RU2677434C1 - Sealing device - Google Patents
Sealing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677434C1 RU2677434C1 RU2018100753A RU2018100753A RU2677434C1 RU 2677434 C1 RU2677434 C1 RU 2677434C1 RU 2018100753 A RU2018100753 A RU 2018100753A RU 2018100753 A RU2018100753 A RU 2018100753A RU 2677434 C1 RU2677434 C1 RU 2677434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sealing
- groove
- volume
- sealing device
- ring
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
- F16J15/10—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к разделу уплотнительной техники, и может быть применено в качестве уплотнительного устройства для любого подвижного цилиндрического элемента, отслеживающего изменение линейных размеров материалов в диапазоне эксплуатационных температур.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to the section of sealing equipment, and can be applied as a sealing device for any movable cylindrical element that tracks the change in the linear dimensions of materials in the range of operating temperatures.
Известно уплотнительное устройство с функциями компенсатора температурного расширения смазывающей жидкости (патент РФ N 2177571, F16J 15/34, опубл. 27.12.2001), содержащее установленные в зазоре между статором и ротором два контактных кольца пары трения и прорезную втулку. Статор выполнен с неподвижной осью, а ротор - с внешним корпусом. Прорезная втулка выполнена из двух частей с прямоугольными выступами на одной из них, повторяющими форму впадин на другой. Первая часть прорезной втулки зафиксирована на оси, а вторая установлена с возможностью осевого перемещения и содержит упорный буртик, в который упираются пружинки, взаимодействующие другими своими концами с неподвижным контактным кольцом пары трения торцового уплотнения. Торцовое уплотнение размещено внутри полого поршня, установленного, в свою очередь, с возможностью осевого перемещения внутри внешнего корпуса и подпружиненного в сторону заполненной смазывающей жидкостью полости, а полость, в которой размещена пружина, сообщена с рабочей средой.A sealing device with the functions of a compensator for thermal expansion of a lubricating fluid is known (RF patent N 2177571, F16J 15/34, publ. 12/27/2001), containing two contact rings of a friction pair and a slotted sleeve installed in the gap between the stator and the rotor. The stator is made with a fixed axis, and the rotor is with an external housing. The slotted sleeve is made of two parts with rectangular protrusions on one of them, repeating the shape of the depressions on the other. The first part of the slotted sleeve is fixed on the axis, and the second is mounted with the possibility of axial movement and contains a thrust shoulder, in which the springs abut, interacting with their other ends with the stationary contact ring of the friction pair of the mechanical seal. The mechanical seal is placed inside the hollow piston, which, in turn, is installed with the possibility of axial movement inside the outer casing and spring-loaded towards the cavity filled with lubricating fluid, and the cavity in which the spring is placed is in communication with the working medium.
Недостатком такого уплотнительного устройства является нетехнологичность и трудоемкость изготовления и сборки уплотнительного устройства. В уплотнительном устройстве используется три уплотнительных кольца, при чем в описании не приведены их размеры. Одно уплотнительное кольцо находится на большом расстояние от края детали, в которую он установлен. В связи с этим при выборе размеров данного кольца возникают два противоречия:The disadvantage of such a sealing device is the low technology and the complexity of the manufacture and assembly of the sealing device. Three sealing rings are used in the sealing device, and their sizes are not given in the description. One o-ring is located at a great distance from the edge of the part in which it is installed. In this regard, when choosing the dimensions of this ring, two contradictions arise:
- если объем уплотнительного кольца будет соизмерим с объемом проточки, возникнет трудность в его установке;- if the volume of the o-ring is commensurate with the volume of the groove, there will be difficulty in installing it;
- если объем уплотнительного кольца будет меньше объема проточки, то оно легко устанавливается, но при этом возможно нарушение герметизации при снижении температуры эксплуатации до отрицательных значений за счет разницы коэффициентов линейных расширений уплотнительных колец и сопрягающихся с ним деталей, образовываются зазоры, что приводит, в конечном счете, к снижению рабочих характеристик конструкции.- if the volume of the o-ring is less than the volume of the groove, then it is easy to install, but it is possible to violate the seal when the operating temperature is reduced to negative values due to the difference in the coefficients of linear expansion of the sealing rings and the mating parts, gaps are formed, which ultimately leads account, to reduce the design performance.
