RU2782481C1

RU2782481C1 - Sealing apparatus

Info

Publication number: RU2782481C1
Application number: RU2021131481A
Authority: RU
Inventors: Мухтар Зуфарович Валитов
Original assignee: Мухтар Зуфарович Валитов
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2022-10-28

Abstract

FIELD: sealing.

SUBSTANCE: invention relates to apparatus for sealing two concentric surfaces and can be applied in the field of mechanical engineering; in particular, for sealing pistons, plungers, and rods of volumetric machines, such as pumps, and rotating shafts. Sealing apparatus comprises a cylinder, a rod, and at least two disks equipped with sealing elements. One disk is fixed, and the other is configured to move axially between two stops, forming an inter-disk chamber. An elastic element is placed in the inter-disk chamber between the disks so as to be able to interact with the movable disk and a stop. The stop of the movable disk on the side of the working cavity is made in the form of a fixed unloading disk. A recess and a matching protrusion located in said recess are made on the unloading and movable disk, wherein a constant-pressure chamber communicating with a liquid source is formed between the unloading and movable disks. The inter-disk chamber and the constant-pressure chamber are communicating with the liquid source via a check valve and directly, respectively. A through longitudinal channel with the check valve placed therein can be made in the fixed disk.

EFFECT: possibility of reducing the contact pressure on the sealing elements by a multiple of the number of disks regardless of the pressure in the working cavity.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для уплотнения двух концентрично расположенных поверхностей, и может применяться в области машиностроения, в частности, для уплотнения поршней, плунжеров и штоков объемных машин, например, насосов, а также вращающихся валов. Наибольший эффект достигается при применении предлагаемого устройства в поршневых и плунжерных насосах высокого давления, особенно, при перекачивании абразивосодержащих рабочих жидкостей, какими являются, например, нефтепромысловые и буровые насосы.The invention relates to devices for sealing two concentrically located surfaces, and can be used in the field of mechanical engineering, in particular, for sealing pistons, plungers and rods of volumetric machines, such as pumps, as well as rotating shafts. The greatest effect is achieved when the proposed device is used in high-pressure piston and plunger pumps, especially when pumping abrasive-containing working fluids, such as, for example, oilfield and drilling pumps.

Известно цилиндропоршневое устройство, содержащее, по крайней мере, два диска, установленные с образованием междисковых камер, снабженных уплотнительными элементами, один из которых неподвижен, а другой установлен с возможностью осевого перемещения между двумя упорами, и упругий элемент, размещенный между дисками с возможностью взаимодействия с подвижным диском и упором (см. описание к патенту РФ №2005225, МПК F15B 15/22, 1993 г.).A piston-cylinder device is known, comprising at least two disks installed to form inter-disk chambers, equipped with sealing elements, one of which is fixed, and the other is installed with the possibility of axial movement between two stops, and an elastic element placed between the disks with the possibility of interacting with movable disk and stop (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2005225, IPC F15B 15/22, 1993).

К недостаткам известного устройства относится сложность монтажа вследствие значительного усилия упругого элемента и обеспечения требуемого давления в междисковых камерах из-за одновременного сжатия жидкости в камерах и упругого элемента. Отклонение давления в межманжетных камерах от установленного приводит к неравномерному износу уплотнительных элементов дисков и снижению ресурса уплотнительного устройства. Кроме того, устройство эффективно работает только в узком диапазоне рабочего давления, настраиваемое усилием упругих элементов (пружин). При низких или высоких давлениях уплотнительные элементы дисков будут испытывать неодинаковые контактные давления.The disadvantages of the known device include the complexity of installation due to the significant effort of the elastic element and providing the required pressure in the interdisk chambers due to the simultaneous compression of the liquid in the chambers and the elastic element. Deviation of pressure in the cuff chambers from the set one leads to uneven wear of the sealing elements of the disks and a decrease in the resource of the sealing device. In addition, the device works effectively only in a narrow range of operating pressure, adjusted by the force of the elastic elements (springs). At low or high pressures, the sealing elements of the discs will experience unequal contact pressures.

