RU2187728C2 - Seal for rod for high pressure - Google Patents
Seal for rod for high pressure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2187728C2 RU2187728C2 RU2000121397/06A RU2000121397A RU2187728C2 RU 2187728 C2 RU2187728 C2 RU 2187728C2 RU 2000121397/06 A RU2000121397/06 A RU 2000121397/06A RU 2000121397 A RU2000121397 A RU 2000121397A RU 2187728 C2 RU2187728 C2 RU 2187728C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- seal
- wire
- sealing element
- high pressure
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области уплотнительной техники, в частности к уплотнениям гидравлических машин с узлами возвратно-поступательного движения. The invention relates to the field of sealing technology, in particular to seals of hydraulic machines with nodes reciprocating motion.
Известно устройство уплотнения для штока возвратно-поступательного движения ("Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств" // Т.М. Башта / М.: Оборонгиз. 1961, с. 366-390, содержащее установленные в зазоре между цилиндром и штоком неподвижные направляющие, между которыми размещены опорное и распорное кольца с поджатым между ними пакетом уплотнительных колец шевронного типа. A known sealing device for the rod reciprocating movement ("Calculations and designs of aircraft hydraulic devices" // TM Bashta / M .: Oborongiz. 1961, S. 366-390, containing fixed guides installed in the gap between the cylinder and the rod, between which there are supporting and spacer rings with a pack of chevron type sealing rings pressed between them.
Опорные и распорные кольца выполняются обычно из металла и пластмасс, а уплотнительные кольца - из резины. Пакет, состоящий из шести-восьми уплотнительных колец, эффективно предотвращает утечку жидкости при давлениях до 40 МПа. При этом уплотнения обладают продолжительным сроком службы, обеспечивая при давлениях до 35 МПа срок службы до двух и более лет. Support and spacer rings are usually made of metal and plastic, and o-rings are made of rubber. A bag consisting of six to eight o-rings effectively prevents fluid leakage at pressures up to 40 MPa. At the same time, seals have a long service life, providing at pressures up to 35 MPa a service life of up to two or more years.
Недостатком такого устройства уплотнения подвижного штока является невозможность его применения при давлениях свыше 40 МПа в силу возникновения больших утечек рабочей жидкости и малого ресурса уплотнения за счет катастрофически высокой скорости износа уплотнительных колец. The disadvantage of such a device for sealing the movable rod is the impossibility of its use at pressures above 40 MPa due to the occurrence of large leaks of the working fluid and small resource of the seal due to the catastrophically high wear rate of the sealing rings.
Известно устройство уплотнения для штока возвратно-поступательного движения ("Гидравлические привода летательных аппаратов." // Т.М. Башта / Изд-во: "Машиностроение". М. , 1967 г. , с.430-431, содержащее цилиндр с подвижным штоком, на поверхности которого выполнены кольцевые канавки прямоугольного сечения. В кольцевые канавки штока установлены уплотнительные резиновые элементы с натягом по поверхности цилиндра, при этом между канавками штока выполнена система дренажных отверстий, обеспечивающих поджатие первого уплотнительного элемента жидкостью номинального рабочего давления в цилиндре, а внутренних уплотнительных элементов - давлением утечек жидкости через внешние уплотнения по поверхности цилиндра. A known sealing device for the stem of the reciprocating movement ("Hydraulic drive of aircraft." // TM Bashta / Publishing House: "Mechanical Engineering". M., 1967, p.430-431, containing a cylinder with a movable rod, on the surface of which annular grooves of rectangular cross-section are made.In the annular grooves of the rod are installed rubber sealing elements with an interference fit on the surface of the cylinder, while between the grooves of the rod there is a system of drainage holes that provide compression of the first sealing element of the fluid w nominal operating pressure in the cylinder, and the internal sealing elements - pressurized fluid leaks through the outer seal on the cylinder surface.
Опыт работы с подобными уплотнениями показал, что они надежно работают в цилиндрах диаметром до 150 мм и обеспечивают при давлениях до 50 МПа большой срок службы. Experience with such seals has shown that they work reliably in cylinders with a diameter of up to 150 mm and provide a long service life at pressures of up to 50 MPa.
