RU2131074C1

RU2131074C1 - Seal of pair with reciprocating motion

Info

Publication number: RU2131074C1
Authority: RU
Inventors: А.П. Куршин; Б.Э. Канищев; А.А. Баранов
Original assignee: Центральный аэрогидродинамический институт им.проф.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1992-05-19
Filing date: 1992-05-19
Publication date: 1999-05-27

Abstract

FIELD: valves and piston pumps. SUBSTANCE: thin-walled casing made of antifriction material is placed between surface of one member of pair and proper surfaces of bushing and washers. Length of casing equals sum of lengths of bushing and washers. Bushing is located between washers. Anti-extrusion rings have triangular section and are placed on faces of washers along sealing periphery. Cylindrical surface of bushing has annular grooves which summary volume close to surface of bushing touching casing is less than volume of grooves near its opposite surface. Rings located on side of members of axial compression of seal are interjoined with mounting connectors. EFFECT: enhanced reliability of seal. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при конструировании устройств с взаимным возвратно-поступательным движением деталей, например вентилей или поршневых компрессоров. The invention relates to a sealing technique and can be used in the design of devices with reciprocal movement of parts, for example valves or reciprocating compressors.

Известно простое уплотнение пары с возвратно-поступательным движением, содержащее резиновую втулку и защитные шайбы, надежно функционирующие в гидросистемах с умеренным рабочим давлением [см. "Уплотнения и уплотнительная техника". Справочник., М., Машиностроение, 1986 г., с 160, рис. 4.12а]. A simple sealing of a reciprocating pair is known, containing a rubber sleeve and protective washers that operate reliably in hydraulic systems with moderate operating pressure [see "Seals and sealing technology." Handbook., M., Mechanical Engineering, 1986, with 160, Fig. 4.12a].

Однако при использовании в пневмосистемах с сухим трением элементов такое уплотнение имеет малый ресурс. Кроме того, при увеличении рабочего давления защитные шайбы недостаточно препятствуют экструзии резины в зазоры между ними и ответными элементами, что также резко снижает ресурс уплотнения. However, when used in pneumatic systems with dry friction elements such a seal has a small resource. In addition, with increasing operating pressure, the protective washers do not sufficiently prevent the extrusion of rubber into the gaps between them and the mating elements, which also sharply reduces the compaction life.

Известно принятое за прототип уплотнение пар с взаимным возвратно-поступательным движением, содержащее резиновую втулку, антиэкструзионные кольца, шайбы и элементы их осевого сжатия, обеспечивающие герметичность поршня мультипликатора при давлениях воздуха до 650 МПа [см. Куршин А.П., Гусева Л. В. Уплотнения штока мультипликатора давления. В сб. "Тезисы докладов III Всесоюзного научно-технического совещания по уплотнительной технике", Сумы, 1982, с. 153 - 154]. Known for the prototype is a pair of reciprocating reciprocating movements containing a rubber sleeve, anti-extrusion rings, washers and elements of their axial compression, ensuring the tightness of the multiplier piston at air pressures up to 650 MPa [see Kurshin A.P., Guseva L.V. Stem seals of the pressure multiplier. On Sat "Abstracts of the III All-Union scientific and technical meeting on sealing technology", Sumy, 1982, p. 153 - 154].

Однако такое уплотнение работоспособно только в комплексе с мощными элементами осевого сжатия, т.к. условием его герметичности является создание необходимых контактных напряжений между втулкой и ответными деталями до подачи рабочей среды. However, such a seal is operable only in combination with powerful axial compression elements, because The condition for its tightness is the creation of the necessary contact stresses between the sleeve and the mating parts before the supply of the working medium.

Известное уплотнение имеет малый ресурс при эксплуатации в газовой среде с высоким давлением, что связано как с фрикционным износом резины при сухом трении по стали, так и с выдавливанием резины в зазоры между антиэкструзионными кольцами и ответными деталями. The known seal has a small resource when operating in a high-pressure gas environment, which is associated both with frictional wear of rubber during dry friction on steel and with squeezing rubber into the gaps between the anti-extrusion rings and mating parts.

Задача изобретения состоит в увеличении ресурса уплотнения и упрощении его конструкции. The objective of the invention is to increase the life of the seal and simplify its design.

