RU2465502C1 - Sealing cup - Google Patents
Sealing cup Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465502C1 RU2465502C1 RU2011119128/06A RU2011119128A RU2465502C1 RU 2465502 C1 RU2465502 C1 RU 2465502C1 RU 2011119128/06 A RU2011119128/06 A RU 2011119128/06A RU 2011119128 A RU2011119128 A RU 2011119128A RU 2465502 C1 RU2465502 C1 RU 2465502C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- annular
- sealing
- ring
- elastic
- rigid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам уплотнения подвижных соединений в приводах вращения, размещаемых в скважине, в частности к устройствам уплотнения штоков гидравлических цилиндров, а также шлицевых валов гидравлических бурильных ясов при возвратно-поступательном движении, которые подвергаются сверхвысокому давлению гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.The invention relates to a device for sealing movable joints in rotational drives placed in a well, in particular to a device for sealing the rods of hydraulic cylinders, as well as splined shafts of hydraulic drill jets during reciprocating motion, which are subjected to ultra-high pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Известна система уплотнения штока, содержащая амортизирующее кольцо, уплотнение штока и пылезащитное уплотнение, расположенные последовательно в этом порядке от стороны гидравлической жидкости к наружной стороне в кольцевом зазоре между двумя элементами при возвратно-поступательном движении, при этом амортизирующее кольцо выполнено из термопластичного полиуретанового формуемого продукта, полученного посредством воздействия на термопластичный полиуретановый формуемый продукт, полученный по реакции между (A) поликарбонатдиолом с высокой молекулярной массой, имеющим среднечисленную молекулярную массу Mn 500-6000, (B) ароматическим диизоцианатом и (C) диолом с низкой молекулярной массой в качестве агента для удлинения цепи при отношении NCO/OH от 0,95 до 1,20, термической обработки при условиях, чтобы температура (Tg) стеклования твердых фаз стала 170°C или выше, и эндотермическая пиковая площадь (ΔH) при Tg стала 5 J/g или больше, посредством дифференциальной сканирующей калориметрии (RU 2413108 C2, 27.02.2011).A known rod sealing system comprising a shock absorber ring, a rod seal and a dust seal, arranged sequentially in this order from the side of the hydraulic fluid to the outside in the annular gap between the two elements during reciprocating motion, wherein the shock-absorbing ring is made of a thermoplastic polyurethane moldable product obtained by acting on a thermoplastic polyurethane moldable product obtained by the reaction between (A) polycarbonate diol with high molecular weight, with a number average molecular weight of Mn 500-6000, (B) aromatic diisocyanate and (C) low molecular weight diol as an agent for chain extension at an NCO / OH ratio of from 0.95 to 1.20, heat treatment at conditions that the temperature (Tg) of hard phases become 170 ° C or higher and an endothermic peak area (ΔH) when Tg was 5 J / g or more, by differential scanning calorimetry (RU 2413108 C2, 27.02.2011).
Недостатками известной системы уплотнения штока, содержащей амортизирующее кольцо, выполненное из термопластичного полиуретанового формуемого продукта, уплотнение штока и пылезащитное уплотнение, расположенные последовательно в этом порядке от стороны гидравлической жидкости, являются недостаточные ресурс и герметичность системы уплотнения вследствие ограничения уплотняющих свойств до величины давления, которое составляет максимум 35÷42 МПа, и до температуры, которая составляет максимум 110°C, а также неполные возможности снижения теплообразования, уменьшения остаточной деформации и повышения усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), повышения усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), уменьшения истирания при скольжении (ГОСТ 426-77) между элементами соединения при сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.The disadvantages of the known rod sealing system, comprising a shock absorber ring made of a thermoplastic polyurethane moldable product, a rod seal and a dust seal, arranged sequentially in this order from the side of the hydraulic fluid, are insufficient resource and tightness of the sealing system due to the limitation of the sealing properties to a pressure value that is a maximum of 35 ÷ 42 MPa, and up to a temperature that is a maximum of 110 ° C, as well as incomplete possibilities to reduce Heat build-up, reduction of residual deformation and increase of fatigue endurance during multiple compression (GOST 20418-75), increase of fatigue endurance during alternating bending with rotation (GOST 10952-75), reduction of abrasion during sliding (GOST 426-77) between the elements of the joint at ultrahigh pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Известна уплотнительная манжета для установки в соединения, состоящая из первой детали с круговой поверхностью, протяженной вдоль центральной продольной сборочной оси, и второй части с цилиндрической поверхностью, расположенной концентрично напротив круговой поверхности первой части, первая из поверхностей первой и второй деталей имеет сальник, у которого есть первый и второй торец, расположенные по оси от первого торца, и окружная стенка, расширяющаяся в осевом направлении между первым и вторым торцами и радиально по окружности вокруг сборочной оси, при этом уплотнительная манжета включает в себя кольцеобразный корпус, выполненный таким образом, чтобы формироваться внутри уплотнителя соосно со сборочной осью между первой и второй деталями корпуса, корпус содержит круговой торец, расположенный на расстоянии по оси от первого торца, и второй круговой торец, находящийся на расстоянии по оси от первого торца вдоль продольной оси корпуса, взятой через его осевое поперечное сечение, и расположенный напротив второго торца уплотнителя, содержащий внутренний диаметральный торец, корпус, находящийся по оси между первым и вторым торцом и расположенный напротив поверхности первой детали, и внешний диаметральный торец, расположенный радиально от внутреннего диаметрального торца и простирающийся между первым и вторым торцом, и расположенный напротив поверхности второй детали уплотнителя, при этом внутренний диаметральный торец имеет кольцеобразную первую внутреннюю уплотнительную кромку, простирающуюся радиально наружу относительно оси корпуса, и кольцеобразную вторую уплотнительную кромку, выходящую радиально за ось корпуса, где первая внутренняя и внешняя уплотнительная кромки сжаты радиально между поверхностями первой и второй части детали для создания контакта вдоль поверхностей, соответственно, первого внутреннего и первого наружного уплотнительного участка, при этом вторая внутренняя и наружная уплотняющая кромки радиально сжаты посередине между поверхностями первой и второй деталей для создания контакта вдоль поверхности, соответственно, второго внутреннего и второго наружного уплотняющего участка (US 6883804 B2, 26.04.2005).Known sealing ring for installation in a compound consisting of a first member with a circular surface that extends along the central longitudinal assembly axis, and a second portion with a cylindrical surface arranged concentrically opposite the circumferential surface of the first portion, the first surfaces of the first and second parts has a gland at which there is a first and second end located along the axis from the first end, and a circumferential wall, expanding in the axial direction between the first and second ends and radially circumferentially g of the assembly axis, wherein the sealing collar includes an annular housing made in such a way as to be formed coaxially with the assembly axis between the first and second parts of the housing inside the seal, the housing comprises a circular end face located axially from the first end face, and a second circular face end face located at a distance along the axis from the first end along the longitudinal axis of the housing, taken through its axial cross section, and located opposite the second end of the sealant, containing an inner diametric an end face, a housing located along the axis between the first and second end faces and located opposite the surface of the first part, and an external diametrical end located radially from the inner diametrical end and extending between the first and second end faces and located opposite the surface of the second seal part, while the inner diametrical the end face has an annular first inner sealing lip extending radially outward relative to the axis of the housing, and an annular second sealing lip extending diagonal beyond the axis of the housing, where the first inner and outer sealing lips are radially compressed between the surfaces of the first and second parts of the part to create contact along the surfaces of the first inner and first outer sealing portions, respectively, while the second inner and outer sealing lips are radially compressed in the middle between the surfaces the first and second parts to create contact along the surface, respectively, of the second inner and second outer sealing portion (US 6883804 B2, 04/26/2005).