Недостатки такого типа уплотнения следующие:
- невозможность его применения при давлениях свыше 50 МПа в силу возникновения больших утечек рабочей жидкости;
- существенный неравномерный износ уплотнительных элементов, приводящий к сокращению оптимального срока эксплуатации уплотнения без переборок.The disadvantages of this type of seal are as follows:
- the impossibility of its use at pressures above 50 MPa due to the occurrence of large leaks of the working fluid;
- significant uneven wear of the sealing elements, leading to a reduction in the optimal life of the seal without bulkheads.
Физической причиной повышенной скорости износа уплотнительных колец является хоть и меньший в сравнении с вышеописанной конструкцией уплотнения шевронного типа, но достаточно большой и неодинаковый перепад давления на каждом конкретном уплотнительном элементе. величина которого контролируется величиной течи через предшествующие уплотнительные элементы со стороны рабочего давления. The physical reason for the increased wear rate of the o-rings is the smaller and different pressure drop across each particular sealing element compared to the above-described design of the chevron-type seals. the magnitude of which is controlled by the magnitude of the leak through the previous sealing elements from the working pressure.
В качестве прототипа выбрано известное уплотнение штока для высокого давления возвратно-поступательного движения, содержащее установленные в зазоре между цилиндром и штоком неподвижные направляющие с размещенными между ними металлическими обоймами, в камерах которых установлены плоские уплотнительные элементы прямоугольного сечения, контактирующие со штоком. Камеры обойм перепускными отверстиями соединены между собой и с внешней средой со стороны, противоположной рабочему давлению (Войцеховский Б.В., Кувшинов В.А. / Новый тип уплотнения сверхвысоких гидравлических давлений. // В сб. статей - "Динамика сплошной среды". Выпуск IX. АН СССР. Сибирское отделение. Институт гидравлики. Новосибирск. 1971 г., с.34-44). As a prototype, the well-known rod seal for high pressure reciprocating motion is selected, which contains fixed guides installed in the gap between the cylinder and the rod with metal cages placed between them, in the chambers of which there are flat sealing elements of rectangular cross section in contact with the rod. The cage chambers bypass holes are connected to each other and to the external environment from the side opposite to the working pressure (Voitsekhovsky B.V., Kuvshinov V.A. / A new type of sealing of ultrahigh hydraulic pressures. // In the collection of articles - "Continuous fluid dynamics". Issue IX. USSR Academy of Sciences. Siberian Branch. Institute of Hydraulics. Novosibirsk. 1971, p. 34-44).
Устройство, взятое за прототип, защищено а.с. 206959, МПК F 16 j, опубл. -1967 г. The device taken as a prototype is protected by A.S. 206959, IPC F 16 j, publ. 1967
Опыт эксплуатации этой конструкции уплотнения штока для высокого давления в составе гидротрансформаторов воды показал, что она надежно работает при давлении 300 МПа и не требует переборок при общем ресурсе до 1000 часов. The operating experience of this high-pressure stem seal design in the composition of water torque converters has shown that it works reliably at a pressure of 300 MPa and does not require bulkheads with a total life of up to 1000 hours.
Причина столь высокой надежности уплотнительных элементов объясняется малой скоростью их износа, который, в свою очередь, непосредственно, зависит от величины давления на каждом из них. The reason for such a high reliability of the sealing elements is explained by the low rate of wear, which, in turn, directly depends on the pressure on each of them.
В описываемом устройстве через перепускные отверстия специально предусматривается небольшая утечка жидкости во внешнюю среду При этом очевидно, что при установившемся режиме течения жидкости и одинаковых отверстиях во всех кольцевых обоймах давление несжимаемой жидкости равномерно распределяется между уплотнительными элементами и перепад его на каждом отверстии будет:
ΔP = P0/n,
где Р0 - давление в цилиндре;
n - число уплотняющих элементов в комплекте.In the described device, small leakage of fluid into the environment is specially provided through the bypass holes. It is obvious that with a steady flow of fluid and the same holes in all annular cages, the pressure of the incompressible fluid is evenly distributed between the sealing elements and its differential at each hole will be:
ΔP = P 0 / n,
where P 0 is the pressure in the cylinder;
n is the number of sealing elements in the kit.
То есть в данной конструкции реализована идея "делителя давления". That is, in this design the idea of a "pressure divider" is implemented.
