RU2191307C1

RU2191307C1 - Sealing collar

Info

Publication number: RU2191307C1
Application number: RU2001117195/06A
Authority: RU
Inventors: В.С. Едемский; В.И. Нейман
Original assignee: Открытое акционерное общество "Борец"
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: piston machines, pumps, engines and compressors; sealing piston rods. SUBSTANCE: sealing collar is made from plastic material in form of bush formed by longitudinal sealing part with outer and inner taper surfaces combined with radial sealing part which is made in form of outer ring located above base of collar; this ring has cylindrical outer surface. Vertices of inner and outer taper surfaces are located above base of collar. Collar is also provided with centering part combined with radial sealing part; centering part is made in form of inner cylindrical ring located above base of collar whose inner radius is lesser than radius of inner taper surface at level of collar base. EFFECT: enhanced tightness; enhanced operational reliability and durability due to relief of longitudinal sealing part of collar because of action of load at radial motion of rod. 8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для использования в поршневых машинах, насосах, двигателях и компрессорах для герметизации поршневых штоков, может быть применено для уплотнения пар цилиндрических поверхностей соединений, совершающих вращательное или возвратно-поступательное движение, работающих в условиях вибрации. The invention relates to mechanical engineering, is intended for use in reciprocating machines, pumps, engines and compressors for sealing piston rods, can be used to seal pairs of cylindrical surfaces of joints performing rotational or reciprocating movements, operating under vibration conditions.

Известно манжетное уплотнение, содержащее уплотнительную часть, поджатую к валу, с обеспечением равномерного распределения нагрузки по всей зоне контакта манжеты с валом [1]. A lip seal is known, containing a sealing portion pressed against the shaft, ensuring uniform distribution of the load over the entire contact zone of the cuff with the shaft [1].

Недостатком известного уплотнения является недостаточный ресурс работы из-за износа контактирующих поверхностей, манжеты и вала. A disadvantage of the known seal is the insufficient resource of work due to wear of the contacting surfaces, cuffs and shaft.

Известно уплотнение штока, содержащее манжету из пластичного материала с продольной и радиальной уплотнительными поверхностями [2]. Указанная манжета самоустанавливается в процессе работы для поддержания постоянного контакта уплотнительных поверхностей с уплотняемыми поверхностями. Known stem seal containing a cuff of plastic material with longitudinal and radial sealing surfaces [2]. The specified cuff is self-installing during operation to maintain constant contact of the sealing surfaces with the sealing surfaces.

Недостатком известного решения является недостаточно надежная разгрузка продольной уплотнительной части манжеты от действия повышенных сил трения при радиальном биении штока. A disadvantage of the known solution is the insufficiently reliable unloading of the longitudinal sealing part of the cuff from the action of increased friction forces during radial runout of the rod.

Наиболее близким к заявленному изобретению является манжета [3], предназначенная для герметизации соединений цилиндрических поверхностей, подверженных радиальным биениям. Известная манжета выполнена в виде втулки из пластичного материала, содержащей продольную уплотнительную часть с внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенную с радиальной уплотнительной частью. При этом вершины внешней и внутренней конических поверхностей продольной уплотнительной части расположены над основанием манжеты. Closest to the claimed invention is a cuff [3], intended for sealing joints of cylindrical surfaces subject to radial runout. Known cuff is made in the form of a sleeve of plastic material containing a longitudinal sealing part with external and internal conical surfaces, combined with a radial sealing part. In this case, the vertices of the outer and inner conical surfaces of the longitudinal sealing part are located above the base of the cuff.