Недостатками известной уплотнительной манжеты для установки в соединения при возвратно-поступательном движении являются недостаточные ресурс и герметичность уплотнения при сверхвысоком давлении, например, в уплотнениях шлицевых валов гидравлических бурильных ясов при давлении 120÷170 МПа, что объясняется, по существу, профилем поперечного сечения кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и кольцевым основанием, а также тем, что дно кольцевой полости в поперечном сечении выполнено в виде кольцеобразной (острой) каверны в форме части круга, радиус которого, по меньшей мере, на порядок меньше радиуса эластичного разжимного кольца, размещенного в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и кольцевым основанием.The disadvantages of the known sealing collar for installation in the joints during reciprocating motion are insufficient life and tightness of the seal at ultrahigh pressure, for example, in the seals of splined shafts of hydraulic drill jars at a pressure of 120 ÷ 170 MPa, which is explained, essentially, by the cross-sectional profile of the annular cavity between the flexible sealing lips and the annular base, as well as the fact that the bottom of the annular cavity in cross section is made in the form of an annular (sharp) cavity in the shape of a part of a circle whose radius is at least an order of magnitude smaller than the radius of an elastic expandable ring placed in said annular cavity between the flexible sealing lips and the annular base.
При давлении гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) на открытую поверхность эластичного разжимного кольца, размещенного в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и жестким кольцевым основанием, плоскость максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца принимает сложную форму и смещается (изгибается) в сторону дна кольцевой полости, которое в поперечном сечении выполнено в форме части круга, радиус которого, по меньшей мере, на порядок меньше радиуса эластичного разжимного кольца, при этом угол охвата парой относительно гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию с основанием, указанного разжимного кольца уменьшается, вследствие этого не обеспечиваются расчетные величины упругих деформаций поперечных сечений указанной кольцевой полости и гибких уплотнительных кромок, а также не обеспечиваются расчетные величины натяга эластичного разжимного кольца в кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и натяга внешних уплотнительных кольцевых поясов относительно предустановленного расстояния между элементами соединения при возвратно-поступательном движении.When the hydraulic fluid pressure in the system (SYSTEM PRESSURE) is on the open surface of an elastic expandable ring placed in the indicated annular cavity between the flexible sealing lips and the rigid annular base, the plane of the maximum cross section of the elastic expandable ring takes a complex shape and shifts (bends) toward the bottom of the annular cavity, which in cross section is made in the form of a part of a circle whose radius is at least an order of magnitude smaller than the radius of the elastic expandable ring, when The angle of coverage of a pair of relatively flexible sealing lips that make up a single design with the base of the specified expansion ring decreases, as a result of this, the calculated values of the elastic deformations of the cross sections of the specified annular cavity and the flexible sealing edges are not provided, and the calculated values of the tension of the elastic expansion ring in the ring are not provided either the cavity between the flexible sealing lips and the interference of the outer sealing ring belts relative to a pre-installed oyaniya connections between elements in the reciprocating motion.
Вследствие этого не обеспечиваются возможности снижения теплообразования, уменьшения остаточной деформации и повышения усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), повышения усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), уменьшения истирания при скольжении (ГОСТ 426-77) между элементами соединения при возвратно-поступательном движении и сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.As a result of this, it is not possible to reduce heat generation, reduce residual deformation and increase fatigue endurance during multiple compression (GOST 20418-75), increase fatigue endurance during alternating bending with rotation (GOST 10952-75), and reduce abrasion during sliding (GOST 426-77) between the elements of the connection during reciprocating motion and ultrahigh pressure of the hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Наиболее близкой к заявляемой конструкции является уплотнительная манжета для установки между двумя элементами, расположенными на предустановленном расстоянии друг от друга, указанная уплотнительная манжета, состоящая из относительно жесткого кольцевого основания прямоугольного поперечного сечения и пары относительно гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию с основанием и простирающихся к внешнему краю от одной стороны указанного основания, указанные уплотнительные кромки, формирующие полость для разжимного кольца, и каждая кромка имеет уплотнительный край на наружной поверхности для плотного контакта с одним из указанных элементов и эластичного разжимного кольца, расположенного в полости между уплотнительными кромками, указанные уплотнительные кромки, по меньшей мере частично окружающие и удерживающие указанное разжимное кольцо в полости, каждая из указанных уплотнительных кромок, сужающаяся между указанным основанием и указанным уплотнительным краем до размера поперечного сечения 0,033-0,041 дюймов в самой узкой точке вдоль кромки, и указанное разжимное кольцо, имеющее максимальное поперечное сечение практически в средней точке разжимного кольца, составляющее от 74% до 96% указанного предустановленного расстояния, и каждая из указанных уплотнительных кромок, имеющая максимальный размер вокруг плоскости через указанную среднюю точку и перпендикулярной к указанному направлению, составляющий от 2% до 13% указанного предустановленного расстояния (US 5472216, 05.12.1995).Closest to the claimed design is a sealing cuff for installation between two elements located at a predetermined distance from each other, the specified sealing cuff, consisting of a relatively rigid annular base of rectangular cross section and a pair of relatively flexible sealing lips that make up a single design with the base and extending to the outer edge from one side of the specified base, the specified sealing lips forming a cavity for expanding rings, and each edge has a sealing edge on the outer surface for tight contact with one of these elements and an elastic expansion ring located in the cavity between the sealing edges, these sealing lips, at least partially surrounding and holding the specified expansion ring in the cavity, each of said sealing lips, tapering between said base and said sealing edge to a cross-sectional size of 0.033-0.041 inches at the narrowest point along the edge, and a given expanding ring having a maximum cross section practically at the midpoint of the expanding ring, comprising from 74% to 96% of the specified predefined distance, and each of said sealing lips having a maximum size around the plane through the specified midpoint and perpendicular to the specified direction, comprising 2% to 13% of the specified preset distance (US 5472216, 12/05/1995).
Известная уплотнительная манжета (US 5472216, 05.12.1995) фирмы Parker-Hannifin Corporation в исполнении Р4300А90 имеет ограничения уплотняющих свойств до величины давления, которое составляет максимум 344 bar (35 МПа), и до температуры, которая составляет максимум 135°C (www.parkerseals.com, фиг.5-5).The well-known sealing collar (US 5472216, 12/05/1995) by Parker-Hannifin Corporation in the execution of P4300A90 has limitations on its sealing properties to a pressure value of maximum 344 bar (35 MPa) and a temperature of maximum 135 ° C (www. parkerseals.com, Figs. 5-5).