При нестационарном течении и при учете сжимаемости жидкости решают задачу обеспечения минимальных отклонений действительных ΔP от рассчитанных по формуле путем подбора оптимальных сечений перепускных отверстий. With an unsteady flow and taking into account the compressibility of the liquid, they solve the problem of ensuring minimum deviations of the actual ΔP from those calculated by the formula by selecting the optimal cross sections of the bypass holes.
Недостатком описываемой конструкции уплотнения штока для высокого давления, несмотря на все принятые меры, является факт того, что интенсивнее остальных изнашивается первый со стороны высокого давления уплотнительный элемент. При этом пока первый элемент не износится до предела и не выйдет из строя, износ второго элемента значительно меньше, чем первого, а износ всех остальных элементов, начиная с третьего - вообще незначительный и за 800 часов эксплуатации достигает ~75% для первого элемента, ~30% для второго, ~ 10% для третьего и ~5% для всех остальных. The disadvantage of the described design of the rod seal for high pressure, despite all the measures taken, is the fact that the first sealing element on the high pressure side wears out more intensively than the others. In this case, until the first element is worn to the limit and does not fail, the wear of the second element is much less than the first, and the wear of all other elements, starting from the third, is generally insignificant and reaches ~ 75% for the first element over 800 hours of operation, ~ 30% for the second, ~ 10% for the third and ~ 5% for all others.
Из сказанного видно, что первые уплотнительные элементы изнашиваются более интенсивно за счет действия на них больших перепадов давления в начале рабочего хода штока. It can be seen from the foregoing that the first sealing elements wear out more intensively due to the action of large pressure drops on them at the beginning of the stroke of the rod.
Если учесть, что первый уплотнитель полностью изнашивается за 1000 часов работы, то комплект уплотняющих элементов способен проработать без замены несколько тысяч часов. Given that the first seal completely wears out after 1000 hours of operation, a set of sealing elements can work several thousand hours without replacement.
Причиной вышесказанного является сам механизм деформирования уплотнительного элемента в известной конструкции, где реализуется принцип "делителя давления". The reason for the above is the very mechanism of deformation of the sealing element in a known design, where the principle of "pressure divider" is implemented.
После того, как изнашивается предварительный натяг, между уплотнителями и штоком появляется утечка, в результате чего большее со стороны наружного диаметра уплотнителя статическое давление жидкости, обжимая уплотнитель, вызывает пластическое течение его материала от периферии к центру, устраняя появившийся зазор. При этом толщина уплотнителя не меняется, а материал уплотнителя, по-прежнему, обладает определенными упругими свойствами, что обеспечивает ему способность нести нагрузку, не выдавливаясь в уплотнительный зазор под действием малого перепада давления ΔP = P0/n.
Таким образом, изнашивающийся материал уплотнителя на его внутренней поверхности пополняется за счет перетекания материала из наружных слоев. При этом уплотнитель, с уменьшившейся высотой профиля, продолжает нормально работать. Уплотнитель выходит из строя только тогда, когда высота профиля его становится настолько малой, что он разрывается.After the preload wears out, a leak appears between the seals and the stem, as a result of which the greater static pressure of the liquid from the outer diameter of the seal, compressing the seal, causes plastic flow of its material from the periphery to the center, eliminating the gap that has appeared. In this case, the thickness of the seal does not change, and the seal material, as before, has certain elastic properties, which provides it with the ability to bear the load without being squeezed out into the sealing gap under the influence of a small pressure drop ΔP = P 0 / n.
Thus, the wear material of the seal on its inner surface is replenished by the flow of material from the outer layers. At the same time, the sealant, with a reduced profile height, continues to work normally. The sealant fails only when the height of its profile becomes so small that it breaks.
Задачей изобретения является повышение допустимого уровня номинального рабочего давления в цилиндре при сохранении больших времен эксплуатации устройства до его первой переборки. The objective of the invention is to increase the permissible level of nominal working pressure in the cylinder while maintaining long operating times of the device until its first bulkhead.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, характеризуется допустимой величиной рабочего давления жидкости в цилиндре до 800 МПа при ресурсе устройства до его первой переборки не менее 4000 часов (прогноз методом экспертных оценок). The technical result achieved using the present invention is characterized by an allowable value of the working fluid pressure in the cylinder of up to 800 MPa with a device resource before its first bulkhead of at least 4000 hours (forecast by expert estimates).
