RU2062377C1

RU2062377C1 - Plunger sealing arrangement

Info

Publication number: RU2062377C1
Application number: RU93006322A
Authority: RU
Inventors: И.Б. Лифтман; Ю.И. Швейковский; В.Н. Колотыгин
Original assignee: Акционерное общество "Черногорнефть"
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering, sealing of plungers, rods and pistons. SUBSTANCE: plunger sealing arrangement has sealing rings 1 installed on resilient holder 2. Sealing rings are made springy, with concentric outer and inner surfaces. Extreme ring 9 at lower pressure side engages through side surface 10 with shoulder 11 of plunger body 3. Calibrated spring member 4 is installed at opposite side. Side surfaces 6 of rings 1 are mated through curvilinear surface with inner surface 7 of rings, thus forming spaces 8 between adjacent rings. Volume of these spaces exceeds volume of material of flexible holder 2 displaced by rings 1. EFFECT: enhanced reliability of sealing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при уплотнении плунжеров, штоков, поршней различных машин, в частности глубинных штанговых насосов. The invention relates to a sealing technique and can be used to seal plungers, rods, pistons of various machines, in particular deep-well rod pumps.

Известно уплотнение вала по а.с. SU N 1488642, кл F16 J 15/26, 1989, содержащее установленные в корпусе в упругой обойме притертые друг к другу кольца с эксцентричными отверстиями, при этом эксцентриситет отверстия каждого кольца относительно наружной сопряженной с обоймой его поверхности равен или превышает величину радиального перемещения поверхности вала под кольцами. It is known shaft seal by A.S. SU N 1488642, class F16 J 15/26, 1989, containing rings with eccentric holes mounted to the housing in an elastic cage, with the eccentricity of the holes of each ring relative to its outer mating surface with the cage equal to or greater than the radial displacement of the shaft surface under the rings.

Однако уплотнительное кольцо, выполненное с эксцентриситетом, при его поджиме упругой обоймой к уплотняемой поверхности контактирует с ней в одной точке, образуя переменный радиальный зазор по периметру кольца, который по мере износа кольца увеличивается, герметичность уплотнения при этом ухудшается. However, the o-ring made with eccentricity, when it is pressed by the elastic cage to the sealing surface, contacts it at one point, forming an alternating radial clearance around the perimeter of the ring, which increases as the ring wears, and the seal tightness deteriorates.

Кроме того, усилие поджима колец к уплотняемой поверхности и герметичность зависят в основном от свойств материала обоймы, которой может снизить свои упругие свойства при эксплуатации, например старение резины, что также отрицательно влияет на герметичность уплотнения. In addition, the force of pressing the rings to the sealing surface and the tightness depend mainly on the properties of the casing material, which can reduce its elastic properties during operation, for example, aging of rubber, which also negatively affects the tightness of the seal.

К тому же, поджим колец по боковым поверхностям осуществляется только упругой обоймой, усилие которой с потерей упругих характеристик материала обоймы будет не стабильным, что также приводит к ухудшению герметичности и надежности работы уплотнения плунжера. In addition, the pressing of the rings along the lateral surfaces is carried out only by an elastic cage, the force of which with the loss of elastic characteristics of the casing material will be unstable, which also leads to a deterioration in the tightness and reliability of the plunger seal.

Техническим результатом изобретения является повышение герметичности и надежности уплотнения. The technical result of the invention is to increase the tightness and reliability of the seal.

Технический результат достигается тем, что уплотнение плунжера, содержащее разрезные уплотнительные кольца, установленные на упругой обойме, снабжено тарированным пружинным элементом, установленным на плунжере со стороны высокого давления, уплотнительные кольца установлены с натягом на упругой обойме в виде пакета пружинных колец, контактирующих с тарированным пружинным элементом, при этом боковые поверхности колец сопряжены криволинейными поверхностями с внутренними поверхностями колец с образованием между соседними кольцами полостей, объем которых больше объема вытесняемого кольцами материала упругой обоймы. The technical result is achieved in that the plunger seal containing split sealing rings mounted on an elastic sleeve is provided with a calibrated spring element mounted on the plunger on the high pressure side, the sealing rings are tightened on an elastic sleeve in the form of a pack of spring rings in contact with a calibrated spring ring element, while the lateral surfaces of the rings are connected by curved surfaces with the inner surfaces of the rings with the formation between adjacent rings along awns whose amount is greater than the volume displaced by the elastic holder rings material.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено уплотнение плунжера в разрезе, на фиг. 2 узел I с фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a sectional view of a plunger seal, FIG. 2 node I of FIG. 1.

Уплотнение состоит из пакета притертых по боковой поверхности одинаковых пружинных разрезных уплотнительных колец 1, изготовленных из металла или заменяющих материалов, обладающих достаточной жесткостью, с концентричными наружной и внутренней поверхностями. The seal consists of a pack of identical spring split split rings 1, made of metal or substitute materials with sufficient rigidity, with concentric outer and inner surfaces.