Недостатками известной уплотнительной манжеты для установки в соединения при возвратно-поступательном движении являются недостаточные ресурс и герметичность уплотнения при сверхвысоком давлении гидравлической жидкости (трансмиссионного масла), например, в уплотнениях шлицевых валов гидравлических бурильных ясов при давлении 120÷170 МПа, что объясняется, по существу, малым углом охвата парой относительно гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию с основанием, указанного разжимного кольца, при этом каждая из указанных уплотнительных кромок выполнена сужающейся между указанным основанием и указанным уплотнительным краем до размера поперечного сечения 0,033-0,041 дюймов в самой узкой точке вдоль кромки, а также тем, что указанное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение практически в средней точке разжимного кольца, составляющее от 74% до 96% указанного предустановленного расстояния.The disadvantages of the known sealing collar for installation in the joints during reciprocating movement are insufficient resource and tightness of the seal at ultrahigh pressure of the hydraulic fluid (gear oil), for example, in the seals of the splined shafts of hydraulic drill jars at a pressure of 120 ÷ 170 MPa, which is explained, essentially , a small angle of coverage of a pair of relatively flexible sealing lips that make up a single design with the base of the specified expansion ring, each of which is specified of the sealing lips is made tapering between the specified base and the specified sealing edge to a cross-sectional size of 0.033-0.041 inches at the narrowest point along the edge, as well as the fact that the specified expanding ring has a maximum cross-section at almost the midpoint of the expanding ring, from 74% up to 96% of the specified preset distance.
При давлении гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) на открытую поверхность относительно эластичного разжимного кольца, размещенного в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и относительно жестким кольцевым основанием, плоскость максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца принимает сложную форму и смещается (выдавливается) в сторону внутреннего и наружного кольцевых торцов, соответственно, 40A и 40B, расположенных на противоположном краю от указанного кольцевого основания 30, 34, составляющих единую конструкцию с кольцевым основанием 30, 34 и образующих кольцевую полость 42, 46, открытую со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов 40A и 40B, при этом угол охвата парой относительно гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию с основанием, указанного разжимного кольца дополнительно уменьшается.When the hydraulic fluid pressure in the system (SYSTEM PRESSURE) is on an open surface relative to an elastic expandable ring located in the indicated annular cavity between the flexible sealing lips and a relatively rigid annular base, the plane of the maximum cross section of the elastic expandable ring takes a complex shape and shifts (extrudes) to the side inner and outer annular ends, respectively, 40A and 40B, located on the opposite edge from the specified
Вследствие того что указанное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение практически в средней точке разжимного кольца, составляющее от 74% до 96% указанного предустановленного (радиального) расстояния, указанные уплотнительные кромки, по меньшей мере, частично окружающие и удерживающие указанное разжимное кольцо в полости, имеют недостаточное поперечное сечение, по существу, уплотнительные кромки тонкие и узкие, при этом не обеспечиваются возможности снижения теплообразования, уменьшения остаточной деформации и повышения усталостной выносливости при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), повышения усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), уменьшения истирания при скольжении (ГОСТ 426-77) между элементами соединения при возвратно-поступательном движении и сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.Due to the fact that the specified expansion ring has a maximum cross section at almost the midpoint of the expansion ring, comprising from 74% to 96% of the specified preset (radial) distance, these sealing lips, at least partially surrounding and holding the specified expansion ring in the cavity, have insufficient cross-section, essentially sealing lips are thin and narrow, while it is not possible to reduce heat generation, reduce residual deformation and increase fatigue endurance during multiple compression (GOST 20418-75), increase fatigue endurance during alternating bending with rotation (GOST 10952-75), reduce abrasion during sliding (GOST 426-77) between the connection elements during reciprocating motion and ultra-high pressure hydraulic fluid preferably 120 ÷ 170 MPa.
Основными дефектами, уменьшающими ресурс и надежность известной уплотнительной манжеты, являются низкая усталостная выносливость и локальное разрушение тонких и узких уплотнительных кромок (местные "вырывы", "задир"), повышение твердости эластомерного материала по мере выработки ресурса (деструкция эластомерного материала), что не обеспечивает экономического преимущества при бурении нефтяных и газовых скважин за один рейс бурильной колонны, например, в устройствах уплотнения шлицевых валов гидравлических бурильных ясов двойного действия, которые подвергаются сверхвысокому давлению гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.The main defects that reduce the life and reliability of the known sealing collar are low fatigue endurance and local destruction of thin and narrow sealing lips (local "tears", "scoring"), increased hardness of the elastomeric material as the resource is developed (destruction of the elastomeric material), which is not provides economic benefits when drilling oil and gas wells for one drill string trip, for example, in the devices for sealing spline shafts of hydraulic double-deck hydraulic drill jars Twi, which are subjected to ultra-high pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Технической задачей заявляемого изобретения является повышение ресурса и герметичности уплотнения для установки между двумя элементами при возвратно-поступательном движении и сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа, за счет того, что наружная и внутренняя поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок выполнены в форме соответственно наружных и внутренних конических поверхностей, а наружные и внутренние конические поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок сопряжены в плоскости максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца, а также за счет того, что кольцевая полость, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, выполнена с плоским кольцевым дном, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, а эластичное разжимное кольцо контактирует в кольцевой полости с плоским кольцевым дном и установлено с выступом над внутренним и наружным кольцевыми торцами, а также за счет того,что эластичное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение, составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния между двумя элементами путем повышения точности профиля поперечного сечения гибких уплотнительных кромок и эластичного разжимного кольца при давлении гидравлической жидкости на открытую поверхность эластичного разжимного кольца, размещенного в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и жестким кольцевым основанием.The technical task of the invention is to increase the life and tightness of the seal for installation between two elements with reciprocating motion and ultra-high pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa, due to the fact that the outer and inner surfaces, respectively, of the inner and outer sealing lips are made in the form respectively the outer and inner conical surfaces, and the outer and inner conical surfaces respectively of the inner and outer seal the flange edges are conjugated in the plane of the maximum cross section of the elastic expandable ring, and also due to the fact that the annular cavity open from the side of the inner and outer annular ends is made with a flat annular bottom parallel to the inner and outer annular ends, and the elastic expandable ring contacts in the annular cavity with a flat annular bottom and installed with a protrusion above the inner and outer annular ends, and also due to the fact that the elastic expandable ring has a maximum a cross section of 45% to 55% of the specified pre-set radial distance between the two elements by increasing the accuracy of the cross-sectional profile of the flexible sealing lips and the elastic expansion ring when the hydraulic fluid presses on the open surface of the elastic expansion ring located in the specified annular cavity between the flexible sealing rings edges and a rigid ring base.