Указанный выше технический результат достигается тем, что в известном устройстве уплотнения штока для высокого давления, содержащем установленные в зазоре между цилиндром и штоком неподвижные направляющие с размещенными между ними обоймами, в камерах которых установлены уплотнительные элементы, контактирующие со штоком, при этом камеры обойм соединены между собой перепускными отверстиями, согласно изобретению, как минимум, первый со стороны рабочего давления уплотнительный элемент содержит непрерывную витую хаотично переплетенную прессованную проволоку из высокоэнтальпийного металла. The above technical result is achieved by the fact that in the known device for sealing the rod for high pressure, containing fixed guides installed in the gap between the cylinder and the rod with cages placed between them, in the chambers of which are installed sealing elements in contact with the rod, while the cage chambers are connected between a bypass hole, according to the invention, at least the first sealing element on the operating pressure side contains a continuous twisted randomly interlaced extruded wire made of high enthalpy metal.
Согласно изобретению твердость поверхности проволоки меньше твердости поверхности штока; диаметр проволоки превышает величину зазора между обоймами и штоком; объемное содержание проволоки из высокоэнтальпийного металла уменьшается в каждом последующем уплотнительном элементе по ходу перетекания жидкости; на входе жидкости в уплотнение установлен фильтр с тонкостью очистки меньшей наименьшего из сечений перепускных отверстий. According to the invention, the hardness of the surface of the wire is less than the hardness of the surface of the rod; the diameter of the wire exceeds the gap between the clips and the rod; the volumetric content of the high-enthalpy metal wire decreases in each subsequent sealing element along the fluid flow; at the fluid inlet to the seal, a filter is installed with a fineness of cleaning of the smaller of the smallest cross-sections of the bypass holes.
Установка в зазоре между цилиндром и штоком неподвижных направляющих с размещенными между ними обоймами, в камерах которых установлены уплотнительные элементы, контактирующие со штоком, приводит к такому первичному техническому эффекту, как обеспечение герметичности подвижного штока с механизмом его функционирования по типу шевронного уплотнения, описанного выше, в котором уплотнение осуществляется за счет механического поджатия кромок уплотнителя к штоку. The installation in the gap between the cylinder and the rod of fixed guides with cages placed between them, in the chambers of which are installed sealing elements in contact with the rod, leads to such a primary technical effect as ensuring the tightness of the movable rod with its mechanism of operation like the chevron seal described above, in which the seal is carried out by mechanically pressing the edges of the seal to the stem.
Соединение камер обойм перепускными отверстиями обеспечивает такой первичный технический эффект, как реализацию примерно равных по величине давлений рабочей жидкости на каждом уплотнительном элементе, то есть обеспечивается реализация устройства, функционирующего на принципе "делителя давления", предусматривающего некоторую утечку рабочей жидкости во внешнюю среду через специальное отверстие, что, в конечном итоге, и обеспечивает высокий допустимый уровень рабочего давления в цилиндре до 500 МПа при достаточно большом ресурсе уплотнения. The connection of the cage chambers bypass holes provides such a primary technical effect as the implementation of approximately equal in magnitude of the pressure of the working fluid on each sealing element, that is, the implementation of a device operating on the principle of a “pressure divider” is provided, which provides for some leakage of the working fluid into the external environment through a special hole which, ultimately, provides a high acceptable level of working pressure in the cylinder up to 500 MPa with a sufficiently large seal life Eden.
Введение, как минимум, в первый со стороны рабочего давления уплотнительный элемент непрерывной витой хаотично переплетенной прессованной проволоки обеспечивает такой первичный технический эффект, как увеличение упругих свойств и характеристик механических свойств уплотнительного элемента. Однако введение такого уплотнительного элемента в состав устройства именно типа "делитель давления" вызывает такой сверхсуммарный технический эффект, как увеличение гидравлического сопротивления перетеканию неметаллического материала уплотнителя, размещенного в его межпрволочном пространстве, что, в конечном итоге, приводит к уменьшению износа данного уплотнительного элемента в условиях воздействия на него повышенного давления, всегда действующего на первый со стороны рабочего давления уплотнительный элемент. The introduction of at least the first from the operating pressure side of the sealing element of a continuous twisted randomly interlaced pressed wire provides such a primary technical effect as increasing the elastic properties and mechanical properties of the sealing element. However, the introduction of such a sealing element into the composition of the device specifically of the “pressure divider” type causes such an overtotal technical effect as an increase in hydraulic resistance to overflow of the non-metallic material of the seal placed in its inter-wire space, which ultimately leads to a decrease in the wear of this sealing element under conditions the impact on it of high pressure, always acting on the first sealing element on the side of the working pressure.