Недостатком известной манжеты является пониженная герметичность и эксплуатационная надежность уплотнения вследствие неравномерного износа уплотнительной части манжеты и поверхности штока при радиальном перемещении штока. A disadvantage of the known cuff is the reduced tightness and operational reliability of the seal due to uneven wear of the sealing part of the cuff and the surface of the stem during radial movement of the stem.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является устранение указанных выше недостатков прототипа одновременно с повышением срока службы манжетного уплотнения за счет снижения неравномерности износа уплотняющей манжеты, повышением герметичности манжетного уплотнения и снижением уровня радиальных вибраций штока поршневой машины в процессе работы. The technical result achieved by using the invention is to eliminate the above disadvantages of the prototype while increasing the service life of the lip seal by reducing the unevenness of the wear of the lip seal, increasing the tightness of the lip seal and reducing the level of radial vibration of the piston rod during operation.

Указанный технический результат достигается за счет того, что уплотнительная манжета для герметизации штока поршневой машины, выполненная в виде втулки из пластичного материала, содержащая продольную уплотнительную часть, образованную внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенную с радиальной уплотнительной частью, выполненной в виде расположенного над основанием манжеты наружного кольца с цилиндрической наружной поверхностью, причем вершины внешней и внутренней конических поверхностей расположены над основанием манжеты, снабжена центрирующей частью, объединенной с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием манжеты внутреннего цилиндрического кольца, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности на уровне основания манжеты. The specified technical result is achieved due to the fact that the sealing cuff for sealing the piston rod of the piston, made in the form of a sleeve of plastic material, containing a longitudinal sealing part formed by the outer and inner conical surfaces combined with a radial sealing part made in the form of a cuff located above the base an outer ring with a cylindrical outer surface, and the vertices of the outer and inner conical surfaces are located above the base anzhety is provided with a centering part, combined with the radial sealing portion, wherein the centering part is formed as a sleeve located above the base of the inner cylindrical ring having an inner radius which is smaller than the inner radius of the conical surface at the base of the cuff.

Долговечность уплотнительных элементов поршней и сальников компрессоров существенно снижается в случае наличия в сжимаемом газе механических включений и твердых частиц, содержащихся во всасываемом газе. В связи с этим уплотнительные элементы предпочтительно изготавливать из самосмазывающихся пластичных материалов. The durability of the sealing elements of the pistons and gaskets of the compressors is significantly reduced if there are mechanical impurities in the compressible gas and solid particles contained in the suction gas. In this regard, the sealing elements are preferably made of self-lubricating plastic materials.

Манжета может быть выполнена из пластичного материала, в качестве которого может быть использован фторопласт. The cuff can be made of plastic material, which can be used fluoroplastic.

Манжета может быть выполнена из пластичного материала, в качестве которого может быть использован материал с антифрикционными добавками. The cuff can be made of plastic material, which material with anti-friction additives can be used.

При выполнении манжеты из пластичного материала с антифрикционными добавками в качестве добавки может быть использован порошкообразный графит. When performing cuffs of plastic material with anti-friction additives, powdered graphite can be used as an additive.

Манжета может быть выполнена таким образом, что высота центрирующей части меньше половины и больше одной пятой высоты манжеты. The cuff can be made so that the height of the centering part is less than half and more than one fifth of the height of the cuff.

Кроме того, основание манжеты, образованное основанием радиальной уплотнительной части, основанием продольной уплотнительной части и основанием центрирующей части, может быть выполнено преимущественно плоским. In addition, the base of the cuff formed by the base of the radial sealing part, the base of the longitudinal sealing part and the base of the centering part can be made predominantly flat.

Манжета может быть выполнена так, что высота центрирующей части больше или равна высоте радиальной уплотнительной части. The cuff can be made so that the height of the centering part is greater than or equal to the height of the radial sealing part.

Манжета может быть снабжена объединенной с радиальной уплотнительной частью дополнительной кольцевой цилиндрической частью, внешний диаметр которой равен внешнему диаметру радиальной уплотнительной части, а внутренний диаметр меньше внешнего диаметра продольной уплотнительной части в месте ее сопряжения с радиальной уплотнительной частью, причем дополнительная кольцевая цилиндрическая часть расположена над основанием манжеты. The cuff may be provided with an additional annular cylindrical part combined with the radial sealing part, the outer diameter of which is equal to the outer diameter of the radial sealing part, and the inner diameter is smaller than the outer diameter of the longitudinal sealing part at its interface with the radial sealing part, and the additional annular cylindrical part is located above the base cuffs.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами. The essence of the claimed invention is illustrated by drawings.