Наиболее близким аналогом является уплотнительное соединение (патент РФ №2335680, F16J 15/10, опубл. 10.10.2008). Уплотнительное, соединение включает герметизируемые детали, одна из которых содержит кольцевую канавку прямоугольного сечения и размещенное в ней эластичное уплотнительное кольцо исходно круглого сечения с объемом, меньшим объема кольцевой канавки, и взаимодействующее с контрдеталью. На дне канавки прямоугольного сечения и в контрдетали симметрично стенкам выполнены дополнительные кольцевые канавки с поперечным сечением в виде сегментов эллипса с большей осью, расположенной перпендикулярно стенкам прямоугольной канавки. Изобретение повышает ресурс уплотнительного соединения за счет снижения скорости релаксации контактных напряжений, а также увеличивает площадь контакта уплотнения с герметизируемыми деталями.The closest analogue is a sealing compound (RF patent No. 23335680, F16J 15/10, publ. 10.10.2008). The sealing connection includes the parts to be sealed, one of which contains an annular groove of rectangular cross section and an elastic sealing ring placed in it of an initially circular cross section with a volume smaller than the volume of the annular groove, and interacting with the counter piece. At the bottom of the groove of a rectangular section and in the counter-detail symmetrically to the walls, additional annular grooves with a cross section in the form of segments of an ellipse with a larger axis located perpendicular to the walls of the rectangular groove are made. The invention increases the life of the sealing compound by reducing the relaxation rate of contact stresses, and also increases the contact area of the seal with the parts to be sealed.
Недостатком такого уплотнительного соединения является невозможность использования его при герметизации подвижных элементов конструкции из-за дополнительных кольцевых канавок.The disadvantage of this sealing connection is the inability to use it when sealing movable structural elements due to additional annular grooves.
Задачей изобретения является повышение надежности уплотнительного устройства уплотнения подвижных элементов конструкциипри его работе в эксплуатационном диапазоне температур.The objective of the invention is to increase the reliability of the sealing device for sealing movable structural elements during its operation in the operating temperature range.
Техническим результатом предлагаемого решения является создание надежного уплотнительного устройства, работающего при отрицательных и положительных температурах эксплуатации и обеспечивающего герметизацию подвижных деталей.The technical result of the proposed solution is the creation of a reliable sealing device operating at negative and positive operating temperatures and providing sealing of moving parts.
Технический результат достигается тем, что в уплотнительном устройстве, включающем герметизируемые детали, одна из которых содержит кольцевую канавку прямоугольного сечения и размещенное в ней уплотнительное кольцо исходно круглого сечения, объем кольцевой канавки меньше объема уплотнительного кольца и удовлетворяет соотношению Vканавки=(0,80÷0,95)⋅Vкольца, при этом герметизацию производят за счет системы температурной компенсации. Геометрические размеры поперечного сечения канавки удовлетворяют соотношению (А, Б)канавки=(0,75÷0,90)⋅Dкольца, где А - ширина канавки, В - глубина канавки, Dкольца - диаметр, уплотнительного кольца.The technical result is achieved by the fact that in the sealing device, which includes the parts to be sealed, one of which contains an annular groove of rectangular cross section and an o-ring of initially circular cross-section placed in it, the volume of the annular groove is less than the volume of the o-ring and satisfies the ratio V of the groove = (0.80 ÷ 0.95) ⋅V rings , while sealing is carried out by a temperature compensation system. The geometric dimensions of the cross section of the groove satisfy the relation (A, B) of the groove = (0.75 ÷ 0.90) ⋅ D of the ring , where A is the width of the groove, B is the depth of the groove, D of the ring is the diameter of the o-ring.
Для обеспечения постоянного поджатая уплотнительного кольца в уплотнительном устройстве введена система температурной компенсации, которая позволяет отслеживать перемещение подвижной детали уплотнительного элемента и обеспечивать герметизацию во всем диапазоне эксплуатационных температур.To ensure a constant tightened sealing ring in the sealing device, a temperature compensation system is introduced, which allows you to track the movement of the moving parts of the sealing element and provide sealing in the entire range of operating temperatures.