Известно уплотнительное устройство для уплотнения двух концентрично расположенных поверхностей, содержащее, по крайней мере, два диска и упругий элемент с образованием междисковой камеры, установленные на штоке или направляющей втулке, закрепленной на одной из уплотняемых поверхностей, диски снабжены уплотнительными элементами и ограничителями, а упругий элемент размещен между ограничителями (см. описание к патенту РФ №2292505, МПК F16J 15/16, 2007 г.), который принят за прототип.A sealing device is known for sealing two concentrically located surfaces, containing at least two disks and an elastic element with the formation of an inter-disk chamber, mounted on a rod or a guide sleeve fixed on one of the sealing surfaces, the disks are equipped with sealing elements and limiters, and the elastic element placed between the limiters (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2292505, IPC F16J 15/16, 2007), which is taken as a prototype.

Снабжение уплотнительного устройства дисками с возможностью герметизации концентрично расположенных поверхностей позволяет его использовать для герметизации цилиндра, плунжера, штока, а также вращающихся валов. Размещение дисков и упругого элемента на направляющей втулке существенно снижает трудоемкость монтажа и обслуживания уплотнительного устройства.The provision of the sealing device with disks with the possibility of sealing concentrically located surfaces allows it to be used for sealing a cylinder, plunger, rod, and also rotating shafts. The placement of the discs and the elastic element on the guide sleeve significantly reduces the complexity of installation and maintenance of the sealing device.

К недостаткам известного устройства относится сложность монтажа вследствие значительного усилия упругого элемента и невозможность обеспечения требуемого давления в междисковых камерах при изменении рабочего давления. Отклонение давления в междисковых камерах от настраиваемого приводит к неравномерному износу уплотнительных элементов дисков и снижению ресурса устройства.The disadvantages of the known device include the complexity of installation due to the significant effort of the elastic element and the impossibility of providing the required pressure in the interdisk chambers when the operating pressure changes. Deviation of the pressure in the inter-disk chambers from the adjustable one leads to uneven wear of the sealing elements of the disks and reduces the service life of the device.

Известное устройство эффективно работает только в узком диапазоне рабочего давления, настраиваемое усилием упругих элементов (пружин). При низких или высоких давлениях уплотнительные элементы дисков будут испытывать неодинаковые контактные давления.The known device works effectively only in a narrow range of operating pressure, adjusted by the force of the elastic elements (springs). At low or high pressures, the sealing elements of the discs will experience unequal contact pressures.

Кроме того, при оснащении устройством вращающегося вала требуется периодическое заполнение жидкостью междисковых камер снижением рабочего давления, например, насоса или гидродвигателя.In addition, when equipped with a rotating shaft device, it is necessary to periodically fill the inter-disc chambers with liquid by reducing the operating pressure, for example, a pump or a hydraulic motor.

Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей, повышение долговечности уплотнитель-устройства и снижение трудоемкости монтажа.The technical objective of the invention is to expand the functionality, increase the durability of the sealing device and reduce the complexity of installation.

Решение указанной задачи достигается тем, что в цилиндропоршневом устройстве для герметизации двух концентрично расположенных поверхностей, содержащем, цилиндр, шток, по крайней мере, два диска, снабженные уплотнительными элементами, один из дисков неподвижен, а другой установлен с возможностью осевого перемещения между двумя упорами с образованием междисковой камеры, сообщенной с источником жидкости через обратный клапан, и упругий элемент, размещенный между дисками с возможностью взаимодействия с подвижным диском и упором, согласно техническому решению, упор подвижного диска со стороны рабочей полости выполнен в виде неподвижного разгрузочного диска, при этом на разгрузочном и подвижном диске, ответно друг другу, выполнены углубление и выступ, расположенный в упомянутом углублении, при этом между разгрузочным и подвижным дисками образована камера постоянного давления, сообщенная с источником жидкости.The solution of this problem is achieved by the fact that in a cylinder-piston device for sealing two concentrically located surfaces, containing a cylinder, a rod, at least two disks equipped with sealing elements, one of the disks is fixed, and the other is installed with the possibility of axial movement between two stops with formation of an inter-disk chamber communicated with a source of liquid through a check valve, and an elastic element placed between the disks with the possibility of interacting with the movable disk and the stop, according to the technical solution, the stop of the movable disk from the side of the working cavity is made in the form of a fixed unloading disk, while on the unloading and the movable disk, in response to each other, there is a recess and a protrusion located in the mentioned recess, while between the unloading and movable disks a constant pressure chamber is formed, which communicates with the source of liquid.