Применение подобного уплотнительного элемента на первой и второй позициях известного "делителя давления" приведет, по мнению авторов, к существенному увеличению времени безотказной работы уплотнения штока при рабочем давлении жидкости до 500 МПа, а последовательное размещение их в следующих позициях пакета обеспечит возможность увеличения уровня рабочего давления до ~ 800 МПа при сохранении достаточно высокого ресурса исходной конструкции уплотнения штока. The use of such a sealing element in the first and second positions of the well-known "pressure divider" will lead, in the authors' opinion, to a significant increase in the stem seal uptime at a working fluid pressure of up to 500 MPa, and their subsequent placement in the following positions of the packet will provide an opportunity to increase the working pressure up to ~ 800 MPa while maintaining a sufficiently high resource of the original design of the stem seal.
Выполнение проволоки из высокоэнтальпийного металла приводит к такому техническому эффекту, как быстрое рассеивание тепла из зоны трения в тело уплотнительного элемента, что, в свою очередь, пластифицирует неметаллический материал уплотнительного элемента и обеспечивает такой сверхсуммарный технический эффект, как непрерывную сплошность перетекающего от периферии к центру неметаллического материала в межпроволочном пространстве уплотнителя, а значит и герметичность штока при высоких рабочих давлениях в цилиндре. The implementation of a high-enthalpy metal wire leads to such a technical effect as rapid heat dissipation from the friction zone to the body of the sealing element, which, in turn, plasticizes the non-metallic material of the sealing element and provides such a super-total technical effect as continuous continuity flowing from the periphery to the center of the non-metallic material in the interwire space of the sealant, and hence the tightness of the rod at high working pressures in the cylinder.
Выполнение твердости поверхности проволоки меньше твердости поверхности штока обеспечивает такой первичный технический эффект, как износ проволоки, а не штока, что и реализует повышенный ресурс штока. Performing a hardness of the surface of the wire less than the hardness of the surface of the rod provides such a primary technical effect as wear of the wire, not the rod, which realizes an increased resource of the rod.
При этом непрерывность витой проволоки совместно с ее хаотичностью переплетения после прессования обеспечивает такой сверхсуммарный технический эффект, как невозможность образования в зоне трения мелкокусочных фрагментов проволоки (могущих заклинить подвижное соединение) даже после появления множественных концов проволоки в зоне трения штока и уплотнительного элемента, так как каждый из них имеет "петлю", хаотично переплетенную с множеством подобных "петель" по всему объему уплотнительного элемента, что и обеспечивает работу этого технического эффекта на увеличение ресурса устройства
Уменьшение объемного содержания проволоки из высокоэнтальпийного металла в каждом последующем уплотнительном элементе по ходу перетекания жидкости обеспечивает такой первичный технический эффект, как равномерность износа всего пакета уплотнительных элементов, а само наличие проволоки во всем пакете увеличивает номинальную величину рабочего давления жидкости в цилиндре (допустима большая величина ΔP за счет увеличенного гидравлического сопротивления перетеканию неметаллического материала уплотнителя).In this case, the continuity of the twisted wire together with its randomness of interweaving after pressing provides such a super-total technical effect as the impossibility of the formation of small-focus wire fragments (capable of jamming the movable joint) in the friction zone even after the appearance of multiple ends of the wire in the friction zone of the rod and the sealing element, since each one of them has a “loop” randomly interwoven with many similar “loops” throughout the volume of the sealing element, which ensures the operation of this technical effect on increasing the resource of the device
The decrease in the volume content of high-enthalpy metal wire in each subsequent sealing element along the fluid flow provides such a primary technical effect as uniform wear of the entire package of sealing elements, and the presence of the wire in the entire package increases the nominal value of the working fluid pressure in the cylinder (a large value of ΔP due to the increased hydraulic resistance to overflow of non-metallic material of the sealant).
