RU2308626C2 - Sealing ring for movable and fixed joints - Google Patents
Sealing ring for movable and fixed joints Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308626C2 RU2308626C2 RU2005118888/06A RU2005118888A RU2308626C2 RU 2308626 C2 RU2308626 C2 RU 2308626C2 RU 2005118888/06 A RU2005118888/06 A RU 2005118888/06A RU 2005118888 A RU2005118888 A RU 2005118888A RU 2308626 C2 RU2308626 C2 RU 2308626C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- section
- sealing
- rings
- sides
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sealing Devices (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для подвижных и неподвижных соединений в гидравлических и пневматических устройствах в качестве поршневых колец, а также в качестве колец для формирования вкладышей подшипников скольжения.The invention relates to a sealing technique and can be used for movable and fixed joints in hydraulic and pneumatic devices as piston rings, as well as rings for forming bearing shells.
Известны кольца уплотнительные круглого сечения (см. ГОСТ 9833-73. Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Конструкция и размеры.).Known O-rings of circular cross-section (see GOST 9833-73. Rubber sealing rings of circular cross-section for hydraulic and pneumatic devices. Design and dimensions.).
Существенным недостатком колец круглого сечения является склонность к скручиванию при монтаже колец на место использования, что приводит к повреждению колец и потере герметичности уплотняемой поверхности за счет уменьшения полосы прилегания. Для надежного уплотнения гидравлических и пневматических устройств необходима достаточно широкая полоса прилегания уплотнительного кольца. Это достигается путем создания натяга, при установке кольца в зазор между уплотняемыми поверхностями, за счет сжатия кольца в зазоре, так как зазор меньше диаметра сечения кольца. Ширина полосы прилегания кольца круглого сечения в деформированном состоянии в зазоре примерно равна радиусу сечения кольца в недеформированном состоянии, то есть натяг кольца круглого сечения находится в пределах от 13% (для больших колец) до 40% (для малых колец) диаметра сечения кольца согласно данным таблиц ГОСТа 9833-73. При использовании такого кольца требуется большое усилие для его перемещения, за счет большого трения по уплотняемой поверхности, что приводит к большому износу кольца. Поэтому такие кольца применяют, преимущественно, в устройствах с возвратно-поступательным движением и меньше - в устройствах с вращательным движением. Существенным недостатком колец круглого сечения является склонность к скручиванию под действием сил трения, ведущая к потере герметичности и повреждениям колец, возрастающая с увеличением их диаметров, а также зависящая от давления и других параметров, поэтому их целесообразно применять только при легких режимах.A significant drawback of O-rings is the tendency to twist when assembling the rings to the place of use, which leads to damage to the rings and loss of tightness of the sealing surface due to a decrease in the contact strip. For reliable sealing of hydraulic and pneumatic devices, a sufficiently wide contact strip of the sealing ring is required. This is achieved by creating an interference fit when installing the ring in the gap between the sealing surfaces, by compressing the ring in the gap, since the gap is smaller than the diameter of the ring section. The width of the abutment band of the O-ring in the deformed state in the gap is approximately equal to the radius of the cross-section of the ring in the undeformed state, i.e. the tightness of the O-ring is in the range from 13% (for large rings) to 40% (for small rings) of the diameter of the ring according to Tables GOST 9833-73. When using such a ring, a great effort is required to move it, due to the large friction on the sealing surface, which leads to a large wear of the ring. Therefore, such rings are used mainly in devices with reciprocating motion and less in devices with rotational motion. A significant drawback of O-rings is the tendency to twist under the action of friction, leading to a loss of tightness and damage to the rings, increasing with an increase in their diameters, and also depending on pressure and other parameters, therefore it is advisable to use them only under light conditions.
Известны также кольца уплотнительные круглого, овального, х-образного и других сечений, предназначенные для устройств, совершающих возвратно-поступательное движение, например штоков компрессоров, задвижек и т.п. («Уплотнения и уплотнительная техника». Справочник под общ. ред. А.И.Голубева и Л.А.Кондакова, М., «Машиностроение», 1986 г., с.160-161, рис.4.12).O-rings of round, oval, x-shaped and other sections are also known for reciprocating devices, such as compressor rods, valves, etc. (“Seals and sealing equipment.” The reference book is under the general editorship of A.I. Golubev and L. A. Kondakova, M., “Mechanical Engineering”, 1986, p. 160-161, Fig. 4.12).
