RU2016305C1

RU2016305C1 - Seal member

Info

Publication number: RU2016305C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Алексеев; В.С. Покусаев; О.В. Сутягин; В.М. Ярош
Original assignee: Научно-производственная коммерческая фирма "Пласт"
Priority date: 1991-04-16
Filing date: 1991-04-16
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: seal member in the form of a radially corrugated plate with sharp edges on free ends has sinusoidal-shaped corrugations. An antifriction low-modulus coating of (80-100)Ra width where Ra is the roughness coefficient of the plate surface (arithmetic mean of the profile deviation) is applied to the surface plate on both sides. EFFECT: reduced sealing force and improved reliability. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнительным устройствам скважинных геофизических приборов. The invention relates to a sealing technique, in particular to a sealing device for downhole geophysical instruments.

Известен уплотнительный элемент в виде гофрированной в радиальном направлении пластины с острыми кромками на свободных концах, врезающимися в уступы фланцев. Known sealing element in the form of a radially corrugated plate with sharp edges at the free ends, cutting into the ledges of the flanges.

Недостатком изобретения является высокое усилие герметизации, связанное с необходимостью значительной деформации уплотнительного элемента. The disadvantage of the invention is the high sealing force associated with the need for significant deformation of the sealing element.

Цель изобретения - снижение усилия герметизации и повышение надежности работы. The purpose of the invention is to reduce the sealing force and increase the reliability.

На чертеже изображено уплотнительное устройство с использованием уплотнительного элемента. The drawing shows a sealing device using a sealing element.

Устройство содержит уплотнительный элемент 1, состоящий из гофрированной пластины 2 и низкомодульного покрытия 3, нанесенного на нее с двух сторон, который размещен между фланцами 4 и 5, жестко соединенных с помощью болта 6, гайки 7, шайбы 8. Свободные концы пластины 2 заострены и контактируют с уступами фланцев 4 и 5. The device contains a sealing element 1, consisting of a corrugated plate 2 and a low-modulus coating 3 applied on it from two sides, which is placed between the flanges 4 and 5, rigidly connected with a bolt 6, nut 7, washer 8. The free ends of the plate 2 are pointed and in contact with the ledges of the flanges 4 and 5.

Уплотнительный элемент работает следующим образом. The sealing element operates as follows.

С помощью болтов 6, гаек 7, шайб 8 осуществляется затяжка фланцевого соединения с деформацией уплотнительного элемента 1. При этом в местах контакта уплотнительного элемента 1 с поверхностями фланцев 4 и 5 (как на максимумах синусоиды, так и на свободных концах гофрированной пластины 2) осуществляется герметизация неподвижного стока, образованного фланцами 4 и 5. Using bolts 6, nuts 7, washers 8, the flange connection is tightened with deformation of the sealing element 1. At the same time, at the contact points of the sealing element 1 with the surfaces of the flanges 4 and 5 (both at the maxima of the sinusoid and at the free ends of the corrugated plate 2), sealing a stationary drain formed by flanges 4 and 5.

Синусоидальная форма уплотнительного элемента 1 обеспечивает наиболее равномерно распределенное по нагрузке деформационное состояние. Это позволяет снизить усилие герметизации, повысить долговечность уплотнительного элемента и надежность его работы. За счет многократного контакта уплотнительного элемента 1 с поверхностями стыка создается многоступенчатая герметизация уплотнения. В случае, если в результате перепада температур или увеличения давления среды происходит разгерметизация первой ступени уплотнения, герметичность поддерживается последующими ступенями. При этом, чтобы обеспечить надежность уплотнения, количество ступеней, определяемое числом максимумов синусоиды, должно быть не меньше двух. С другой стороны, большее число максимумов приводит к увеличению геометрических размеров и усилия затяжки, при этом надежность уплотнения повышается незначительно. Кроме того, возрастает сложность изготовления такого уплотнительного элемента с правильной геометрической формой (возможно коробление, отклонение формы от синусоидальной и т.д.). The sinusoidal shape of the sealing element 1 provides the most uniformly distributed deformation state over the load. This reduces the sealing force, increase the durability of the sealing element and the reliability of its operation. Due to the repeated contact of the sealing element 1 with the surfaces of the joint, a multi-stage sealing of the seal is created. In the event that as a result of a temperature difference or an increase in the pressure of the medium, the first stage of sealing is depressurized, the tightness is maintained by the subsequent stages. Moreover, in order to ensure the reliability of compaction, the number of steps, determined by the number of maxima of the sinusoid, must be at least two. On the other hand, a larger number of maxima leads to an increase in geometric dimensions and tightening forces, while the reliability of the seal increases slightly. In addition, the complexity of manufacturing such a sealing element with the correct geometric shape (warpage, shape deviation from sinusoidal, etc.) is possible.