В неподвижном диске выполнен сквозной продольный канал с размещением в нем обратного клапана.A through longitudinal channel is made in the stationary disk with a check valve placed in it.

Число дисков, по крайней мере, три, в неподвижном разгрузочном диске среднего диска выполнен продольный сквозной канал с размещением в нем обратного клапана.The number of discs is at least three, in the stationary unloading disc of the middle disc, a longitudinal through channel is made with a check valve placed in it.

Цилиндропоршневое уплотнительное устройство для уплотнения двух концентрично расположенных поверхностей иллюстрируется чертежами:A piston-cylinder sealing device for sealing two concentric surfaces is illustrated in the drawings:

на фиг. 1 изображен общий вид двухдискового цилиндропоршневого уплотнительного устройства для уплотнения цилиндра;in fig. 1 shows a general view of a double-disk cylinder-piston sealing device for sealing a cylinder;

на фиг. 2 - вариант исполнения устройства на фиг. 1;in fig. 2 shows an embodiment of the device in FIG. one;

на фиг. 3 - вариант исполнения трехдискового уплотнительного устройства цилиндра;in fig. 3 - version of the three-disk sealing device of the cylinder;

на фиг. 4 - двухдисковое уплотнительное устройство цилиндра, насаженное на втулку;in fig. 4 - double-disk sealing device of the cylinder, mounted on the sleeve;

на фиг. 5 - двухдисковое уплотнительное устройство плунжера или штока или вала, насаженное на втулку.in fig. 5 - double-disk sealing device of the plunger or rod or shaft, mounted on the sleeve.

Цилиндропоршневое устройство для уплотнения, например, цилиндра 1, содержит насаженные на шток 2 диски 3 и 4, снабженные уплотнительными элементами 5 и 6 для подвижных соединений (диски-цилиндр) и уплотнительными элементами 7 и 8 для уплотнения неподвижных соединений (диски-шток). Передний подвижный диск 3 спереди снабжен упором 9, выполненным в виде неподвижного разгрузочного диска, насаженного на торцевую часть штока 2.The cylinder-piston device for sealing, for example, cylinder 1, contains disks 3 and 4 mounted on rod 2, equipped with sealing elements 5 and 6 for movable joints (cylinder disks) and sealing elements 7 and 8 for sealing fixed joints (rod-discs). The front movable disk 3 is equipped with a stop 9 in the front, made in the form of a fixed unloading disk mounted on the end part of the rod 2.

В неподвижном диске 9 и в передней части подвижного диска 3, ответно друг другу, выполнены углубление 10 и выступ 11, расположенный в упомянутом углублении 10.In the fixed disk 9 and in the front part of the movable disk 3, in response to each other, there is a recess 10 and a protrusion 11 located in the said recess 10.

Шток 2 выполнен, например, многоступенчатым с образованием упоров 12, 13 и 14 в виде буртов между ступенями. При этом неподвижный разгрузочный диск 9 и диски 3 и 9 насажены на отдельных ступенях (на фиг. не указаны) с возможностью взаимодействовать с соответствующими упорами 12, 13 и 14.The rod 2 is made, for example, multi-stage with the formation of stops 12, 13 and 14 in the form of collars between the steps. In this case, the fixed unloading disk 9 and disks 3 and 9 are mounted on separate steps (not shown in Fig.) with the ability to interact with the corresponding stops 12, 13 and 14.

Неподвижный диск 4 спереди взаимодействует с упором 15 штока 2, выполненным, например, в виде разрезного пружинного кольца, размещенного в кольцевой канавке (на фиг. не указана) штока 2. Неподвижный разгрузочный диск 9 прижат к упору 12 передним упором 16, выполненным, например, в виде гайки.The stationary disk 4 interacts in front with the stop 15 of the rod 2, made, for example, in the form of a split spring ring placed in the annular groove (not shown in Fig.) of the rod 2. The stationary unloading disk 9 is pressed against the stop 12 by the front stop 16, made, for example , in the form of a nut.