Установка на входе жидкости в уплотнение фильтра с тонкостью очистки меньшей наименьшего из сечений перепускных отверстий обеспечивает такой первичный технический эффект, как очистку рабочей жидкости от твердых примесей (размер которых способен "забить" перепускные отверстия "делителя давления"), что и увеличивает ресурс работы устройства. The installation at the fluid inlet of the filter seal with the fineness of cleaning the smallest smallest cross-section of the bypass holes provides such a primary technical effect as cleaning the working fluid from solid impurities (the size of which is able to "clog" the bypass holes of the "pressure divider"), which increases the life of the device .
Превышение диаметра проволоки величины диаметрального зазора между обоймами и штоком приводит к такому первичному техническому эффекту, как затруднение "затягиванию" проволоки в зазор между подвижным штоком и обоймами. Exceeding the diameter of the wire the magnitude of the diametrical gap between the clips and the rod leads to such a primary technical effect as the difficulty of "pulling" the wire into the gap between the movable rod and the clips.
Анализ причинно-следственных связей вышеописанных технических эффектов показывает, что лишь их органическое единство обеспечивает решение поставленной задачи - возможность увеличения номинальной величины рабочего давления в цилиндре при сохранении достаточно высокого ресурса устройства до его первой переборки. Так как лишь единство такого технического эффекта, как "увеличение гидравлического сопротивления перетеканию неметаллического материала в межпроволочном пространстве уплотнительного элемента" (признак содержания, как минимум в первом со стороны рабочего давления уплотнительном элементе непрерывной витой хаотично переплетенной прессованной проволоки) в совокупности с "непрерывной сплошностью перетекающего от периферии к центру неметаллического материала уплотнительного элемента" (признак высокоэнтальпийности металла проволоки), является необходимой и достаточной суммой технических эффектов, обеспечивающих поставленную задачу. An analysis of the cause-effect relationships of the above technical effects shows that only their organic unity provides a solution to the problem - the ability to increase the nominal value of the working pressure in the cylinder while maintaining a sufficiently high resource of the device until its first reassembly. Since there is only the unity of such a technical effect as "an increase in hydraulic resistance to the flow of non-metallic material in the interwire space of the sealing element" (a sign of the content, at least in the first sealing side of the sealing element of a continuous twisted randomly interlaced pressed wire) in combination with a "continuous continuity of flowing from the periphery to the center of the non-metallic material of the sealing element "(a sign of highly enthalpy metal wire), is a necessary and sufficient amount of technical effects that ensure the task.
Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1 и 2, на которых представлена схема устройства уплотнения штока для высокого давления, где:
1 - цилиндр;
2 - шток;
3, 4 - неподвижные направляющие;
5 - пакет обойм;
6 - камеры обойм 5;
7 - кольцевые эластичные уплотнительные элементы;
8 - перепускные отверстия;
9 - высокоэнтальпийная проволока в виде непрерывной нити;
10 - неметаллический материал уплотнительного элемента;
11 - фильтр рабочей жидкости.The invention is illustrated in FIG. 1 and 2, which shows a diagram of a rod sealing device for high pressure, where:
1 - cylinder;
2 - stock;
3, 4 - fixed guides;
5 - a package of clips;
6 -
7 - ring elastic sealing elements;
8 - bypass holes;
9 - high enthalpy wire in the form of a continuous thread;
10 - non-metallic material of the sealing element;
11 - filter of the working fluid.