Недостатком колец круглого, овального, х-образного и других сечений является низкий ресурс колец, вызванный их износом за счет большого натяга в уплотняемом зазоре. Указанный натяг поддерживается за счет собственной упругости колец, которая быстро уменьшается как за счет износа, так и за счет старения материала колец.The disadvantage of rings of round, oval, x-shaped and other sections is the low resource of the rings, caused by their wear due to the large interference in the sealing gap. The specified interference is maintained due to the intrinsic elasticity of the rings, which quickly decreases due to wear and tear, as well as due to the aging of the material of the rings.
Известны поршневые кольца двигателей внутреннего сгорания из металлов, пластмасс, углеграфитов или композиционных материалов, которые выполняются разрезными для обеспечения прижатия колец к стенке цилиндра за счет пружинящих свойств колец («Уплотнения и уплотнительная техника». Справочник под общ. ред. А.И.Голубева и Л.А.Кондакова, М., «Машиностроение», 1986 г., с.175-176, рис.4.22).Known piston rings of internal combustion engines of metals, plastics, carbon graphites or composite materials, which are split to ensure that the rings are pressed against the cylinder wall due to the spring properties of the rings ("Seals and sealing equipment". Reference book under the general editorship of A.I. Golubev and L.A. Kondakova, M., “Engineering, 1986, p. 175-176, Fig. 4.22).
Основным недостатком указанных колец является их низкая герметичность, вынуждающая устанавливать на поршень от двух до шести колец.The main disadvantage of these rings is their low tightness, forcing to install from two to six rings on the piston.
Известны вкладыши и втулки подшипников скольжения, имеющие устройства для регулирования зазора в подшипниках (П.И.Орлов «Основы конструирования», Справочно-методическое пособие. Кн. 2. М., «Машиностроение», 1977 г., с.400-401, рис.388-390).Known liners and bushings of sliding bearings having devices for adjusting the clearance in bearings (P.I. Orlov "Fundamentals of Design", Reference and Methodological Manual.
Недостатком указанных вкладышей и устройств для регулирования зазора является неравномерный износ вкладышей. Цилиндрическая форма отверстия подшипника нарушается, отверстие приобретает овальную форму, которая не исправляется за счет подтяжки крышки подшипника. При этом диапазон регулирования зазора очень мал.The disadvantage of these liners and devices for regulating the gap is the uneven wear of the liners. The cylindrical shape of the bearing hole is violated, the hole becomes oval, which cannot be corrected by tightening the bearing cap. Moreover, the range of regulation of the gap is very small.
Ближайшим аналогом (прототипом) к предлагаемому изобретению является кольцо уплотнительное из эластичного материала (см. «Кольцо уплотнительное из эластичного материала и пресс-форма для его изготовления», патент РФ №2249136, МПК F16J 15/00, приор. от 17.10.2002 г., опубл. 27.03.2005 г.).The closest analogue (prototype) to the present invention is a sealing ring made of elastic material (see "A sealing ring made of elastic material and a mold for its manufacture", RF patent No. 2249136, IPC F16J 15/00, prior dated 10.17.2002, ., published March 27, 2005).
Недостатком известной конструкции кольца является его форма, т.е. сечение кольца, приводящее при работе устройств, в результате возникновения давления среды и несимметричности опоры кольца на стенку канавки, к недостаточному вращающему моменту, поворачивающему кольцо вокруг его центра. При этом максимальный размер плеча приложения силы от давления среды на кольцо равен половине внутреннего диаметра кольца, т.е. половине размера сечения кольца, а опорная точка поворота сечения находится в точке проекции центра сечения кольца на опорную стенку канавки. Тем самым, герметизирующая способность кольца используется недостаточно полно.A disadvantage of the known ring design is its shape, i.e. the cross section of the ring, resulting in the operation of the devices, as a result of the occurrence of pressure of the medium and the asymmetry of the support of the ring on the wall of the groove, to insufficient torque turning the ring around its center. In this case, the maximum shoulder size of the application of force on the pressure of the medium on the ring is equal to half the inner diameter of the ring, i.e. half the size of the cross section of the ring, and the reference turning point of the cross section is at the projection point of the center of the cross section of the ring on the supporting wall of the groove. Thus, the sealing ability of the ring is not fully utilized.
Задача заявляемого изобретения заключается в повышении надежности уплотнения подвижных и неподвижных соединений и расширении области использования заявляемого кольца уплотнительного для подвижных и неподвижных соединений.The task of the invention is to increase the reliability of the seal of movable and fixed joints and expand the field of use of the inventive sealing ring for movable and fixed joints.