Диск 3 установлен с возможностью поочередного взаимодействия с неподвижным разгрузочным диском 9 и упором 13 с образованием междисковой камеры 17 между дисками 3 и 4, и камеры 18 постоянного давления, например, между днищем неподвижного разгрузочного диска 9 и торцом цилиндрического выступа 11 диска 3. Камеры 18 и 17 сообщены с источником 19 промывочной жидкости соответственно напрямую и через обратный клапан 20 посредством, например, продольного и радиального каналов 21, выполненных в штоке 2. Обратный клапан 20, размещен, например, в радиальном глухом отверстии (на фиг. не указано) штока 2.Disk 3 is installed with the possibility of alternately interacting with a fixed unloading disk 9 and stop 13 with the formation of an inter-disk chamber 17 between disks 3 and 4, and a constant pressure chamber 18, for example, between the bottom of the fixed unloading disk 9 and the end of the cylindrical protrusion 11 of the disk 3. Chambers 18 and 17 are connected with the source 19 of the flushing liquid, respectively, directly and through the check valve 20 by means of, for example, longitudinal and radial channels 21 made in the stem 2. The check valve 20 is placed, for example, in a radial blind hole (not shown in Fig.) of the stem 2.

Диски 3 и 4 подпружинены друг относительно друга дисциплинарной пружиной 22.Disks 3 and 4 are spring-loaded relative to each other by a disciplinary spring 22.

Герметичность камеры 18 постоянного давления обеспечивается уплотнительными элементами 23 и 24.The tightness of the constant pressure chamber 18 is ensured by the sealing elements 23 and 24.

Уплотнительное устройство установлено, например, в цилиндре 1 поршневого насоса, снабженного всасывающим 25 и нагнетательным 26 клапанами с образованием рабочей полости 27.The sealing device is installed, for example, in the cylinder 1 of a piston pump equipped with suction 25 and discharge 26 valves to form a working cavity 27.

Обратный клапан 20 (фиг. 2) может быть размещен в осевом сквозном канале 28 неподвижного диска 4. При этом диске 3 и 4 могут быт насажены на одну ступень трехступенчатого штока 2.The check valve 20 (Fig. 2) can be placed in the axial through channel 28 of the fixed disk 4. In this case, the disk 3 and 4 can be mounted on one stage of the three-stage rod 2.

Уплотнительное устройство может быть выполнено трехдисковым (фиг. 3), с размещением, например, на многоступенчатом штоке 2 переднего 3 и среднего 29 дисков, оснащенных неподвижными разгрузочными дисками 9 и 30. В неподвижном разгрузочном диске 30 и в среднем диске 29, ответно друг другу, выполнены, например, цилиндрическое углубление 31 и выступ 32. Неподвижный разгрузочный 30 и средний 29 диски установлены с образованием междисковой камеры 33 между дисками 4 и 29, и камеры 34 постоянного давления, образованной между днищем углубления 31 диска 30 и торцом выступа 32 диска 29.The sealing device can be made three-disk (Fig. 3), with placement, for example, on a multi-stage rod 2 of the front 3 and middle 29 disks, equipped with fixed unloading disks 9 and 30. In the fixed unloading disk 30 and in the middle disk 29, in response to each other , made, for example, a cylindrical recess 31 and a protrusion 32. The fixed unloading 30 and middle 29 disks are installed to form an inter-disk chamber 33 between the disks 4 and 29, and a constant pressure chamber 34 formed between the bottom of the recess 31 of the disk 30 and the end face of the protrusion 32 of the disk 29 .

Средний диск 29 снабжен уплотнительными элементами 35 и 36. Междисковая камера 17 с источником 19 промывочной жидкости сообщена, например, через камеру 34 и обратный клапан 37, размещенный, например, в продольном канале (на фиг. не указан) неподвижного разгрузочного диска 30.The middle disk 29 is provided with sealing elements 35 and 36. The interdisk chamber 17 is connected to the source 19 of the washing liquid, for example, through the chamber 34 and the check valve 37, located, for example, in the longitudinal channel (not shown in Fig.) of the fixed discharge disk 30.