Сущность технического решения заключается в том, что в уплотнительной манжете, предпочтительно для установки между двумя элементами, расположенными на предустановленном радиальном расстоянии друг от друга при возвратно-поступательном движении, содержащей жесткое кольцевое основание прямоугольного поперечного сечения, внутреннюю и наружную гибкие уплотнительные кромки, внутренний и наружный кольцевые торцы, расположенные на противоположном краю от указанного жесткого кольцевого основания, составляющие единую конструкцию с жестким кольцевым основанием и образующие кольцевую полость, открытую со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, внутренняя и наружная гибкие уплотнительные кромки имеют уплотнительный край на внутренней и, соответственно, наружной поверхности, простирающейся к внешнему краю от одной стороны жесткого кольцевого основания для плотного контакта с одним из указанных элементов, а также содержащей эластичное разжимное кольцо, размещенное в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и жестким кольцевым основанием, при этом гибкие уплотнительные кромки, по меньшей мере, частично окружают и удерживают эластичное разжимное кольцо в кольцевой полости, согласно изобретению наружная и внутренняя поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок выполнены в форме соответственно наружных и внутренних конических поверхностей, а наружные и внутренние конические поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок сопряжены в плоскости максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца, кольцевая полость, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, выполнена с плоским кольцевым дном, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, эластичное разжимное кольцо контактирует в кольцевой полости с плоским кольцевым дном и установлено с выступом над внутренним и наружным кольцевыми торцами, при этом эластичное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение, составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния между двумя элементами.The essence of the technical solution lies in the fact that in the sealing cuff, it is preferable for installation between two elements located at a predetermined radial distance from each other during reciprocating motion, comprising a rigid annular base of rectangular cross section, inner and outer flexible sealing lips, inner and outer annular ends located on the opposite edge from the specified rigid annular base, constituting a single structure with rigid an annular base and forming an annular cavity open from the side of the inner and outer annular ends, the inner and outer flexible sealing lips have a sealing edge on the inner and, correspondingly, outer surface extending to the outer edge from one side of the rigid annular base for tight contact with one of these elements, as well as containing an elastic expandable ring, placed in the specified annular cavity between the flexible sealing lips and the rigid annular according to the invention, the outer and inner surfaces of the inner and outer sealing edges are in the form of outer and inner conical surfaces, respectively, and the outer and inner conical the surfaces of the inner and outer sealing lips, respectively, are conjugated in the plane of the maximum cross section of the elastic expansion ring, rings the open cavity from the side of the inner and outer annular ends is made with a flat annular bottom parallel to the inner and outer annular ends, an elastic expandable ring contacts in the annular cavity with a flat annular bottom and is mounted with a protrusion above the inner and outer annular ends, while the elastic expandable ring has a maximum cross section of 45% to 55% of the specified predefined radial distance between the two elements.
Ширина Т плоского кольцевого дна в кольцевой полости, предназначенной для размещения эластичного разжимного кольца, и диаметр Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца связаны соотношением: Т=(0,65÷0,75)Д.The width T of the flat annular bottom in the annular cavity, designed to accommodate an elastic expandable ring, and the diameter D of the maximum cross section of the elastic expandable ring are related by the ratio: T = (0.65 ÷ 0.75) D.
Величина выступа Н эластичного разжимного кольца над внутренним и наружным кольцевыми торцами и диаметр Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца связаны соотношением: Н=(0,07÷0,12)Д.The magnitude of the protrusion H of the elastic expandable ring over the inner and outer annular ends and the diameter D of the maximum cross section of the elastic expandable ring are related by the ratio: H = (0.07 ÷ 0.12) D.
Твердость жесткого кольцевого основания прямоугольного поперечного сечения, внутренней и наружной гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию, выполненных из эластомерного материала, составляет 90±3 ед. Шор А.The hardness of the rigid annular base of rectangular cross-section, the inner and outer flexible sealing lips that make up a single structure made of elastomeric material is 90 ± 3 units. Shore A.
Эластичное разжимное кольцо, выполненное из эластомерного материала, имеет три варианта твердости: 70±3 ед. Шор А, 80±3 ед. Шор А, 90±3 ед. Шор А.An elastic expanding ring made of an elastomeric material has three hardness options: 70 ± 3 units. Shore A, 80 ± 3 units. Shore A, 90 ± 3 units. Shore A.
Выполнение уплотнительной манжеты, предпочтительно для установки между двумя элементами, расположенными на предустановленном радиальном расстоянии друг от друга при возвратно-поступательном движении, таким образом, что наружная и внутренняя поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок выполнены в форме соответственно наружных и внутренних конических поверхностей, а наружные и внутренние конические поверхности соответственно внутренней и наружной уплотнительных кромок сопряжены в плоскости максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца, кольцевая полость, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, выполнена с плоским кольцевым дном, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, эластичное разжимное кольцо контактирует в кольцевой полости с плоским кольцевым дном и установлено с выступом над внутренним и наружным кольцевыми торцами, при этом эластичное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение, составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния между двумя элементами, обеспечивает повышение ресурса и герметичности уплотнения при сверхвысоком давлении, например, в уплотнениях шлицевых валов гидравлических бурильных ясов при давлении 120÷170 МПа, а также возможность сохранения эластичности при сжатии в широком диапазоне твердости при максимальной температуре за счет повышения точности профиля поперечного сечения гибких уплотнительных кромок и эластичного разжимного кольца при давлении гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) на открытую поверхность эластичного разжимного кольца, размещенного в указанной кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и жестким кольцевым основанием, обеспечения заданного натяга эластичного разжимного кольца в кольцевой полости между гибкими уплотнительными кромками и заданного натяга внешних уплотнительных кольцевых поясов между элементами соединения, повышения механической прочности и сопротивления истиранию при скольжении внешних уплотнительных кольцевых поясов между элементами соединения.The implementation of the sealing cuff, preferably for installation between two elements located at a predetermined radial distance from each other during reciprocating motion, so that the outer and inner surfaces, respectively, of the inner and outer sealing edges are made in the form of respectively outer and inner conical surfaces, and the outer and inner conical surfaces of the inner and outer sealing lips, respectively, are conjugated in the plane as much as possible about the cross section of the elastic expandable ring, the annular cavity open from the side of the inner and outer annular ends is made with a flat annular bottom parallel to the inner and outer annular ends, the elastic expandable ring contacts in the annular cavity with a flat annular bottom and is installed with a protrusion above the inner and the outer annular ends, while the elastic expandable ring has a maximum cross section of 45% to 55% of the specified preset radial the distance between the two elements, provides increased resource and tightness of the seal at ultrahigh pressure, for example, in the seals of splined shafts of hydraulic drill jars at a pressure of 120 ÷ 170 MPa, as well as the ability to maintain elasticity during compression in a wide range of hardness at maximum temperature by increasing the accuracy of the profile cross-section of flexible sealing lips and an elastic expansion ring when the hydraulic fluid pressure in the system (SYSTEM PRESSURE) is on the open surface of the elastic about an expanding ring located in the specified annular cavity between the flexible sealing lips and the rigid annular base, providing a predetermined interference of the elastic expanding ring in the annular cavity between the flexible sealing edges and a predetermined interference of the outer sealing ring belts between the connection elements, increasing mechanical strength and abrasion resistance when sliding external sealing ring belts between the elements of the connection.