Технический результат достигается тем, что в уплотнении пары с возвратно-поступательным движением, содержащем резиновую втулку, антиэкструзионные кольца, шайбы и элементы их осевого сжатия, между поверхностью одного из элементов пары и ответными поверхностями втулки и шайб установлена тонкостенная гильза из антифрикционного материала, длина которой равна сумме длин втулки и шайб, при этом втулка размещена между шайбами, антиэкструзионные кольца выполнены треугольного сечения и расположены на торцах шайб по периферии уплотнения, причем на цилиндрических поверхностях втулки выполнены кольцевые проточки, суммарный объем которых у соприкасающейся с гильзой поверхности втулки меньше объема проточек у ее противоположной поверхности. The technical result is achieved by the fact that in the sealing of a pair with a reciprocating movement containing a rubber sleeve, anti-extrusion rings, washers and elements of their axial compression, a thin-walled sleeve of antifriction material is installed between the surface of one of the elements of the couple and the mating surfaces of the sleeve and washers, the length of which equal to the sum of the lengths of the sleeve and washers, while the sleeve is placed between the washers, the anti-extrusion rings are made of triangular section and are located on the ends of the washers along the periphery of the seal, m on cylindrical surfaces of the sleeve formed annular grooves, in which the total volume in contact with the sleeve surface of the sleeve is less than the volume of grooves in its opposite surfaces.

Возможно такое выполнение уплотнения, что антиэкструзионные кольца, расположенные со стороны элементов осевого сжатия уплотнения, скреплены между собой монтажными перемычками. It is possible to perform such a seal that anti-extrusion rings located on the side of the axial compression elements of the seal are fastened together by mounting jumpers.

На чертеже приведен разрез уплотнения. The drawing shows a section of the seal.

Уплотнение размещено в неподвижном корпусе 1 и служит для герметизации подвижного штока 2. Уплотнение состоит из резиновой втулки 3, шайб 4, 5, тонкостенной гильзы 6, антиэкструзионных колец 7, 8, 9 и может сжиматься в осевом направлении элементом 10. Втулка 3 и шайбы 4, 5, размещенные у ее торцов, охватывают тонкостенную гильзу 6 из антифрикционного материала, например фторопласта-4, в которую по скользящей посадке вставлен шток 2. При этом длина гильзы 6 равна сумме длин втулки 3 и шайб 4, 5. Шайбы 4, 5, изготовленные или из того же, что и гильза 6, материала, или металла, устанавливается в корпусе 1 и на гильзе 6 по скользящей посадке. Во втулке 3, размещенной в кольцевом зазоре между корпусом 1 и гильзой 6 по скользящей посадке или с небольшим натягом, выполнены кольцевые проточки 11, 12. При этом проточки 11 на прилегающей к гильзе 6 поверхности втулки 3 имеют меньший, чем проточки 12 на противоположной поверхности втулки, суммарный объем. Антиэкструзионные кольца 7, 8, 9 имеют треугольную форму и устанавливаются на торцах шайб 4, 5 у технологических зазоров 13, 14, 15 острыми кромками внутрь пакета уплотнения. Антиэкструзионные кольца 7, 8, 9 выполняют с минимально допустимой по соображениям прочности площадью поперечного сечения. В случае изготовления шайб 4, 5 из металла на них снимают фаски под кольца 7, 8, 9. Кольца 7, 8, 9 устанавливают на ответных элементах по скользящей посадке и изготавливают, например, из бронзы. Элемент 10 выполняют с возможностью его механической фиксации от перемещения под действием силы рабочего давления, например, с помощью упорной гайки 17. The seal is located in the fixed housing 1 and serves to seal the movable rod 2. The seal consists of a rubber sleeve 3, washers 4, 5, a thin-walled sleeve 6, anti-extrusion rings 7, 8, 9 and can be axially compressed by element 10. Sleeve 3 and washers 4, 5, placed at its ends, cover a thin-walled sleeve 6 of antifriction material, for example fluoroplast-4, into which a stem 2 is inserted along a sliding fit. In this case, the length of the sleeve 6 is equal to the sum of the lengths of the sleeve 3 and the washers 4, 5. Washers 4, 5, made of the same material as the sleeve 6, or metal, is installed in the housing 1 and on the sleeve 6 on a sliding fit. In the sleeve 3, located in the annular gap between the housing 1 and the sleeve 6 on a sliding fit or with a slight interference fit, the annular grooves 11, 12 are made. In this case, the grooves 11 on the surface of the sleeve 3 adjacent to the sleeve 6 are smaller than the grooves 12 on the opposite surface bushings, total volume. The anti-extrusion rings 7, 8, 9 have a triangular shape and are installed on the ends of the washers 4, 5 at the technological gaps 13, 14, 15 with sharp edges inside the seal package. Anti-extrusion rings 7, 8, 9 are performed with the minimum cross-sectional area for reasons of strength. In the case of manufacturing washers 4, 5 from metal, they are chamfered under the rings 7, 8, 9. Rings 7, 8, 9 are mounted on the counter elements in a sliding fit and are made, for example, of bronze. The element 10 is performed with the possibility of its mechanical fixation from movement under the action of a working pressure force, for example, using a thrust nut 17.