Оптимальная толщина низкомодульного покрытия, наносимого на гофрированную пластину для повышения герметичности уплотнения, облегчения сборки и увеличения надежности при эксплуатации, зависит от качества механической обработки уплотнительных поверхностей и составляет (80...100) R_a, где R_a - показатель шероховатости поверхности пластины (среднее арифметическое отклонение профиля).The optimal thickness of the low-modulus coating applied to the corrugated plate to increase the tightness of the seal, facilitate assembly and increase reliability during operation depends on the quality of machining of the sealing surfaces and is (80 ... 100) R _a , where R _a is the roughness index of the plate surface ( arithmetic mean deviation of the profile).

Если утечки в соединении при отсутствии покрытия Q_о, а при наличии покрытия Q_п, то отношение Q_п/Q_о при одинаковых размерах соединения и условиях эксплуатации зависит только от среднего зазора в соединении и относительной площади контакта, т.е.If the connection leaks in the absence of a coating Q _о , and in the presence of a coating Q _p , then the ratio Q _p / Q _о with the same dimensions of the connection and operating conditions depends only on the average clearance in the connection and the relative contact area, i.e.

=

·

, (1), (1) где h_п и h - зазор в соединении при наличии и отсутствии покрытия;
η_n и η- относительная площадь контакта при наличии и отсутствии покрытия.

=

·

, (1), (1) where h _p and h are the gap in the connection in the presence and absence of coverage;
η _n and η is the relative contact area in the presence and absence of coverage.

Покрытие приводит к резкому снижению утечки через соединение за счет снижения жесткостных свойств соединения, но начиная с толщин Δ_к≥ 100 R_a влияние толщины покрытия нивелируется. Это соответствует моменту, когда жесткостными свойствами подложки можно пренебречь.The coating leads to a sharp decrease in leakage through the joint due to a decrease in the stiffness of the joint, but starting from thicknesses Δ _to ≥ 100 R _{a the} influence of the coating thickness is leveled. This corresponds to the moment when the stiffness properties of the substrate can be neglected.

Для изготовления гофрированной пластины в зависимости от условий эксплуатации и типа уплотнительного устройства могут быть использованы различные материалы (как металлы, так и полимерные материалы, резины). Соотношение твердостей материалов гофрированной пластины и материалов уплотняемых деталей может быть как прямым (т.е. твердость гофрированной пластины больше твердости уплотняемых деталей), так и обратным. For the manufacture of a corrugated plate, depending on operating conditions and the type of sealing device, various materials can be used (both metals and polymeric materials, rubbers). The ratio of the hardnesses of the materials of the corrugated plate and the materials of the parts to be sealed can be either direct (i.e., the hardness of the corrugated plate is greater than the hardness of the parts to be sealed), and the opposite.

Устройство целесообразно использовать в экстремальных условиях, в том числе на больших глубинах при проведении геофизических исследований, при высоких температурах и больших амплитудах термоциклирования, в агрессивных средах, при высоких требованиях к долговечности. It is advisable to use the device in extreme conditions, including at great depths when conducting geophysical studies, at high temperatures and large amplitudes of thermal cycling, in aggressive environments, with high demands on durability.

Изобретение имеет следующие преимущества: возможность компенсации температурных деформаций уплотнения за счет наличия острых кромок на свободных концах гофрированной пластины; тепло- и агрессивностойкость уплотнительного элемента при использовании фторопласта в качества низкомодульного покрытия; широкий температурный интервал использования уплотнительного элемента (в том числе и при отрицательных температурах). The invention has the following advantages: the ability to compensate for thermal deformation of the seal due to the presence of sharp edges at the free ends of the corrugated plate; heat and aggressiveness of the sealing element when using fluoroplastic as a low-modulus coating; wide temperature range of use of the sealing element (including at negative temperatures).

Claims

1. SEALING ELEMENT, made in the form of a plate radially corrugated with sharp edges at the free ends, characterized in that the corrugations are made in a sinusoidal shape, and an antifriction low-modulus coating with a thickness of (80-100) R _{a is} applied on both sides of the plate, where R _a - an indicator of the surface roughness of the plate (arithmetic mean deviation of the profile).

2. The element according to claim 1, characterized in that the corrugations are made with two sine wave maxima, and the low-modulus coating is made of fluoroplastic.