Выполнение уплотнительной манжеты таким образом, что эластичное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение, составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния между двумя элементами, обеспечивает равнопрочные в поперечном сечении свойства эластомерного материала в конструкции, дополнительно снижает теплообразование, уменьшает остаточную деформацию и повышает усталостную выносливость при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), повышает усталостную выносливость при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), уменьшает истирание при скольжении (ГОСТ 426-77) между элементами соединения при возвратно-поступательном движении и сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.The implementation of the sealing cuff in such a way that the elastic expanding ring has a maximum cross section of 45% to 55% of the specified pre-set radial distance between the two elements, provides equal strength in the cross section properties of the elastomeric material in the structure, further reduces heat generation, reduces residual deformation and increases fatigue endurance with multiple compression (GOST 20418-75), increases fatigue endurance with alternating bending with rotation (GOST 10952-75), reduces the abrasion of sliding (GOST 426-77) connections between elements in the reciprocating motion, and ultra-high pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Выполнение уплотнительной манжеты предпочтительно для установки между двумя элементами, расположенными на предустановленном расстоянии друг от друга при возвратно-поступательном движении, таким образом, что ширина Т плоского кольцевого дна в кольцевой полости, предназначенной для размещения эластичного разжимного кольца, и диаметр Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца связаны соотношением: Т=(0,65÷0,75)Д, при этом величина выступа Н эластичного разжимного кольца над внутренним и наружным кольцевыми торцами и диаметр Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца связаны соотношением: Н=(0,07÷0,12)Д, твердость жесткого кольцевого основания прямоугольного поперечного сечения, внутренней и наружной гибких уплотнительных кромок, составляющих единую конструкцию, выполненных из эластомерного материала, составляет 90±3 ед. Шор А, при этом эластичное разжимное кольцо, выполненное из эластомерного материала, имеет три варианта твердости: 70±3 ед. Шор А, 80±3 ед. Шор А, 90±3 ед. Шор А, уменьшает максимальное значение эквивалентных напряжений (по Мизесу), обеспечивает равнопрочные в поперечном сечении свойства эластомерного материала в конструкции, дополнительно снижает теплообразование, уменьшает остаточную деформацию и повышает усталостную выносливость при многократном сжатии (ГОСТ 20418-75), повышает усталостную выносливость при знакопеременном изгибе с вращением (ГОСТ 10952-75), снижает температурный предел хрупкости (ГОСТ 7912-74), уменьшает истирание при скольжении (ГОСТ 426-77) между элементами соединения при возвратно-поступательном движении и сверхвысоком давлении гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа.The implementation of the sealing cuff is preferably for installation between two elements located at a predetermined distance from each other during reciprocating motion, so that the width T of the flat annular bottom in the annular cavity designed to accommodate the elastic expandable ring and the diameter D of the maximum elastic cross-section of the expansion ring are connected by the relation: T = (0.65 ÷ 0.75) D, while the size of the protrusion H of the elastic expansion ring above the inner and outer annular ends the diameter D of the maximum cross section of the elastic expandable ring is related by the ratio: N = (0.07 ÷ 0.12) D, the hardness of the rigid annular base of rectangular cross section, the inner and outer flexible sealing lips that make up a single structure made of elastomeric material is 90 ± 3 units Shore A, while an elastic expandable ring made of an elastomeric material has three hardness options: 70 ± 3 units. Shore A, 80 ± 3 units. Shore A, 90 ± 3 units. Shore A, reduces the maximum value of equivalent stresses (according to Mises), ensures the properties of elastomeric material in the structure that are equally strong in the cross section, additionally reduces heat generation, reduces residual deformation and increases fatigue endurance with multiple compression (GOST 20418-75), increases fatigue endurance with alternating bending with rotation (GOST 10952-75), reduces the temperature limit of brittleness (GOST 7912-74), reduces abrasion when sliding (GOST 426-77) between the elements of the connection when returning linear motion and ultra-high pressure hydraulic fluid, preferably 120 ÷ 170 MPa.
Уплотнительная манжета используется в системе уплотнения штока при одностороннем действии высокого давления, при этом система уплотнения штока содержит амортизирующее ударное кольцо, расположенное со стороны гибких уплотнительных кромок, два защитных кольца и демпферную втулку, расположенные последовательно в этом порядке от жесткого кольцевого основания, при этом уплотнительная манжета, расположенная на границе раздела "масло-масло", не подвергается сверхвысокому давлению, предпочтительно 120÷170 МПа, а нагружается сниженным давлением, например, 25÷40 МПа за счет дросселирования трансмиссионного масла в уплотнении штока, создаваемым амортизирующим ударным кольцом, при этом демпферная втулка удерживает слой трансмиссионного масла в полости пониженного давления и уменьшает истирание при скольжении, что повышает ресурс и герметичность уплотнения, например, шлицевого вала гидравлического бурильного яса.The sealing collar is used in the stem sealing system under the unilateral action of high pressure, while the stem sealing system comprises a shock absorbing ring located on the side of the flexible sealing lips, two protective rings and a damper sleeve located sequentially in this order from the rigid ring base, while the sealing the cuff located at the oil-oil interface is not subjected to ultra-high pressure, preferably 120 ÷ 170 MPa, but is loaded with a reduced pressure m, for example, 25–40 MPa due to the throttling of the gear oil in the stem seal created by the shock-absorbing shock ring, while the damper sleeve holds the gear oil layer in the low-pressure cavity and reduces abrasion during sliding, which increases the life and tightness of the seal, for example, spline shaft of a hydraulic drill jar.
Уплотнительная манжета используется в системе уплотнения штока при двухстороннем действии высокого давления, при этом система уплотнения штока содержит амортизирующее ударное кольцо, расположенное со стороны гибких уплотнительных кромок, два защитных кольца, а также вторую уплотнительную манжету, идентичную указанной уплотнительной манжете, расположенную зеркально относительно первой уплотнительной манжеты, при этом два защитных кольца и вторая уплотнительная манжета расположены последовательно в этом порядке от жесткого кольцевого основания, при этом два защитных кольца и вторая уплотнительная манжета расположены последовательно в этом порядке от жесткого кольцевого основания указанной уплотнительной манжеты, при этом уплотнительная манжета, расположенная на границе раздела "масло-масло", не подвергается сверхвысокому давлению, предпочтительно 120÷170 МПа, а нагружается сниженным давлением, например, 25÷40 МПа за счет дросселирования трансмиссионного масла в уплотнении штока, создаваемым амортизирующим ударным кольцом, при этом два защитных кольца удерживают слой трансмиссионного масла в полости пониженного давления и уменьшают истирание при скольжении, что повышает ресурс и герметичность уплотнения, например, шлицевого вала гидравлического бурильного яса двухстороннего действия.The sealing collar is used in the stem sealing system under the double-acting high pressure, wherein the stem sealing system comprises a shock absorbing collar located on the side of the flexible sealing lips, two protective rings, and a second sealing collar identical to the specified sealing collar, which is mirrored relative to the first sealing collar cuffs, with two protective rings and a second sealing cuff located sequentially in this order from the rigid rings of the base, the two protective rings and the second sealing collar are arranged sequentially in this order from the rigid ring base of the specified sealing collar, while the sealing collar located at the oil-oil interface is not subjected to ultrahigh pressure, preferably 120 ÷ 170 MPa and is loaded with reduced pressure, for example, 25–40 MPa due to the throttling of gear oil in the stem seal created by the shock-absorbing shock ring, while two protective rings are held with th transmission oil in the cavity of reduced pressure and reduced abrasion of the sliding, which increases the life and sealing leaks, for example, a splined shaft of the hydraulic drilling jar double acting.