Передний подвижный диск 3 подпружинен пружиной 22 к разгрузочному диску 9 относительно разгрузочного диска 30, взаимодействующего с упором 13 штока 2, выполненного, например, в виде бурта. Средний диск 29 подпружинен пружиной 38 относительно неподвижного диска 4. Средний диск 29 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения между разгрузочным диском 30 и пружиной 38.The front movable disk 3 is spring-loaded by a spring 22 to the unloading disk 9 relative to the unloading disk 30, which interacts with the stop 13 of the rod 2, made, for example, in the form of a shoulder. The middle disc 29 is spring-loaded by the spring 38 relative to the fixed disc 4. The middle disc 29 is installed with the possibility of limited axial movement between the unloading disc 30 and the spring 38.

Герметичность камеры 34 обеспечивается уплотнительными элементами 39 и 40.The tightness of the chamber 34 is ensured by the sealing elements 39 and 40.

Уплотнительное устройство цилиндра 1 (фиг. 4) может быть размещено на многоступенчатой втулке 41, насаженной на шток 2. Втулка 41 выполнена, например, с четырьмя ступенями (на фиг. не указаны) с образованием упоров 12, 13 и 14 в виде буртов между ступенями с возможностью взаимодействия с разгрузочным 9, передним подвижным 3 и неподвижным 4 дисками. Диски 3 и 4 подпружинены друг относительно друга пружиной 22.The sealing device of the cylinder 1 (Fig. 4) can be placed on a multi-stage sleeve 41 mounted on the rod 2. The sleeve 41 is made, for example, with four steps (not shown in Fig.) with the formation of stops 12, 13 and 14 in the form of shoulders between steps with the ability to interact with the unloading 9, front movable 3 and fixed 4 disks. Disks 3 and 4 are spring-loaded relative to each other by spring 22.

Неподвижный разгрузочный диск 9 прижат к упору 12, например, гайкой 16.The fixed unloading disk 9 is pressed against the stop 12, for example, with a nut 16.

Втулка 41 на штоке 2 зафиксирована задним 42 и передним 43 упорами, выполненными, например, в виде бурта и гайки.The sleeve 41 on the rod 2 is fixed by the rear 42 and front 43 stops, made, for example, in the form of a shoulder and a nut.

Прилагаемым уплотнительным устройством может уплотняться также плунжер, шток, а также вращающийся вал.The supplied sealing device can also seal the plunger, the stem and also the rotating shaft.

На фиг. 5 показан вариант исполнения устройства для уплотнения плунжера (штока) или вращающегося вала 44, размещенного, например, на трехступенчатой втулке 45 с образованием упоров 12 и 14 между ступенями (на фиг. не указаны) в виде цилиндрических выступов. Неподвижный разгрузочный диск 9 на штоке 2 зафиксирован упорами 12 и 46. Упор 46, выполнен, например, в виде разрезного пружинного кольца, установленного в цилиндрической канавке (на фиг. не указана) втулки 45. Передний подвижный диск 3 установлен с возможностью ограниченного осевого перемещения между разгрузочным диском 9 и пружиной 22.In FIG. 5 shows an embodiment of a device for sealing a plunger (rod) or a rotating shaft 44, placed, for example, on a three-stage sleeve 45 with the formation of stops 12 and 14 between the stages (not shown in Fig.) in the form of cylindrical protrusions. The stationary unloading disc 9 on the rod 2 is fixed with stops 12 and 46. The stop 46 is made, for example, in the form of a split spring ring installed in a cylindrical groove (not shown in Fig.) of the sleeve 45. The front movable disk 3 is installed with the possibility of limited axial movement between the unloading disk 9 and the spring 22.

Спереди на диске 3 и в неподвижном разгрузочном диске 9 ответно друг другу выполнены, например, кольцевое углубление 47 и кольцевой выступ 48 с возможностью образования камеры 18 постоянного давления между периферийными частями торцов дисков 3 и 9.In front of the disk 3 and in the fixed unloading disk 9, in response to each other, for example, an annular recess 47 and an annular protrusion 48 are made with the possibility of forming a chamber 18 of constant pressure between the peripheral parts of the ends of the disks 3 and 9.

С тыльной стороны корпуса 49, например, насоса, ответно втулке 45, выполнена, например, цилиндрическая расточка (на фиг. не указана) с образованием кольцевого уступа 50, взаимодействующего с втулкой 45. С тыльной стороны втулка 45 зафиксирована упором 51, выполненным, например, в виде гайки.On the back side of the housing 49, for example, the pump, in response to the sleeve 45, is made, for example, a cylindrical bore (not shown in Fig.) with the formation of an annular ledge 50 interacting with the sleeve 45. On the back side, the sleeve 45 is fixed by a stop 51, made, for example , in the form of a nut.