На Фиг.1 представлен разрез уплотнительной манжеты. Figure 1 presents a section of the sealing cuff.

На Фиг.2 представлен разрез выполнения манжеты, снабженной объединенной с радиальной уплотнительной частью дополнительной кольцевой цилиндрической частью. Figure 2 presents a section through the execution of the cuff provided with an additional annular cylindrical part combined with the radial sealing part.

На Фиг.3 показано размещение манжеты в сальниковом уплотнении штока. Figure 3 shows the placement of the cuff in the stuffing box packing.

Уплотнительная манжета 1 (Фиг.1) выполнена в виде втулки из пластичного материала. Манжета 1 образована продольной уплотнительной частью 3 с внешней 8 и внутренней 4 коническими поверхностями. Продольная уплотнительная часть 3 объединена с радиальной уплотнительной частью, выполненной в виде расположенного над основанием 2 манжеты 1 наружного кольца с цилиндрической наружной поверхностью 5 либо 6, как изображено на Фиг.2. Вершины конусных поверхностей 4, 8 расположены над основанием 2 манжеты 1. Манжета 1 снабжена центрирующей частью, объединенной с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием 2 манжеты 1 внутреннего цилиндрического кольца 7, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности 4 на уровне основания 2 манжеты 1, обеспечивающего восприятие повышенной нагрузки от радиального перемещения штока, приводящей к преждевременному износу поверхности штока и уплотнительных частей манжеты, что существенно снижает долговечность и ресурс работы поршня. The sealing sleeve 1 (Figure 1) is made in the form of a sleeve of plastic material. The cuff 1 is formed by a longitudinal sealing part 3 with external 8 and internal 4 conical surfaces. The longitudinal sealing part 3 is combined with a radial sealing part made in the form of an outer ring located above the base 2 of the cuff 1 with a cylindrical outer surface 5 or 6, as shown in FIG. 2. The tops of the conical surfaces 4, 8 are located above the base 2 of the cuff 1. The cuff 1 is provided with a centering part combined with a radial sealing part, and the centering part is made in the form of an inner cylindrical ring 7 located above the base 2 of the cuff 1, the inner radius of which is smaller than the radius of the inner conical surface 4 at the level of the base 2 of the cuff 1, providing the perception of increased load from the radial movement of the rod, leading to premature wear of the surface of the rod and seal real parts of the cuff, which significantly reduces the durability and service life of the piston works.

Уплотнительная манжета 1 устанавливается (Фиг.3) на шток 10 и закрепляется в корпусе 11 самоуплотняющегося сальника манжетного типа, служащего для уплотнения штока 10 поршня относительно рамы компрессора. Манжета 1 прижимается основанием 2 к стенке 13 камеры сальника с помощью упругих элементов 12, например пластин или пружинных колец. The sealing sleeve 1 is installed (Fig. 3) on the stem 10 and is fixed in the casing 11 of the self-sealing lip seal, which serves to seal the piston rod 10 relative to the compressor frame. The cuff 1 is pressed by the base 2 against the wall 13 of the stuffing box using elastic elements 12, for example plates or snap rings.