Ниже представлены два варианта (низкой и высокой) уплотнительной манжеты с эластичным разжимным кольцом в системе уплотнения штока гидравлического бурильного яса при одностороннем и двухстороннем действии высокого давления и возвратно-поступательном движении.Below are two options (low and high) sealing cuff with an elastic expandable ring in the sealing system of the stem of a hydraulic drill jar with unilateral and bilateral action of high pressure and reciprocating motion.
На фиг.1 изображена система уплотнения штока при одностороннем действии высокого давления, содержащая низкую уплотнительную манжету с эластичным разжимным кольцом, амортизирующее ударное кольцо, два защитных кольца и демпферную втулку.Figure 1 shows a rod sealing system with unilateral high pressure, containing a low sealing sleeve with an elastic expandable ring, a shock absorbing shock ring, two protective rings and a damper sleeve.
На фиг.2 изображена система уплотнения штока при двухстороннем действии высокого давления, содержащая высокую уплотнительную манжету с эластичным разжимным кольцом, амортизирующее ударное кольцо, два защитных кольца и вторую высокую уплотнительную манжету, расположенную зеркально относительно первой.Figure 2 shows a rod sealing system with two-sided high-pressure action, comprising a high sealing cuff with an elastic expandable ring, a shock absorbing shock ring, two protective rings and a second high sealing cuff, which is mirrored relative to the first.
На фиг.3 изображен вариант низкой уплотнительной манжеты с эластичным разжимным кольцом.Figure 3 shows a variant of a low sealing cuff with an elastic expandable ring.
На фиг.4 изображен вариант высокой уплотнительной манжеты с эластичным разжимным кольцом.Figure 4 shows a variant of a high sealing cuff with an elastic expandable ring.
На фиг.5 изображен элемент I низкой уплотнительной манжеты на фиг.1 между двумя элементами системы уплотнения штока при одностороннем действии высокого давления.Figure 5 shows the element I of the low sealing collar in figure 1 between two elements of the rod sealing system under the unilateral action of high pressure.
На фиг.6 изображен элемент II высокой уплотнительной манжеты на фиг.2 между двумя элементами системы уплотнения штока при двухстороннем действии высокого давления.Figure 6 shows the element II of the high sealing collar in figure 2 between two elements of the stem sealing system under the double-sided action of high pressure.
Низкая уплотнительная манжета 1, предпочтительно для установки между двумя элементами: шлицевым валом 2 и корпусом 3, расположенными на предустановленном радиальном расстоянии 4 друг от друга при возвратно-поступательном движении и одностороннем действии высокого давления содержит жесткое кольцевое основание 5 прямоугольного поперечного сечения, внутреннюю гибкую уплотнительную кромку 6, наружную гибкую уплотнительную кромку 7, внутренний кольцевой торец 8, наружный кольцевой торец 9, расположенные на противоположном краю 10 от указанного кольцевого основания 5, составляющие единую конструкцию с жестким кольцевым основанием 5, образующие кольцевую полость 11, открытую со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, соответственно, 8 и 9, показано на фиг.1, 3, 5.A
Внутренняя гибкая уплотнительная кромка 6 имеет уплотнительный край 12 на внутренней поверхности 13, простирающейся к противоположному внешнему краю 10 от одной стороны 14 жесткого кольцевого основания 5 для плотного контакта с указанным элементом 2, наружная гибкая уплотнительная кромка 7 имеет уплотнительный край 15 на наружной поверхности 16, простирающейся к внешнему краю 10 от одной стороны 14 жесткого кольцевого основания 5 для плотного контакта с указанным элементом 3, а также содержит эластичное разжимное кольцо 17, размещенное в указанной кольцевой полости 11 между гибкими уплотнительными кромками, соответственно, 6, 7 и жестким кольцевым основанием 5, при этом гибкие уплотнительные кромки 6 и 7, по меньшей мере, частично окружают и удерживают эластичное разжимное кольцо 17 в кольцевой полости 11, показано на фиг.1, 3, 5.The inner
Высокая уплотнительная манжета 18, предпочтительно для установки между двумя элементами: шлицевым валом 19 и корпусом 20, расположенными на предустановленном радиальном расстоянии 21 друг от друга при возвратно-поступательном движении и двухстороннем действии высокого давления содержит жесткое кольцевое основание 22 прямоугольного поперечного сечения, внутреннюю гибкую уплотнительную кромку 23, наружную гибкую уплотнительную кромку 24, внутренний кольцевой торец 25, наружный кольцевой торец 26, расположенные на противоположном краю 27 от указанного жесткого кольцевого основания 22, составляющие единую конструкцию с жестким кольцевым основанием 22 и образующие кольцевую полость 28, открытую со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов, соответственно, 25 и 26, показано на фиг.2, 4, 6.A
Внутренняя гибкая уплотнительная кромка 23 имеет уплотнительный край 29 на внутренней поверхности 30, простирающейся к противоположному внешнему краю 27 от одной стороны 31 жесткого кольцевого основания 22 для плотного контакта с указанным элементом 19, наружная гибкая уплотнительная кромка 24 имеет уплотнительный край 32 на наружной поверхности 33, простирающейся к внешнему краю 27 от одной стороны 31 жесткого кольцевого основания 22 для плотного контакта с указанным элементом 20, а также содержит эластичное разжимное кольцо 34, размещенное в указанной кольцевой полости 28 между гибкими уплотнительными кромками, соответственно, 23, 24 и жестким кольцевым основанием 22, при этом гибкие уплотнительные кромки 23 и 24, по меньшей мере, частично окружают и удерживают эластичное разжимное кольцо 34 в кольцевой полости 28, показано на фиг.1, 3, 5.The inner
Кольцевые полости 11 и 28 в уплотнительной манжете 1 и, соответственно, 18 выполнены идентичными, при этом наружные поверхности внутренних гибких уплотнительных кромок 6 и 23 и, соответственно, внутренние поверхности наружных гибких уплотнительных кромок 7 и 24 также выполнены идентичными.The
Наружная поверхность 35 внутренней гибкой уплотнительной кромки 6 (показано, например, в уплотнительной манжете 1) выполнена в форме двух наружных конических поверхностей, соответственно, 36 и 37, где поз. 38 показан минимальный диаметр наружных конических поверхностей 36 и 37, которые сопряжены в плоскости 39 максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 17, при этом уплотнительная манжета 1 имеет радиус 40 вдоль кромки 41, сопряженный с внутренним кольцевым торцом 8, а поз.42 - центральная продольная ось уплотнительной манжеты 1, показано на фиг.3.The outer surface 35 of the inner flexible sealing lip 6 (shown, for example, in the sealing lip 1) is made in the form of two outer conical surfaces, respectively, 36 and 37, where pos. 38 shows the minimum diameter of the outer conical surfaces 36 and 37, which are mated in the
Внутренняя поверхность 43 наружной гибкой уплотнительной кромки 24 (показано, например, в уплотнительной манжете 18) выполнена в форме двух внутренних конических поверхностей, соответственно, 44 и 45, где поз. 46 показан максимальный диаметр внутренних конических поверхностей 44 и 45, которые сопряжены в плоскости 47 максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 34, при этом уплотнительная манжета 1 имеет радиус 48 в вдоль кромки 49, сопряженный с наружным кольцевым торцом 26, а поз. 50 - центральная продольная ось уплотнительной манжеты 18, показано на фиг.4.The inner surface 43 of the outer flexible sealing lip 24 (shown, for example, in the sealing collar 18) is made in the form of two inner conical surfaces, respectively, 44 and 45, where pos. 46 shows the maximum diameter of the inner conical surfaces 44 and 45 which are conjugate to the