Поставленная задача решается за счет того, что кольцо уплотнительное для подвижных и неподвижных соединений, поперечное сечение которого представляет собой два четырехугольника, симметрично расположенных относительно оси кольца, которые образуют собой полый усеченный конус, сечение стенки которого образовано четырьмя сторонами, две из которых параллельны друг другу и оси кольца, одна из оставшихся сторон (третья сторона) расположена к первым двум под углом 0°<α<90° и вторая из оставшихся сторон (четвертая сторона) расположена к первым двум также под углом 0°<β<90° и при α=β сечение стенки усеченного конуса представляет собой параллелограмм, причем сечение стенки конуса имеет остроугольные уплотнительные кромки, расположенные на концах большой диагонали сечения, и тупоугольные кромки, расположенные на концах малой диагонали сечения, кроме того, все кромки могут быть выполнены острыми, скругленными или с фасками, при этом материал, из которого выполнено кольцо уплотнительное, должен быть упругодеформируемым.The problem is solved due to the fact that the sealing ring for movable and fixed joints, the cross section of which is two quadrangles symmetrically located relative to the axis of the ring, which form a hollow truncated cone, the wall section of which is formed by four sides, two of which are parallel to each other and the axis of the ring, one of the remaining sides (third side) is located to the first two at an angle of 0 ° <α <90 ° and the second of the remaining sides (fourth side) is located to the first two the mind is also at an angle of 0 ° <β <90 ° and for α = β, the section of the wall of the truncated cone is a parallelogram, and the section of the wall of the cone has acute-angle sealing lips located at the ends of a large diagonal section and obtuse-angled edges located at the ends of a small diagonal section In addition, all the edges can be made sharp, rounded or chamfered, while the material from which the sealing ring is made must be elastically deformable.
Технический результат достигается за счет выполнения поперечного сечения кольца в виде полого усеченного конуса, сечение стенки которого образовано четырьмя сторонами, две из которых параллельны друг другу и оси кольца, а две другие стороны расположены к первьм под углами 0°-90°, и материал, из которого выполнено кольцо уплотнительное - упругодеформируемый.The technical result is achieved by performing a cross section of the ring in the form of a hollow truncated cone, the wall section of which is formed by four sides, two of which are parallel to each other and the axis of the ring, and the other two sides are located to the first at angles of 0 ° -90 °, and the material from which the sealing ring is made - elastically deformable.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен пример выполнения кольца уплотнительного для подвижных и неподвижных соединений, в разрезе; на фиг.2 - чертеж набора колец для уплотнения штока компрессора, разрез; на фиг.3 - чертеж поршневых колец в ДВС, разрез; на фиг.4 - увеличенный чертеж в круге 1 на фиг.3; на фиг.5 - набор колец, формирующих вкладыш подшипника скольжения, разрез; на фиг.6 - разрез по А-А подшипника на фиг.5; на фиг.7 - пример конкретного выполнения кольца уплотнительного.The invention is illustrated by drawings, where: Fig. 1 shows an example of a sealing ring for movable and fixed joints, in section; figure 2 is a drawing of a set of rings for sealing the compressor rod, section; figure 3 is a drawing of the piston rings in the internal combustion engine, section; figure 4 is an enlarged drawing in a
На фиг.1 кольцо уплотнительное 1 с осью 2 представляет собой в сечении усеченный конус 3, образованный двумя четырехугольниками, расположенными зеркально относительно оси кольца 2. Две стороны кольца 1 - 4 и 5 параллельны его оси 2, а стороны 6 и 7 расположены под углами α и β, равными 0°-90°. На фиг.1 изображен частный случай, когда α=β, т.е. сечение кольца 1 - параллелограмм, у которого 8 и 9 - уплотнительные кромки, 10 - большая диагональ параллелограмма, 11 и 12 - тупоугольные кромки, 13 - малая диагональ сечения, а 14 - центр сечения кольца 1.In figure 1, the
На фиг.2 показан уплотняемый шток компрессора, включающий позиции 1-12, как на фиг.1, а также грундбуксу 15, кольцо для подвода смазки 16, большой 17 и малый 18 масляные карманы и 19 - шток. Кроме того, остроугольные кромки кольца 1 выполнены с фасками 20.In Fig.2 shows a sealing rod of the compressor, including position 1-12, as in Fig.1, as well as
На фиг.3 изображен чертеж поршневых колец в ДВС, где показано кольцо уплотнительное 1 с осью 2, внутренний d и внешний D диаметры кольца, а также опорные стенки канавки 21 и поршень 22, и выделена область 1, которая увеличена на фиг.4, где: увеличенное кольцо ДВС 1, параллельные стороны его 4 и 5, углы α и β, и центр сечения кольца 14.Figure 3 shows a drawing of the piston rings in the internal combustion engine, which shows the