На фиг. представлено предлагаемое уплотнительное устройство с герметизируемым объемом 1 из материала с большим коэффициентом линейного расширения по сравнению со сталью. Оно содержит уплотнительное кольцо 2, установленное в кольцевую проточку между подвижной 3 и неподвижной 4 деталью уплотнительного устройства. Для обдавливания уплотнительного кольца предусмотрена система температурной компенсации 5. Уплотнительное кольцо 2 равномерно обжимается по всей поверхностиза счет наличия системы температурной компенсации с равномерно действующим усилием по окружности. Система температурной компенсации 5 подбирается для каждого устройства индивидуально и зависит от его температуры эксплуатации, материала заполняющего объем 1 и корпуса 4. Система температурной компенсации позволяет отслеживать перемещение детали 3 с уплотнительным кольцом 2 от единиц до десятков миллиметров и тем самым обеспечивать постоянное поджатие уплотнительного кольца 2.In FIG. The proposed sealing device with a sealed
Экспериментальная отработка уплотнительного кольца показала, что если объем канавки будет меньше 0,8⋅Vкольца, а ширина А и глубина Б будет меньше 0,75 Dкольца, то установка уплотнительного кольца в канавку невозможна, при увеличении объема канавки более 0,95⋅Vкольца, а ширины А и глубины Б более 0,9 Dкольца происходит разгерметизация при создании в полости 1 избыточного давления более 10 кПа.Experimental development of the sealing ring showed that if the groove volume is less than 0.8⋅V ring , and the width A and depth B is less than 0.75 D of the ring , then installing the sealing ring in the groove is not possible, with an increase in the groove volume of more than 0.95⋅ V rings , and width A and depth B more than 0.9 D rings , depressurization occurs when an overpressure of more than 10 kPa is created in
Сборка уплотнительногоустройствапроисходит в следующей последовательности. На материал 1 устанавливается подвижная деталь 3 в образовавшейся цилиндрический паз, равномерно устанавливается, уплотнительное кольцо 2, после этого заворачивается система температурной компенсации.The assembly of the sealing device takes place in the following sequence. A
Уплотнительное устройство работает следующим образом.The sealing device operates as follows.
При изменении температуры эксплуатации с отрицательных до положительных, и наоборот, происходит изменение линейного размера материала 1 за счет разницы коэффициентов линейных расширений материалов 1 и корпуса 4 уплотнительного устройства. При этом уплотнительное кольцо 2 перемещается одновременно с материалом 1 за счет постоянно действующего усилия от системы температурной компенсации.When the operating temperature changes from negative to positive, and vice versa, the linear size of the
Для отработки конструкции был изготовлен макет с кольцевой канавкой объемом Vканавки=8,74 см3(А=3,4 мм, Б=3,25 мм, Dвн.канавки=248,5 мм), в который устанавливались уплотнительные кольца изготовленные из резиной смеси ИРП 1266 НТА ТУ 38 005 1166-2015. Конструкция проверялась на герметичность избыточным давлением 19,6 кПа и отрабатывалась в диапазоне эксплуатационных температур от -50°С до +50°С. Для отработки использовались кольца с объемом:To test the design, a mock-up was made with an annular groove with a volume of V grooves = 8.74 cm 3 (A = 3.4 mm, B = 3.25 mm, D internal grooves = 248.5 mm), into which O-rings made from rubber mixture ИРП 1266 НТА ТУ 38 005 1166-2015. The design was tested for leaks with an overpressure of 19.6 kPa and was tested in the operating temperature range from -50 ° C to + 50 ° C. For mining, rings with volume were used:
- Vкольца=9,71 см3(Dкольца=4 мм) (положительные испытания);- V rings = 9.71 cm 3 (D rings = 4 mm) (positive tests);
- Vкольца=10,85 см3(Dкольца=4,3 мм) (положительные испытания);- V rings = 10.85 cm 3 (D rings = 4.3 mm) (positive tests);
- Vкольца=11,23 см3(Dкольца=4,5 мм) (уплотнение не установилось);- V rings = 11.23 cm 3 (D rings = 4.5 mm) (seal not installed);
- Vкольца=7,63 см3(Dкольца=3,5 мм) (отрицательные испытания);- V rings = 7.63 cm 3 (D rings = 3.5 mm) (negative tests);
- Vкольца=8,53 см3(Dкольца=3,7 мм) (отрицательные испытания);- V rings = 8.53 cm 3 (D rings = 3.7 mm) (negative tests);
