений, стремящийся переместить поршень 1 в сторону полости с меньшим давлением. Предлагаемая полезная модель, благодаря конструктивному исполнению уплотнений, позволяет обеспечить скорость передвижения штока выше, чем у известных аналогов до 0,8 м/с, при этом фактически не изнашивая поверхность гильзы гидроцилиндра, что обеспечивает значительный ресурс гидроцилиндра.The proposed design works as follows. The piston 1, rigidly connected to the rod 10, is initially in equilibrium inside the hydraulic cylinder. To move the piston 1, a working fluid is supplied into one cylinder cavity, a pressure differential occurs, which tends to move the piston 1 towards the cavity with a lower pressure. The proposed utility model, due to the design of the seals, allows for a rod movement speed higher than that of the known analogues up to 0.8 m / s, without actually wearing out the surface of the cylinder liner, which provides a significant resource for the hydraulic cylinder.

Твердое наружное кольцо 3 обеспечивает герметичность при высоких скоростях перемещения поршня 1 в течении всего ресурса. Внутреннее кольцо 2 обеспечивает необходимое поджатие наружного кольца 3. Начальное поджатие необходимо для обеспечения герметичности при низком давлении в полостях цилиндра. Упругость позволяет сохранить давление, оказываемое наружным кольцом 3 на гильзу 9, компенсирует неточности изготовления, тепловые расширения и т.д.A solid outer ring 3 provides tightness at high speeds of movement of the piston 1 throughout the life. The inner ring 2 provides the necessary compression of the outer ring 3. The initial compression is necessary to ensure tightness at low pressure in the cylinder cavities. Elasticity allows you to maintain the pressure exerted by the outer ring 3 on the sleeve 9, compensates for manufacturing inaccuracies, thermal expansion, etc.

Торцевые кольца 6 создают дополнительную защиту корпуса поршня 1 от последствий контакта (расклепа) поршня с корпусами гидроцилиндра при подходе к крайним положениям. Канавки 8 уменьшают трение при перемещении поршня 1 относительно гильзы цилиндра.End rings 6 create additional protection for the piston housing 1 from the effects of contact (riveting) of the piston with the cylinder bodies when approaching the extreme positions. The grooves 8 reduce friction when moving the piston 1 relative to the cylinder liner.

Claims

1. The piston of the hydraulic cylinder, consisting of a piston body, which is a cylindrical body with a central mounting hole, sealing elements placed on it, characterized in that it contains two guide rings of antifriction non-metallic material, rings of high strength material mounted on the piston are placed on the piston ends fixing element, while the sealing elements on the outer surface are a set of two elastic rings: outer and inner, installed nnyh one another and arranged in an annular groove of the piston, wherein the hardness of the outer ring exceeds the hardness of the inner ring.

2. The piston according to claim 1, characterized in that the sealing elements on the outer surface, which are a set of two rings: the outer and inner, have a cross section: the inner sealing ring is a circle, and the outer one is a rectangle.

3. The piston according to claim 1, characterized in that the sealing elements are installed on both the external and internal surfaces of the piston.

4. The piston according to claim 1, characterized in that the guide rings are made of fluoroplastic.

5. The piston according to claim 1, characterized in that the rings are a circle with a flat on the inside diameter, and the outside is a quadrangle with the outside having teeth and the inside made in radius.

6. The piston according to claim 1, characterized in that the sealing elements on the inner surface are two pairs of rings with a rectangular cross section, one of which is harder than the other.