Цилиндропоршневое уплотнительное устройство, например, в составе объемного насоса, работает следующим образом.Cylindrical piston sealing device, for example, as part of a positive displacement pump, operates as follows.

Пусть шток 2 (см. фиг. 1) находится в крайнем правом положении. Давление в рабочей полости 27 равно давлению всасывания, а шток 2 неподвижный. Всасывающий 25, нагнетательный 26 и обратный 20 клапаны закрыты. Диск 3 взаимодействует с неподвижным диском 9 под действием пружины 22. Давление в камерах 17 и 18 равно давлению источника 19 промывочной жидкости.Let the rod 2 (see Fig. 1) is in the extreme right position. The pressure in the working cavity 27 is equal to the suction pressure, and the rod 2 is stationary. Suction 25, discharge 26 and check 20 valves are closed. The disk 3 interacts with the fixed disk 9 under the action of the spring 22. The pressure in the chambers 17 and 18 is equal to the pressure of the source 19 of the washing liquid.

При перемещении штока 2 влево давление в полости 27 возрастает до рабочего. Нагнетательный клапан 26 открывается. Под действием создавшегося перепада давления диск 3 перемещается вправо, сжимая пружину 22 и повышая давление в камере 17.When the rod 2 moves to the left, the pressure in the cavity 27 increases to the working one. The discharge valve 26 opens. Under the action of the created pressure difference, the disk 3 moves to the right, compressing the spring 22 and increasing the pressure in the chamber 17.

При пренебрежении силами трения в уплотнительных элементах 5, 7, усилием пружины 22, давление в камере 17 может быть определено по формулеWhen neglecting the friction forces in the sealing elements 5, 7, the force of the spring 22, the pressure in the chamber 17 can be determined by the formula

где p_k1; р_ц - давления в камере 17 и рабочей полости 27; D_ц; D₁ и d_ш1 - соответственно диаметры цилиндра 1, уплотняемой поверхности неподвижного диска 9 и штока 2 по месту посадки диска 3.where p _k1 ; p _c - pressure in the chamber 17 and the working cavity 27; _Dc ; D ₁ and d _w1 are, respectively, the diameters of the cylinder 1, the sealing surface of the fixed disk 9 and the rod 2 at the seat of the disk 3.

Максимальная сила трения в уплотнительных элементах не превышает 5% рабочего усилия, а усилие пружины 22 выбирается из условия возврата диска 3 в левое крайнее положение при цикле всасывания. Для обеспечения максимального ресурса уплотнительного устройства диаметры D₁ и d_ш1 выбираются из условия, когда давление в камере 17 составляет половину давления в рабочей полости 27, т.е., р_к1=0,5р_ц. Тогда при ходе нагнетания контактное давление в уплотнительных элементах 5 и 6 в два раза ниже, чем рабочее давление насоса. При условии, когда р_к1=0,5р_ц, диаметры D₁ и d_шl определяются из соотношенияThe maximum friction force in the sealing elements does not exceed 5% of the working force, and the force of the spring 22 is selected from the condition of returning the disk 3 to the left extreme position during the suction cycle. To ensure the maximum resource of the sealing device, the diameters D ₁ and d _w1 are selected from the condition when the pressure in the chamber 17 is half the pressure in the working cavity 27, i.e., p _k1 \u003d 0.5 _{p c} . Then, during the injection stroke, the contact pressure in the sealing elements 5 and 6 is two times lower than the operating pressure of the pump. Provided that p _k1 \u003d 0.5r _c , the diameters D ₁ and d _sl are determined from the ratio

При перекачивании абразивосодержащей жидкости, когда уплотнительные элементы переднего диска 3 изнашиваются интенсивнее, давление в камере 17 может устанавливаться в пределах p_к1=(0,6-0,7)р_ц для выравнивания долговечности работы уплотнительных узлов 5 и 6.When pumping an abrasive-containing liquid, when the sealing elements of the front disk 3 wear out more intensively, the pressure in the chamber 17 can be set within p _k1 = (0.6-0.7) p _c to equalize the durability of the sealing units 5 and 6.