Кольцевая полость 11, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов 7 и 8 (показано в уплотнительной манжете 1), выполнена с плоским кольцевым дном 51, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, соответственно, 8 и 7, при этом эластичное разжимное кольцо 17 контактирует в кольцевой полости 11 с плоским кольцевым дном 51, двумя наружными поверхностями 36, 37 внутренней гибкой уплотнительной кромки 6, двумя аналогичными внутренними поверхностями 44, 45 наружной гибкой уплотнительной кромки 7 (обозначенными на фиг.4) и установлено с выступом 52 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 8 и 7, показано на фиг.3.The
Кольцевая полость 28, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов 25, 26 (показано в уплотнительной манжете 18), выполнена с плоским кольцевым дном 53, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, соответственно, 25 и 26, при этом эластичное разжимное кольцо 34 контактирует в кольцевой полости 28 с плоским кольцевым дном 53, двумя наружными поверхностями 36, 37 (обозначенными на фиг.3) внутренней гибкой уплотнительной кромки 23, двумя внутренними поверхностями 44, 45 наружной гибкой уплотнительной кромки 24 и установлено с выступом 54 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 25 26, показано на фиг.4.The annular cavity 28, open on the side of the inner and outer
Величина выступа 52, Н эластичного разжимного кольца 17 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 8 и 7 равна, например, радиусу 40 вдоль кромки 41, при этом эластичное разжимное кольцо 17 имеет максимальное поперечное сечение 55, Д (обозначенное на фиг.4), составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния 4 между двумя элементами 2, 3, показано на фиг.3, 5.The magnitude of the
Величина выступа 54, Н эластичного разжимного кольца 34 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 25 и 26 равна, например, радиусу 48 вдоль кромки 49, при этом эластичное разжимное кольцо имеет максимальное поперечное сечение 55, Д составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния 21 между двумя элементами 19, 20, показано на фиг.4, 6.The size of the protrusion 54, H of the elastic
Ширина 56, Т плоского кольцевого дна 53 в кольцевой полости 28, предназначенной для размещения эластичного разжимного кольца 34, и диаметр 55, Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 35 связаны соотношением: Т=(0,65÷0,75)Д, показано на фиг.4.
Величина выступа 54, Н эластичного разжимного кольца 34 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 25 и 26 и диаметр 55, Д максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 34 связаны соотношением: Н=(0,07÷0,12)Д, показано на фиг.3, 4.The magnitude of protrusion 54, the elastic H expander
Твердость жесткого кольцевого основания 5 прямоугольного поперечного сечения, внутренней и наружной гибких уплотнительных кромок, соответственно, 6 и 7, составляющих единую конструкцию 1, а также твердость жесткого кольцевого основания 22 прямоугольного поперечного сечения, внутренней и наружной гибких уплотнительных кромок, соответственно, 23 и 24, составляющих единую конструкцию 18, выполненных из эластомерного материала, составляет 90±3 ед. Шор А, показано на фиг.3, 4.The hardness of the rigid
Эластичные разжимные кольца 17, 34, выполненные из эластомерного материала, имеют три варианта твердости: 70±3 ед. Шор А, 80±3 ед. Шор А, 90±3 ед. Шор А, показано на фиг.3, 4.Elastic expanding
Уплотнительная манжета 1 используется в системе уплотнения штока (шлицевого вала) 2 при одностороннем действии высокого давления со стороны 57, при этом система уплотнения штока содержит амортизирующее ударное кольцо 58, расположенное со стороны гибких уплотнительных кромок, соответственно, 6 и 7, два защитных кольца 59 и демпферную втулку 60, расположенные последовательно в этом порядке от жесткого кольцевого основания 5, показано на фиг.1, 3, 5.The sealing
Уплотнительная манжета 18 используется в системе уплотнения штока (шлицевого вала) 19 при двухстороннем действии высокого давления 61 и 62, при этом система уплотнения штока содержит амортизирующее ударное кольцо 63, расположенное со стороны гибких уплотнительных кромок, соответственно, 23 и 24, два защитных кольца 64, а также вторую уплотнительную манжету 18 (идентичную указанной уплотнительной манжеты), расположенную зеркально относительно первой уплотнительной манжеты 18, при этом два защитных кольца 64 и вторая уплотнительная манжета 18 расположены последовательно в этом порядке от жесткого кольцевого основания 22, показано на фиг.2.The sealing
Материалы уплотнительных манжет 1, 18, а также эластичных разжимных колец 17, 34: Viton В, Viton G, Viton FDA (фторовый каучук, фторовый каучук углерода) отличаются хорошей устойчивостью против высоких температур (от -20°C до +175°C), озона, кислорода, минеральных масел, синтетических гидравлических жидкостей, топлива, многих органических растворителей.The materials of the
Расчет напряженно-деформированного состояния конструкции уплотнительной манжеты 18 в системе уплотнения шлицевого вала 19 гидравлического бурильного яса при двухстороннем действии сверхвысокого давления гидравлической жидкости, по существу, 120÷170 МПа, который осуществлялся методом конечных элементов с помощью сертифицированного аналитического программного продукта ANSYS 12.1 в динамической нелинейной постановке с использованием элементов, имитирующих контактное взаимодействие, с учетом упруго-пластичных свойств материалов конструкции, показал, что в случае равномерного распределения нагрузки при давлении и мгновенном "сбросе" давления гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) на открытую поверхность относительно эластичного разжимного кольца 34, размещенного в указанной кольцевой полости 28 между гибкими уплотнительными кромками 23, 24 и относительно жестким кольцевым основанием 22, запас по пределу усталостной выносливости при многократном сжатии составляет 1,25, запас по пределу усталостной выносливости при знакопеременном изгибе с вращением составляет 1,35.Calculation of the stress-strain state of the design of the sealing