Заявляемая конструкция позволяет решить поставленную задачу по созданию уплотнительного устройства с повышенной надежностью герметизации подвижных деталей и повышенными несущими свойствами и получить новый технический результат, заключающийся в возможности работы уплотнительного устройства при отрицательных и положительных температурах эксплуатации за счет системы температурной компенсации, обеспечивающей постоянное поджатие уплотнительного кольца во всем эксплуатационном диапазоне температур.The inventive design allows to solve the problem of creating a sealing device with increased reliability of sealing of moving parts and increased load-bearing properties and to obtain a new technical result, which consists in the possibility of the sealing device at negative and positive operating temperatures due to the temperature compensation system, which ensures constant compression of the sealing ring in the entire operating temperature range.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100753A RU2677434C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018100753A RU2677434C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Sealing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2677434C1 true RU2677434C1 (en) | 2019-01-16 |
Family
ID=65025006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018100753A RU2677434C1 (en) | 2018-01-10 | 2018-01-10 | Sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2677434C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796606C1 (en) * | 2022-07-11 | 2023-05-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Sealing device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1622664A1 (en) * | 1988-09-13 | 1991-01-23 | С.Я.Алейников | Sealing joint of lid |
| RU2177571C1 (en) * | 2000-07-24 | 2001-12-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Sealing device with function for compensating temperature expansion of lubricating liquid |
| RU2230957C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-06-20 | Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия | Fixed joint seal |
| US20070012117A1 (en) * | 2003-09-29 | 2007-01-18 | Tolyo Electron Limited | Sealing ring and its managing system |
| RU2335680C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Sealing joint |
-
2018
- 2018-01-10 RU RU2018100753A patent/RU2677434C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1622664A1 (en) * | 1988-09-13 | 1991-01-23 | С.Я.Алейников | Sealing joint of lid |
| RU2177571C1 (en) * | 2000-07-24 | 2001-12-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" | Sealing device with function for compensating temperature expansion of lubricating liquid |
| RU2230957C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-06-20 | Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия | Fixed joint seal |
| US20070012117A1 (en) * | 2003-09-29 | 2007-01-18 | Tolyo Electron Limited | Sealing ring and its managing system |
| RU2335680C1 (en) * | 2007-04-09 | 2008-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | Sealing joint |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796606C1 (en) * | 2022-07-11 | 2023-05-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Sealing device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2385278B1 (en) | Low breakout friction energized gasket | |
| US2935365A (en) | Seal | |
| US20140265151A1 (en) | Circumferential Seal with Ceramic Runner | |
| RU2558274C2 (en) | Sealed device | |
| CN109141763B (en) | Auxiliary sealing rubber ring air tightness inspection tool in aviation graphite sealing | |
| RU2677434C1 (en) | Sealing device | |
| US2976066A (en) | Compression type high temperature seal | |
| RU143449U1 (en) | COMPRESSOR HIGH PRESSURE SEALING DEVICE | |
| RU2037704C1 (en) | Radial-face contact seal | |
| RU2582718C2 (en) | Combined shaft seal | |
| CN104279338A (en) | Large-deformation self-compensation sealing structure | |
| US4219202A (en) | Axial mechanical seal | |
| US3090629A (en) | Fluid seal | |
| RU197088U1 (en) | MAGNET-LIQUID SHAFT SEAL | |
| RU2674838C1 (en) | Rod packing without seal in hydraulic and pneumatic drives | |
| SU391315A1 (en) | SEAL | |
| US2860019A (en) | Packing or sealing structure | |
| RU2686358C1 (en) | Combined magneto-fluid seal | |
| RU2561960C2 (en) | Packing gland for gas compressors | |
| RU2621922C1 (en) | Rod sealing | |
| RU2695874C1 (en) | High-temperature compound seal | |
| CN110864113B (en) | Elastic sealing element for reciprocating mobile equipment and sealing method thereof | |
| RU2796606C1 (en) | Sealing device | |
| RU2595315C1 (en) | End gas dynamic seal of turbomachine rotor support | |
| RU200376U1 (en) | Stuffing box for plunger pumps |