Уплотнение штока для высокого давления содержит цилиндр 1 и шток 2 возвратно-поступательного движения. В зазоре между цилиндром 1 и штоком 2 установлены неподвижные направляющие 3 и 4, между которыми размещен пакет кольцевых обойм 5. The stem seal for high pressure includes a cylinder 1 and a rod 2 of the reciprocating motion. In the gap between the cylinder 1 and the rod 2, fixed guides 3 and 4 are installed, between which a packet of
В обоймах 5 выполнены кольцевые камеры 6, в которых размещены кольцевые уплотнительные элементы 7, при этом шток 2 установлен в неподвижных направляющих 3 и 4 с диаметральным зазором до 0,10 мм, а эластичные уплотнительные элементы упруго и беззазорно контактируют со штоком 2. Кольцевые камеры 6 обойм 5 соединены между собой и с внешней средой системой последовательных перепускных отверстий 8 разных диаметров. Как минимум, первый со стороны рабочего давления эластичный уплотнительный элемент 7 содержит непрерывную витую хаотично переплетенную прессованную проволоку из высокоэнтальпийного металла. In the
Неметаллический материал 10 уплотнительного элемента 7 выполнен из полихлорвинила, обладающего, как показал опыт, минимальным коэффициентом трения со сталью в условиях работы в составе уплотнения типа "делитель давления", равным 0,08. The
Твердость поверхности проволоки 9 меньше твердости поверхности штока 2, что обеспечивает износ уплотнительного элемента 7, а не штока 2. The hardness of the surface of the
Диаметр проволоки 9 превышает величину диаметрального зазора между обоймами 5 и штоком 2, и составляет ~0,15 мм. Объемное содержание проволоки 9 уменьшается в каждом последующем уплотнительном элементе 7 по ходу перетекания жидкости через отверстия 8 в зависимости от номинальной величины рабочего давления в цилиндре и величины реализующегося давления на каждом из них. На входе жидкости в уплотнение установлен фильтр 11 с тонкостью очистки меньшей наименьшего из сечений перепускных отверстий, обеспечивающий проходимость жидкости в уплотнении. The diameter of the
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
При возвратно-поступательном движении штока 2 в цилиндре 1 и появлении в нем номинальной величины рабочего давления Р0 рабочая жидкость, фильтруясь на фильтре 11, поступает через последовательный ряд перепускных отверстий 8 в кольцевые камеры 6 обойм 5, в которых размещены эластичные уплотнительные элементы 7.When the reciprocating movement of the rod 2 in the cylinder 1 and the nominal value of the working pressure P 0 appears in it, the working fluid, filtered on the filter 11, enters through the consecutive row of bypass holes 8 into the
Очевидно, что при установившемся режиме течения (при постоянной скорости перемещения штока 2) и одинаковых отверстиях во всех камерах 6 "делителя" давление несжимаемой жидкости равномерно распределяется между обоймами 5 и перепад его ΔP на каждом отверстии одинаков и зависит только от абсолютной величины Р0 и числа обойм 5.Obviously, with a steady flow mode (at a constant speed of movement of the rod 2) and the same holes in all
В каждой обойме 5 открытые плоскости уплотнительных элементов 7 подвергаются обжимающему воздействию давления жидкости величиной ΔP, под действием которого неметаллический материал 10 начинает течь от периферии к центру, устраняя появившийся зазор после того, как изнашивается предварительный сборочный натяг. При этом толщина материала 10 в составе уплотнительного элемента 7 не меняется. Материал 10 уплотнительного элемента 7 с уменьшившейся высотой профиля продолжает нормально работать. В конце ресурсного срока эксплуатации уплотнения высота профиля его неметаллического материала 10 становится настолько малой, что он разрывается. In each
Непрерывная витая хаотично переплетенная прессованная проволока 9 из высокоэнтальпийного металла, например из бронзы, содержащаяся в уплотнительном элементе 7, увеличивает на расчетную величину, например, в два раза (в сравнении с отсутствием проволоки) гидравлическое сопротивление перетеканию неметаллического материала 10 уплотнительного элемента 7 и, тем самым, обеспечивает уменьшение скорости расхода (износа) неметаллического материала 10 из, например, первого и второго уплотнительного элемента 7 по ходу перетекания жидкости в уплотнении. Это, в свою очередь, и обеспечивает либо возможность увеличения номинального эксплуатационного срока уплотнения до его первой переборки, либо возможность увеличения номинальной величины Р0 рабочего давления в цилиндре 1 при использовании проволоки 9 во всем пакете уплотнительных элементов 7.A continuous twisted randomly interlaced pressed
Потери на трение в гидротрансформаторах с рабочими давлениями в интервале (100-800)МПа могут составлять (2-7)% их мощности и, тем самым, разогревают узел уплотнения. Выполнение проволоки 9 из высокоэнтальпийного металла обеспечивает быстрое рассеивание тепла в объеме уплотнительного элемента, что реализует разогрев и пластифицирование материала 10, а значит и его сплошность в процессе перетекания от периферии к центру под действием перепада давления ΔP в межпроволочном пространстве уплотнительного элемента 7. Friction losses in torque converters with operating pressures in the range of (100-800) MPa can be (2-7)% of their power and, thereby, heat up the seal assembly. The implementation of the