При давлении гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) и мгновенном "сбросе" давления на наружную поверхность 35 внутренней гибкой уплотнительной кромки 23 (показано в уплотнительной манжете 1), которая выполнена в форме двух наружных конических поверхностей, соответственно, 36 и 37, где поз.38 показан минимальный диаметр наружных конических поверхностей 36 и 37, которые сопряжены в плоскости 39 максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 17, при этом уплотнительная манжета 1 имеет радиус 40 вдоль кромки 41, сопряженный с внутренним кольцевым торцом 8, а поз.42 - центральная продольная ось уплотнительной манжеты 1, показано на фиг.3, и давлении на внутреннюю поверхность 43 наружной гибкой уплотнительной кромки 24, которая выполнена в форме двух внутренних конических поверхностей, соответственно, 44 и 45, где поз.46 показан максимальный диаметр внутренних конических поверхностей 44 и 45, которые сопряжены в плоскости 47 максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 34, при этом уплотнительная манжета 1 имеет радиус 48 в вдоль кромки 49, сопряженный с наружным кольцевым торцом 26, а поз.50 - центральная продольная ось уплотнительной манжеты 18, показано на фиг.4, кольцевая полость 28, открытая со стороны внутреннего и наружного кольцевых торцов 25 и 26, выполненная с плоским кольцевым дном 53, расположенным параллельно внутреннему и наружному кольцевым торцам, соответственно, 25 и 26, плоскость 47 максимального поперечного сечения эластичного разжимного кольца 34 сохраняет симметричную форму, эластичное разжимное кольцо 34 контактирует в кольцевой полости 28 с плоским кольцевым дном 53, двумя наружными поверхностями 36, 37 внутренней гибкой уплотнительной кромки 23, двумя аналогичными внутренними поверхностями 44, 45 наружной гибкой уплотнительной кромки 24 и располагается с выступом 54 над внутренним и наружным кольцевыми торцами, соответственно, 25 и 26.When the hydraulic fluid pressure in the system (SYSTEM PRESSURE) and instantaneous "release" of pressure on the outer surface 35 of the inner flexible sealing lip 23 (shown in the sealing lip 1), which is made in the form of two outer conical surfaces, respectively, 36 and 37, where .38 shows the minimum diameter of the outer conical surfaces 36 and 37, which are mated in the
При этом эластичное разжимное кольцо 34, имеющее максимальное поперечное сечение 55, Д составляющее от 45% до 55% указанного предустановленного радиального расстояния 21 между двумя элементами 19, 20, обеспечивает возможность сохранения эластичности при сжатии в широком диапазоне твердости при максимальной температуре за счет повышения точности профиля поперечного сечения гибких уплотнительных кромок 23, 24 и эластичного разжимного кольца 34 при давлении гидравлической жидкости в системе (SYSTEM PRESSURE) и мгновенном "сбросе" давления на открытую поверхность эластичного разжимного кольца 34, размещенного в указанной кольцевой полости 28 между гибкими уплотнительными кромками 23, 24 и жестким кольцевым основанием 22, а также за счет обеспечения заданного натяга эластичного разжимного кольца 34 в кольцевой полости 28 между гибкими уплотнительными кромками 23, 24 и заданного натяга внешних уплотнительных кольцевых поясов 29, 32 между элементами соединения 19, 20, а также за счет повышения механической прочности и сопротивления истиранию при скольжении внешних уплотнительных кольцевых поясов 29, 32 между элементами соединения 19, 20.When this
Ресурс уплотнительной манжеты 18 в системе уплотнения шлицевого вала гидравлического бурильного яса при двухстороннем действии сверхвысокого давления гидравлической жидкости, предпочтительно 120÷170 МПа, составляет не менее 300 часов при проходке сложных искривленных скважин с большим коэффициентом трения, например, в скважинах, имеющих боковые горизонтальные стволы, при этом прихваты в скважинах ликвидировались, а максимальное время работы яса в скважине составляло непрерывно 50 часов и за это время им производилось более 600 ударов.The resource of the sealing
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119128/06A RU2465502C1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Sealing cup |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119128/06A RU2465502C1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Sealing cup |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2465502C1 true RU2465502C1 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011119128/06A RU2465502C1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | Sealing cup |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465502C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522731C1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Sealing cup |
| CN107448607A (en) * | 2017-08-30 | 2017-12-08 | 武汉海王机电工程技术公司 | A kind of sealing structure of downhole tool experimental rig |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6209882B1 (en) * | 1997-04-10 | 2001-04-03 | Mannesmann Sachs Ag | Lip seal for sealing cylindrical surfaces |
| US6883804B2 (en) * | 2002-07-11 | 2005-04-26 | Parker-Hannifin Corporation | Seal ring having secondary sealing lips |
| US7195246B2 (en) * | 2004-02-25 | 2007-03-27 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Sealing material |
| RU2300679C2 (en) * | 2002-12-02 | 2007-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Collar seal for movable joints |
| RU2413108C2 (en) * | 2005-12-06 | 2011-02-27 | Нок Корпорейшн | System of rod packing |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011119128/06A patent/RU2465502C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6209882B1 (en) * | 1997-04-10 | 2001-04-03 | Mannesmann Sachs Ag | Lip seal for sealing cylindrical surfaces |
| US6883804B2 (en) * | 2002-07-11 | 2005-04-26 | Parker-Hannifin Corporation | Seal ring having secondary sealing lips |
| RU2300679C2 (en) * | 2002-12-02 | 2007-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" | Collar seal for movable joints |
| US7195246B2 (en) * | 2004-02-25 | 2007-03-27 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | Sealing material |
| RU2413108C2 (en) * | 2005-12-06 | 2011-02-27 | Нок Корпорейшн | System of rod packing |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522731C1 (en) * | 2012-12-07 | 2014-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Фирма "Радиус-Сервис" | Sealing cup |
| CN107448607A (en) * | 2017-08-30 | 2017-12-08 | 武汉海王机电工程技术公司 | A kind of sealing structure of downhole tool experimental rig |
| CN107448607B (en) * | 2017-08-30 | 2023-07-14 | 武汉海王机电工程技术有限公司 | Sealing structure of downhole tool test device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8622398B2 (en) | Annular seal | |
| EP3315829B1 (en) | Axial and radial floating seals | |
| CN101680550B (en) | Dynamic shaft seal and method of installation thereof | |
| US20110233925A1 (en) | Threaded joint with elastomeric seal flange | |
| US20150240950A1 (en) | Bellows Seal | |
| CN101135248B (en) | Variable clearance positive pressure packing ring and carrier arrangement with leaf springs | |
| CN104755817B (en) | Piston ring | |
| RU2465502C1 (en) | Sealing cup | |
| RU2007139702A (en) | IMPROVED DRIVING UNIT ON A FLUID MEDIUM FOR APPLICATION INSIDE A TURBO MACHINE | |
| RU2037077C1 (en) | Mechanical seal | |
| CA2948211C (en) | Rotary joint for a high pressure fluid | |
| RU2522731C1 (en) | Sealing cup | |
| CN109690160A (en) | Flexible valve rod bellows component | |
| EA000550B1 (en) | Primary and secondary seal assemblies with contacting convex surfaces | |
| RU161427U1 (en) | MOBILE SEAL OF MOBILE CONNECTIVE CONNECTION | |
| US9939067B2 (en) | Elastic contact seal | |
| WO2015162581A1 (en) | A valve, and a method for effectively sealing an area between two surfaces in a valve and use thereof | |
| NO20220054A1 (en) | Highly elastic metal seal | |
| RU2511845C2 (en) | Kashigin's separator of two media (versions) | |
| KR102580752B1 (en) | piston seal for hydraulic cylinder | |
| RU2194898C1 (en) | Sealing unit for cylindrical pairs of hydropneumatic machines | |
| US816190A (en) | Stuffing-box. | |
| CN109899525A (en) | Shaft seal | |
| US945458A (en) | Metallic packing. | |
| RU2614550C1 (en) | Mechanical seal |