При работе компрессора, шток которого уплотнен продольной уплотнительной частью 3 манжеты 1, сжатый газ попадает из рабочей полости цилиндра в полость сальника над манжетой 1 и создает перепад давления, который обеспечивает дополнительное поджатие продольной уплотнительной части 3 и радиальной уплотнительной части по поверхности основания 2 манжеты 1. В процессе работы компрессора шток 10 помимо возвратно-поступательного движения вдоль оси может иметь небольшое поперечное перемещение, вызванное несоосностью и непараллельностью осей направляющих крейцкопфа и цилиндра (не показаны), износом поршня (опорного кольца поршня у цилиндров без смазки), перемещением крейцкопфа в пределах радиального зазора между крейцкопфом и его направляющими. During operation of the compressor, the rod of which is sealed by the longitudinal sealing part 3 of the cuff 1, the compressed gas flows from the working cavity of the cylinder into the stuffing box cavity above the cuff 1 and creates a pressure differential that provides additional compression of the longitudinal sealing part 3 and the radial sealing part along the surface of the base 2 of the cuff 1 . In the process of compressor operation, the rod 10 in addition to the reciprocating motion along the axis can have a small transverse movement caused by misalignment and non-parallelism of the axes on of the crosshead and cylinder (not shown), wear of the piston (piston support ring for cylinders without lubrication), movement of the crosshead within the radial clearance between the crosshead and its guides.

При радиальном перемещении шток 10, воздействуя на манжету 1 через центрирующую часть 7, также перемещает ее в радиальном направлении, преодолевая силу трения в радиальной уплотнительной части от усилия пружины 12 и давления газа. Автоматическая центровка манжеты относительно штока предотвращает деформацию и неравномерный износ продольной уплотнительной части 3 манжеты, что повышает надежность герметизации при износе манжеты. Радиальная сила противодействия, действующая на шток со стороны манжеты, обеспечивает снижение уровня вибраций штока. When radially moving the rod 10, acting on the cuff 1 through the centering part 7, also moves it in the radial direction, overcoming the frictional force in the radial sealing part from the force of the spring 12 and gas pressure. Automatic alignment of the cuff relative to the stem prevents deformation and uneven wear of the longitudinal sealing part 3 of the cuff, which increases the reliability of the seal when the cuff is worn. The radial reaction force acting on the stem from the side of the cuff reduces the level of vibration of the stem.

Источники информации
1. СССР, а.с. 301486, 2 F 16 J 15/26, 1971.Sources of information
1. USSR, A.S. 301486, 2 F 16 J 15/26, 1971.

2. РФ, патент 723274, 5 F 16 J 15/32, 1980. 2. RF patent 723274, 5 F 16 J 15/32, 1980.

3. США, патент 3965987, 5 Е 21 В 23/00, кл. НКИ 166/315, 1976. 3. USA, patent 3965987, 5 E 21 In 23/00, CL. NKI 166/315, 1976.

Claims

1. A sealing cuff for sealing the piston rod of the piston machine, made in the form of a sleeve of plastic material, comprising a longitudinal sealing part formed by external and internal conical surfaces, combined with a radial sealing part made in the form of an outer ring located above the base of the cuff, with a cylindrical outer surface moreover, the vertices of the outer and inner conical surfaces are located above the base of the cuff, characterized in that the cuff is provided with a centering h Stu, combined with a radial sealing portion, wherein the centering part is formed as a sleeve located above the base of the inner cylindrical ring having an inner radius which is smaller than the inner radius of the conical surface at the base of the cuff.

2. The cuff according to claim 1, characterized in that fluoroplastic is used as a plastic material.

3. The cuff according to claim 1 or 2, characterized in that the material with anti-friction additives is used as a plastic material.

4. The cuff according to claim 3, characterized in that powdered graphite is used as an antifriction additive.

5. The cuff according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the height of the centering part is less than half and more than one fifth of the height of the cuff.

6. The cuff according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the base of the cuff formed by the base of the radial sealing part, the base of the longitudinal sealing part and the base of the centering part is made predominantly flat.

7. Cuff according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the height of the centering part is greater than or equal to the height of the radial sealing part.

8. A cuff according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that it is provided with an additional annular cylindrical part combined with the radial sealing part, the outer diameter of which is equal to the outer diameter of the radial sealing part, and the inner diameter is smaller than the outer diameter of the longitudinal sealing part in the place of its interface with the radial a sealing part, wherein an additional annular cylindrical part is located above the base of the cuff.