Каждый отдельный уплотнительный элемент 7 выходит из строя (теряет герметичность) только тогда, когда высота профиля его неметаллического материала 10 становится настолько малой, что он разрывается. Each
В принципиальном плане предлагаемая конструкция уплотнения штока для высокого давления позволяет добиться практически равномерной скорости износа для любых номинальных величин давлений Р0 рабочей жидкости в цилиндре 1 при одновременной реализации максимально возможного ресурса работы уплотнения до его первой потери герметичности.In principle, the proposed design of the rod seal for high pressure makes it possible to achieve an almost uniform wear rate for any nominal pressure values P 0 of the working fluid in the cylinder 1, while at the same time realizing the maximum possible service life of the seal before its first loss of tightness.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121397/06A RU2187728C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Seal for rod for high pressure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000121397/06A RU2187728C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Seal for rod for high pressure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000121397A RU2000121397A (en) | 2002-07-20 |
| RU2187728C2 true RU2187728C2 (en) | 2002-08-20 |
Family
ID=20239090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000121397/06A RU2187728C2 (en) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Seal for rod for high pressure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2187728C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2684739C2 (en) * | 2017-03-16 | 2019-04-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМГАЗ-ТЕХНОЛОГИЙ" | Piston cryogenic pump |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TR201806594T4 (en) * | 2009-08-28 | 2018-06-21 | Freudenberg Carl Kg | Sealing arrangement and its use. |
| EP2290271B1 (en) * | 2009-08-28 | 2019-04-03 | Carl Freudenberg KG | Seal assembly and its application |
-
2000
- 2000-08-10 RU RU2000121397/06A patent/RU2187728C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Динамика сплошной среды. Выпуск 1X АН СССР. Сибирское отделение. Институт гидравлики. - Новосибирск, 1971, с.34-44. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2684739C2 (en) * | 2017-03-16 | 2019-04-12 | Общество с ограниченной ответственностью "ПРОМГАЗ-ТЕХНОЛОГИЙ" | Piston cryogenic pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9803752B2 (en) | Seal assembly | |
| US5180008A (en) | Wellhead seal for wide temperature and pressure ranges | |
| EP2780597B1 (en) | Sealing glove for a cylinder of a compressor, compressor and cooling appliance | |
| US20040080112A1 (en) | Sliding element | |
| US4306728A (en) | Sliding surface packing | |
| US9933071B2 (en) | Seal and method of manufacturing and/or using same | |
| EA012386B1 (en) | Device for hydrolically protecting a well pump electric motor | |
| RU2187728C2 (en) | Seal for rod for high pressure | |
| RU2353812C2 (en) | Device for hydralic protection of well pump electric motor | |
| CN103759010B (en) | For the packing shaft seal structure of high pressure reciprocating pump | |
| US2856249A (en) | High-pressure pump liner and packing | |
| US20110232894A1 (en) | Artificial oil lifting unit using absorbent belts | |
| US20040245727A1 (en) | Seal balancing system and method for high pressure and high velocity applications | |
| US4556223A (en) | Sealing means with spaced annular seals having support rings | |
| CN210461695U (en) | Sealing element | |
| CA2584357C (en) | Rotary seal for dynamically sealing against a surface of a shaft | |
| CA1242472A (en) | Annular seal with v-cut | |
| DE1428244C3 (en) | Screw compressor with a screw rib rotor and a screw groove rotor | |
| KR101342001B1 (en) | Automatic pneumatic piston pumps | |
| US6098987A (en) | Machinery seal | |
| RU2213261C1 (en) | Oil-well sucker-rod pump | |
| CN104676045B (en) | A kind of aqueous medium two-bit triplet reversal valve | |
| CN111412340A (en) | Damping plunger type elastic cone valve pressurized flow guiding leakage blocking device | |
| CN221401619U (en) | Oil leakage and pressure relief device for hexahedral press | |
| CN214465777U (en) | Viscous damper with excellent sealing performance |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070213 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070723 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070811 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081027 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20121101 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20131021 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20140404 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140811 |
|
| BF4A | Cancelling a publication of earlier date [patents] |
Free format text: PUBLICATION IN JOURNAL SHOULD BE CANCELLED |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: PLEDGE Effective date: 20161101 |
|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190811 |