Перемещение диска 3 составляет незначительную величину, составляющее не более 0,1-0,2% длины хода штока 2. Дополнительное снижение перемещения диска 3 обеспечивается уменьшением объема камеры 17 до минимума. Диск 3 может взаимодействовать с буртом 13 только при монтаже, или при утечке жидкости из камер 17 в случае износа уплотнительного элемента 6.Displacement of the disk 3 is insignificant, amounting to no more than 0.1-0.2% of the stroke length of the rod 2. An additional reduction in the displacement of the disk 3 is provided by reducing the volume of the chamber 17 to a minimum. Disc 3 can interact with shoulder 13 only during installation, or in case of fluid leakage from chambers 17 in case of wear of sealing element 6.

При обратном ходе штока 2 вправо, давление в рабочей полости 27 снижается. Закрывается клапан 26, и открывается клапан 25. От создавшегося перепада давления диск 3 перемещается влево. При снижении давления в камере 17 ниже, чем в источнике 19 (например, вследствие утечек через уплотнительный узел), открывается обратный клапан 20. Далее камера 17 заполняется жидкостью из источника 19 через каналы 21 и клапан 20.When the reverse stroke of the rod 2 to the right, the pressure in the working cavity 27 is reduced. The valve 26 closes and the valve 25 opens. Due to the created pressure difference, the disk 3 moves to the left. When the pressure in chamber 17 drops below that in source 19 (for example, due to leaks through the seal assembly), check valve 20 opens. Next, chamber 17 is filled with liquid from source 19 through channels 21 and valve 20.

При перемещении штока 2 вправо промывочная жидкость из камеры 17 заполняет зазор между уплотнительным элементом 5 и цилиндром 1.When the rod 2 moves to the right, the flushing liquid from the chamber 17 fills the gap between the sealing element 5 and the cylinder 1.

При подходе штока 2 в правое крайнее положение он останавливается, и закрывается клапан 25. Далее цикл повторяется.When rod 2 approaches the right extreme position, it stops and valve 25 closes. Then the cycle repeats.

Работа уплотнительного устройства на фиг. 2 осуществляется аналогичным образом. При движении штока 2 влево диск 3 перемещается вправо до тех пор, пока сила давления на него камеры 17 справа не уравновесится нагрузкой слева от рабочего давления.The operation of the sealing device in FIG. 2 is carried out in a similar way. When the rod 2 moves to the left, the disk 3 moves to the right until the pressure force of the chamber 17 on it on the right is balanced by the load to the left of the operating pressure.

В трехдисковом уплотнительном устройстве (фиг. 3) диски 3 и 29 имеют способность ограниченного осевого перемещения между неподвижными дисками 9, 30 и пружинами 22 и 38.In a three-disk sealing device (Fig. 3), disks 3 and 29 have the ability of limited axial movement between fixed disks 9, 30 and springs 22 and 38.

Давление в камерах 17 и 33 определяются из условия равновесия дисков 3 и 29The pressure in chambers 17 and 33 is determined from the equilibrium condition of disks 3 and 29

где p_k2 - давление в камере 33; D₂ и d_ш2 - соответственно диаметры уплотняемой поверхности неподвижного диска 30 и штока 2 по месту посадки среднего диска 29.where p _k2 - pressure in the chamber 33; D ₂ and d _w2 - respectively, the diameters of the sealed surface of the fixed disk 30 and rod 2 at the landing site of the middle disk 29.

Наибольший ресурс обеспечивается при равенстве контактных давлений на уплотнительные элементы 5, 35, 6 дисков 3, 29 и 4, т.е, приThe greatest resource is provided when the contact pressures on the sealing elements 5, 35, 6 discs 3, 29 and 4 are equal, i.e., when

Совместно решая уравнения (4)-(7) можно определить диаметры D_1, D₂, d_ш1 и d_ш2.By jointly solving equations (4)-(7), it is possible to determine the diameters D _1, D ₂ , d _w1 and d _w2 .

При перемещении штока 2 влево давление в камерах 17 и 33 увеличиваются в соответствии с соотношениями (4) и (5). При этом передний 3 и средний 29 диски перемещаются вправо.When the rod 2 moves to the left, the pressure in chambers 17 and 33 increases in accordance with relations (4) and (5). In this case, the front 3 and middle 29 disks move to the right.