Возможно такое выполнение уплотнения, что антиэкструзионные кольца 8, 9, расположенные со стороны элемента 10 осевого сжатия, скрепляют монтажной перемычкой 16, имеющей незначительную механическую прочность. It is possible such a seal is made that the anti-extrusion rings 8, 9 located on the side of the axial compression element 10 are fastened with a mounting jumper 16 having little mechanical strength.

Уплотнение работает следующим образом. Sealing works as follows.

Перед подачей рабочего давления уплотнение через элемент 10 сжимают осевым усилием до ликвидации проточек 11, 12 в резиновой втулке 3. Необходимые для этого усилия создаются с помощью гайки 17 и имеют небольшую абсолютную величину. При этом часть объема пустот во втулке занимает материал частично деформирующейся гильзы 6. О достаточности нагружения уплотнения свидетельствует резкое возрастание усилия затяжки гайки 17. Затем в устройство подают рабочую среду под давлением P, которое, действуя на торец уплотнения со стороны шайбы 4, обеспечивает в резиновой втулке 3 необходимые для герметизации подвижного штока 2 напряжения. Before applying the working pressure, the seal through the element 10 is compressed by axial force until the grooves 11, 12 are eliminated in the rubber sleeve 3. The forces required for this are created using the nut 17 and have a small absolute value. In this case, part of the void volume in the sleeve is occupied by the material of the partially deformed sleeve 6. The adequacy of the loading of the seal is indicated by a sharp increase in the tightening force of the nut 17. Then, the medium is supplied under pressure P, which, acting on the end face of the seal from the side of the washer 4, provides in the rubber sleeve 3 necessary for sealing the movable rod 2 voltage.

Уплотнение не требует дополнительного подтягивания гайки 17 при фрикционном износе гильзы 6. В этом случае предварительная герметизация обеспечивается за счет развития втулки 3 и имеет место вплоть до полного износа гильзы или до такой степени ее выработки, при котором втулка 3 принимает в отсутствии рабочего давления свою первоначальную форму. До наступления описанного состояния за счет асимметрии конструкции и собственной жесткости резины контактные напряжения на поверхности втулки 3, соприкасающейся с гильзой 6, превышают такое на ее противоположной стороне и гарантируют надежную герметизацию уплотнения по поверхности подвижного штока 2. Наличие шайб 4, 5 и антиэкструзионных колец 7, 8, 9 с малой жесткостью исключает экструзию резины в зазоры 13, 14, 15 и предохраняет периферийные участки гильзы 6 от повышенного износа. Антиэкструзионные кольца 8, 9 могут быть скреплены монтажными перемычками, которые из-за своей малой механической прочности не препятствуют взаимному перемещению колец 8, 9 при работе уплотнения, но позволяют упростить его монтаж. The seal does not require additional tightening of the nut 17 during frictional wear of the sleeve 6. In this case, the preliminary sealing is ensured by the development of the sleeve 3 and takes place until the sleeve is completely worn out or to such an extent that its sleeve 3 takes its initial pressure in the absence of working pressure form. Prior to the onset of the described state, due to the asymmetry of the structure and intrinsic rigidity of the rubber, the contact stresses on the surface of the sleeve 3 in contact with the sleeve 6 exceed this on its opposite side and guarantee reliable sealing of the seal on the surface of the movable rod 2. The presence of washers 4, 5 and anti-extrusion rings 7 , 8, 9 with low rigidity eliminates the extrusion of rubber into the gaps 13, 14, 15 and protects the peripheral sections of the sleeve 6 from increased wear. The anti-extrusion rings 8, 9 can be fastened with mounting jumpers, which, due to their low mechanical strength, do not interfere with the mutual movement of the rings 8, 9 during the operation of the seal, but can simplify its installation.

Claims

1. The seal of the pair with reciprocating movement, containing a rubber sleeve, anti-extrusion rings, washers and elements of their axial compression, characterized in that between the surface of one of the elements of the pair and the mating surfaces of the sleeve and washers installed thin-walled sleeve of antifriction material, the length of which is equal to the sum of the lengths of the sleeve and washers, while the sleeve is placed between the washers, the anti-extrusion rings are made of triangular section and are located at the ends of the washers along the periphery of the seal, and on the cylindrical annular grooves are made on the surfaces of the sleeve, the total volume of which at the surface of the sleeve in contact with the sleeve is less than the volume of the grooves at its opposite surface.

2. The seal according to claim 1, characterized in that the extrusion rings located on the side of the axial compression elements of the seal are interconnected by mounting jumpers.