Набор колец, формирующих вкладыш подшипника (см. фиг.5), включает позиции 1 - кольцо уплотнительное, 14 - центр сечения кольца 1, углы α и β, 15 - грундбукса, 17 и 18 - масляные карманы и 23 - вал, а также внутренний d и внешний D диаметры кольца.The set of rings that form the bearing shell (see Fig. 5) includes
На фиг.6 изображен разрез по А-А подшипника на фиг.5, где показано расположение масляных карманов 18.Figure 6 shows a section along aa of the bearing of figure 5, which shows the location of the
На фиг.7 изображено заявляемое кольцо уплотнительное упругодеформируемое, например резиновое. Указаны позиции - кольцо 1, его ось 2, которая совпадает с осью уплотняемой пары типа цилиндр-поршень, параллельные стороны 4 и 5, а также 6 и 7, углы α и β, причем они равны в данном случае, конус 3 сечения кольца, внутренний d и внешний D диаметры кольца, а также указана пара сил F. Сечение стенки кольца 1 расположено под углом 90° - α к опорной стенке 24 канавки 25 поршня 26. Давление среды поступает в канавку 25 со стороны ее торца 27. Под действием давления уплотняемой среды образуется вращающий момент, т.е. пара сил F, приложенных к плечу. Размер плеча равен D-d/2, где - D - наружный диаметр кольца, a d - внутренний диаметр кольца (фиг. 7).In Fig.7 shows the inventive ring, sealing elasto-deformable, for example rubber. The positions indicated are
Рассмотрим работу пары цилиндр-поршень, показанной на фиг.7. Под действием указанной пары сил происходит поворот кольца 1 вокруг центра сечения кольца 14 и большая диагональ сечения 10 стремится встать в распор поперек канавки 25, повышая тем самым герметизирующую способность заявляемого кольца уплотнительного упругодеформируемого.Consider the operation of a pair of cylinder-piston shown in Fig.7. Under the action of the indicated pair of forces, the
При уплотнении, например, движущихся возвратно-поступательных штоков компрессоров используется набор заявляемых колец уплотнительных (фиг.2). Кольцо 1 служит для подачи смазки в большие масляные карманы 17 между кольцами 1, а затем в малые масляные карманы 18. Под действием давления уплотняемой среды или под давлением грундбуксы 15 кольцо 1 поворачивается вокруг центров их сечения 14, увеличивая герметизирующую способность колец и, одновременно, уменьшая суммарную площадь прилегания колец к штоку 19 и цилиндру и уменьшая тем самым усилие, необходимое для перемещения штока 19. После уменьшения давления среды кольца 1 под действием сил собственной упругости возвращаются в исходное положение, при этом герметичность сохраняется за счет увеличения площади прилегания колец 1 к штоку 19 и цилиндру.When sealing, for example, moving reciprocating compressor rods, a set of the claimed sealing rings is used (FIG. 2).
На фиг.3 и 4 заявляемое кольцо 1 может использоваться в качестве поршневого кольца для ДВС, поршневых компрессоров, вакуумных насосов и т.п. Кольцо 1 выполнено не разрезным, а в виде полого усеченного конуса, сечение стенки которого имеет две стороны 4 и 5 параллельные друг другу и оси 2 кольца 1 поршня 22. При возрастании давления среды, например воспламенившегося газа, кольцо 1 поворачивается относительно центра 2 и обеспечивает надежное запирание (герметизацию) камеры сгорания, что повышает КПД двигателя и не требует использования нескольких уплотнительных колец. Кольцо 1 может монтироваться в канавку поршня с помощью его нагревания или применения составного поршня.In figure 3 and 4, the
На фиг.5 и 6 заявляемое кольцо 1 может использоваться в виде набора колец для создания вкладыша подшипника скольжения для вращающегося вала 23. Кроме крайних колец, кольца набора имеют на внутренней поверхности полукруглые канавки 18, создающие масляный клин в подшипнике. Масло поступает через отверстия вала в масляный карман 17 между средними кольцами, а затем в указанные канавки 18. Кольца в наборе подвергаются осевому сжатию грундбуксой 15 или давлением внешней среды (при наличии). Крайние кольца 1 в данном случае служат для уплотнения и удерживают смазку в подшипнике.5 and 6, the
Таким образом, преимущества заявляемого изобретения заключаются в повышении надежности уплотнения подвижных и неподвижных соединений за счет выполнения кольца из упругодеформируемого материала заявляемого сечения, т.к. максимальный размер плеча приложения силы F от давления среды на кольцо равен D-d/2, а не d/2 как в прототипе, т.е. опорная точка поворота сечения кольца находится в центре его сечения и кольцо встает в распор поперек уплотняемой поверхности, увеличивая надежность уплотнения.Thus, the advantages of the claimed invention are to increase the reliability of compaction of movable and fixed joints by making the ring of elastically deformable material of the claimed cross section, because the maximum shoulder size of the application of force F from the pressure of the medium on the ring is D-d / 2, and not d / 2 as in the prototype, i.e. the pivot point of rotation of the cross section of the ring is located in the center of its cross section and the ring rises to a distance across the sealing surface, increasing the reliability of the seal.