При обратном ходе штока 2 направо, с уменьшением давления в рабочей полости 27, диски 3 и 29 перемещаются влево. При снижении давления в камерах 17 и 33 ниже, чем в источнике 19, открываются клапаны 37 и 20.When the rod 2 reverses to the right, with a decrease in pressure in the working cavity 27, the disks 3 and 29 move to the left. When the pressure in chambers 17 and 33 drops below that in source 19, valves 37 and 20 open.

Далее цикл повторяется.Then the cycle repeats.

Размещенное на втулке 41 (фиг. 4) уплотнительное устройство представляет собой единую сборку, не требующую регулирование при монтаже. Это существенно снижает продолжительность обслуживания, например, насоса и гидроцилиндра, при одновременном повышении надежности работы устройства централизованного изготовления и сборки.Placed on the sleeve 41 (Fig. 4) sealing device is a single assembly that does not require adjustment during installation. This significantly reduces the maintenance time of, for example, a pump and a hydraulic cylinder, while improving the reliability of the centralized manufacturing and assembly device.

Работа устройства аналогична устройству на фиг. 1 и 2.The operation of the device is similar to the device in Fig. 1 and 2.

Уплотнительное устройство (фиг. 5) для уплотнения плунжера, штока или вращающегося вала 44, размещенное на единой втулке 45, обеспечивает снижение контактного давления при рабочем цикле насоса и гидроцилиндра, а также постоянное снижение контактного давление при уплотнении вала 44. Давление в камере 17 может быть установлено на уровне половины рабочего давления или больше указанной величины, например, при герметизации абразивосодержащей среды.The sealing device (Fig. 5) for sealing the plunger, rod or rotating shaft 44, placed on a single sleeve 45, provides a reduction in contact pressure during the operating cycle of the pump and hydraulic cylinder, as well as a constant decrease in contact pressure during the sealing of the shaft 44. The pressure in the chamber 17 can be set at half the working pressure or more than the specified value, for example, when sealing an abrasive-containing medium.

При уплотнении вала 44 объем камеры 17 может быть увеличен за счет увеличения перемещения переднего диска 3. Это позволяет повысить ресурс работы устройства за счет снижения температуры среды в камере 17, а также обеспечения требуемого давления в ней несмотря утечек жидкости через уплотнение 6 диска 4.When sealing the shaft 44, the volume of the chamber 17 can be increased by increasing the displacement of the front disk 3. This allows you to increase the service life of the device by lowering the temperature of the medium in the chamber 17, as well as providing the required pressure in it despite the leakage of fluid through the seal 6 of the disk 4.

Таким образом, предлагаемое уплотнительное устройство позволяет снизить контактное давление на уплотнительные элементы кратно числу дисков независимо от давления в рабочей полости. Кроме того, возврат подвижных дисков в их исходное положение при сбросе давления дисциплинарными не силовыми пружинами обеспечивает существенное повышение надежности и ресурса устройства.Thus, the proposed sealing device makes it possible to reduce the contact pressure on the sealing elements by a multiple of the number of disks, regardless of the pressure in the working cavity. In addition, the return of the movable disks to their original position when the pressure is released by disciplinary non-power springs provides a significant increase in the reliability and service life of the device.

Claims

1. A sealing device for sealing two concentrically located surfaces, containing a cylinder, a rod, at least two disks equipped with sealing elements, one of the disks is fixed, and the other is installed with the possibility of axial movement between two stops to form an inter-disk chamber communicated with the source liquid through the check valve, and an elastic element placed between the disks with the possibility of interacting with the movable disk and the stop, characterized in that the stop of the movable disk from the side of the working cavity is made in the form of a fixed unloading disk, while on the unloading and movable disk, in response to each other , a recess and a protrusion located in said recess are made, while a constant pressure chamber is formed between the unloading and movable disks, which communicates with the source of liquid.

2. A sealing device according to claim 1, characterized in that a through longitudinal channel is made in the fixed disk with a check valve placed in it.

3. The sealing device according to claim 1, characterized in that the number of disks is at least three, in the stationary unloading disk of the middle disk, a longitudinal through channel is made with a check valve placed in it.