Пакет колец установлен на обойму 2 из эластичного материала например, из резины, полиуретана и т.п. установленную на корпусе 3 плунжера. Для обеспечения герметичности разъемы сопрягаемых колец 1 установлены со смещением на 90 град. Для сжатия колец 1 предусмотрен тарированный пружинный элемент 4 с поджимной гайкой 5. Боковые поверхности 6 колец 1 сопряжены криволинейной поверхностью с внутренней поверхностью 7 колец 1, образуя полости 8. Крайнее кольцо 9 со стороны, нагруженной меньшим давлением, т.е. со стороны всасывающей полости, контактирует боковой поверхностью 10 с буртом 11 корпуса 3 плунжера. Плунжер установлен в цилиндре 12 насоса. The package of rings is mounted on a clip 2 made of an elastic material, for example, rubber, polyurethane, etc. mounted on the housing 3 of the plunger. To ensure tightness, the connectors of the mating rings 1 are installed with an offset of 90 degrees. To compress the rings 1, a calibrated spring element 4 with a compression nut 5 is provided. The lateral surfaces 6 of the rings 1 are connected by a curved surface with the inner surface 7 of the rings 1, forming cavities 8. The extreme ring 9 is on the side loaded with less pressure, i.e. from the side of the suction cavity, in contact with the side surface 10 with the shoulder 11 of the housing 3 of the plunger. The plunger is installed in the cylinder 12 of the pump.

Уплотнение работает следующим образом. В начальном положении перед сборкой плунжера с цилиндром насоса уплотнительные кольца 1 устанавливаются с небольшим натягом на обойме 2, сжатые с боков усилием, создаваемым пружинным элементом 4, при этом подбираются соответстующие количества колец для герметичного уплотнения поверхностей цилиндров 12 насоса и колец 1, чтобы предотвратить возможные при износе колец утечки рабочей среды. Sealing works as follows. In the initial position, before assembling the plunger with the pump cylinder, the sealing rings 1 are installed with a slight tightness on the cage 2, laterally compressed by the force created by the spring element 4, and the appropriate number of rings are selected for hermetically sealing the surfaces of the pump cylinders 12 and rings 1 to prevent possible when the wear rings of the fluid are worn.

Собранный плунжер с пакетом уплотнительных колец устанавливается в цилиндр 12 насоса с гарантированным натягом, происходит сжатие и равномерное прилегание их к поверхности цилиндра 12. Кольца внутренней поверхности плотно обжимают упругую обойму 2. При этом происходит перераспределение материала обоймы 2. Часть материала, находящегося в напряженном состоянии, вытесняется в полость 8, обеспечивая уплотнение по внутренним поверхностям колец 1. Вытесненный материал обоймы 2 образует в полостях 8 кольцевые выступы, играющие роль дополнительного амортизатора при работе плунжера. Объем полостей 8 выполнен заведомо большим объема вытесняемого материала обоймы, обеспечивая тем самым возможность свободного радиального перемещения колец при работе плунжера. The assembled plunger with a pack of o-rings is installed in the pump cylinder 12 with a guaranteed tightness, they are compressed and uniformly fit to the surface of the cylinder 12. The rings of the inner surface tightly compress the elastic sleeve 2. In this case, the material of the sleeve is redistributed 2. Part of the material in tension is extruded into the cavity 8, providing a seal on the inner surfaces of the rings 1. The extruded casing material 2 forms annular protrusions in the cavities 8, which play the role of additional of the shock absorber when the plunger. The volume of the cavities 8 is made known to be large in volume of the displaced material of the cage, thereby providing the possibility of free radial movement of the rings during the operation of the plunger.

При износе трущихся поверхностей колец 1 и цилиндра 12 за лет своих пружинных свойств кольца разжимаются, компенсируя износ, при этом предварительно сжатая обойма 2 за счет упругости материала сохраняет герметичность по внутренним поверхностям колец 1. Беззазорный контакт колец по их боковым поверхностям 6 осуществляется за счет подбора оптимального усилия тарированного пружинного элемента 4, при этом сжатие пакета колец 1 вдоль оси плунжера не препятствует деформации колец 1 в радиальном направлении под действием их пружинных свойств, осуществляя постоянный контакт колец с цилиндром 12 насоса. Так как крайнее кольцо 9 пакета контактирует с буртом 11 корпуса 3 плунжера со стороны, нагруженной меньшим давлением, то усилие, создаваемое рабочей средой на боковые поверхности колец 1, воспринимается буртом 11, а пружинный элемент 4 разгружается от этого усилия. When the friction surfaces of the rings 1 and cylinder 12 wear over the years of their spring properties, the rings expand, compensating for the wear, while the pre-compressed clip 2 due to the elasticity of the material maintains tightness on the inner surfaces of the rings 1. The gapless contact of the rings along their lateral surfaces 6 is achieved by selection the optimal force of the calibrated spring element 4, while the compression of the package of rings 1 along the axis of the plunger does not prevent the deformation of the rings 1 in the radial direction under the action of their spring properties, schestvlyaya constant contact with the rings 12 of the pump cylinder. Since the extreme ring 9 of the package is in contact with the shoulder 11 of the plunger body 3 from the side loaded with lower pressure, the force created by the working medium on the side surfaces of the rings 1 is perceived by the shoulder 11, and the spring element 4 is unloaded from this force.

При работе уплотнения радиальная деформация колец компенсирует износ и возможные биения, прогиб штока. During the operation of the seal, the radial deformation of the rings compensates for wear and possible runout, deflection of the rod.

Таким образом, постоянный беззазорный контакт уплотнительных колец с цилиндром, обоймой, а также между собой обеспечивает герметичность уплотнения, надежность работы уплотнения. Thus, the constant contactless contact of the sealing rings with the cylinder, the cage, as well as with each other, ensures the tightness of the seal, the reliability of the seal.

Claims

A plunger seal containing split sealing rings mounted on an elastic sleeve, characterized in that it is provided with a calibrated spring element mounted on the plunger on the high pressure side, the sealing rings are tightened on an elastic sleeve in the form of a pack of spring rings in contact with the calibrated spring element while the lateral surfaces of the rings are connected by curved surfaces with the inner surfaces of the rings with the formation of cavities between adjacent rings, the volume of which s greater than the volume displaced by the elastic holder rings material.