Заявляемое кольцо уплотнительное охватывает всю область применения колец уплотнительных круглого, овального, х-образного и других сечений, но имеет существенные преимущества при использовании, т.е. обеспечивает высокую герметичность уплотняемой поверхности, таким образом, является более универсальным и качественным.The inventive sealing ring covers the entire scope of the sealing rings of round, oval, x-shaped and other sections, but has significant advantages when used, i.e. provides high tightness of the sealed surface, thus, is more versatile and high-quality.
Применение заявляемых колец уплотняемых охватывает и другие области использования, включая уплотнение штоков компрессоров и задвижек, колец в ДВС, подшипников скольжения и др.The use of the claimed sealing rings covers other areas of use, including the sealing of the rods of compressors and gate valves, rings in the internal combustion engine, plain bearings, etc.
Преимущества заявляемого изобретения заключаются в повышении надежности уплотнения подвижных и неподвижных соединений за счет выполнения кольца из упругодеформируемых материалов и заявляемого сечения, а также в расширении области использования заявляемого кольца уплотнительного для подвижных и неподвижных соединений.The advantages of the claimed invention are to increase the reliability of the seal of movable and fixed joints by making the ring of elastically deformable materials and the claimed cross section, as well as to expand the field of use of the inventive sealing ring for movable and fixed joints.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118888/06A RU2308626C2 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Sealing ring for movable and fixed joints |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005118888/06A RU2308626C2 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Sealing ring for movable and fixed joints |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2308626C2 true RU2308626C2 (en) | 2007-10-20 |
Family
ID=38925464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005118888/06A RU2308626C2 (en) | 2005-06-17 | 2005-06-17 | Sealing ring for movable and fixed joints |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2308626C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU188246U1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-04 | Вячеслав Петрович Рябинин | Controlled seal |
RU2688609C1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-05-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Operating method of axisymmetric rotary nozzle of turbojet engine |
-
2005
- 2005-06-17 RU RU2005118888/06A patent/RU2308626C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АНУРЬЕВ В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, Книга 2. - М.: Машиностроение, 1974, с.453-454. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2688609C1 (en) * | 2018-03-21 | 2019-05-21 | Публичное акционерное общество "ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение" (ПАО "ОДК-УМПО") | Operating method of axisymmetric rotary nozzle of turbojet engine |
RU188246U1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-04-04 | Вячеслав Петрович Рябинин | Controlled seal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6280989B2 (en) | Single seal ring stuffing box | |
US20060145426A1 (en) | Rotary seal | |
US20160040622A1 (en) | Piston assembly for a reciprocating engine | |
US10975966B2 (en) | Piston sealing ring assembly having a gap cover element | |
US12071940B2 (en) | Packaging ring with relief opening | |
US3971298A (en) | Piston assembly with compression and guiding rings | |
KR102576271B1 (en) | Sealing device with fluid cushion | |
KR102344350B1 (en) | Piston assembly for a reciprocating engine | |
US9470179B2 (en) | Piston assembly for a reciprocating engine | |
RU2308626C2 (en) | Sealing ring for movable and fixed joints | |
RU2447306C1 (en) | Ice piston seal | |
US20220099183A1 (en) | Packaging ring with wear opening | |
CN104220792A (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
US3656768A (en) | Piston and ring therefor | |
JPS63101578A (en) | Sealing structure between hole member and shaft member | |
WO2013046239A1 (en) | Multi-lobed annular seal for pneumatic and hydraulic applications and sealing unit equipped with such seal | |
RU2595315C1 (en) | End gas dynamic seal of turbomachine rotor support | |
RU2657026C2 (en) | Sealing device of rod seal | |
RU2662750C2 (en) | Sealing element of stem packing | |
RU168512U1 (en) | GASKET SEAL ELEMENT | |
RU29757U1 (en) | Rotary shaft seal | |
RU2215920C2 (en) | Piston-cylinder seal of internal combustion engine | |
RU2363873C1 (en) | Ovander's floating seal | |
RU114350U1 (en) | HYDROCYLINDER PISTON | |
CA3128077A1 (en) | Packaging ring with diagonal relief opening |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090618 |