SU1040255A1 - Комбинированное уплотнение цилиндрической пары - Google Patents

Abstract

1. КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТ НИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПАРЫ, содержаще опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотни тельных кольца из полимерных материалов различной жест кости,, прижимное кольцо из упругого материала и сборочное металлическое кольцо, отличающее с   тем, что, с целью увеличени  срока службы без смазки в широком диапазоне давлений, уплотнение сна жено фторопластовой обоймой с радиальными перегородками, образующими гнезда, а уплотнительное коль цо из более жесткого полимерного материала радиально разделено на несколько частей, размещенных в гнездах фторопластовой обоймы, при fff этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности. 2.Уплотнение по п. 1, о т л и чающеес  тем, что опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возможностью относитель- ных радиальных перемещений, при этом между кольцами установлены упругие вставки. 3.Уплотнение по п. 1, о т л и ч ающе е с  тем, что между уплотнительным кольцом из менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установлено металлическое кольцо треугольного сечени , причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжени  уплотнитель ного кольца из менее жесткого полимерногоч материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотн емой -поверхностью. 4.Уплотнение по п. 3, о т л ич .ающеес  тем, что сборочное кольцо выполнено в виде пружин щей конусной шайбы, внутренний диаметр которой не меньше внутреннего диаметра прижимного кольца.

Description

Изобретение относитс  к уплотнительной технике, в частности к уплотнени м компрессорных машин сверхвысокого давлени .

Известно комбинирующее уплотнение цилиндрической пары пред-,назначенное дл  работы в широком диапазоне давлений. Уплотнительные кольца разной жесткости контактируют с уплотн емой поверхностью при низких давлени х, причем жесткий элемент, охваченный противоэкструзионным кольцом, плотно , смонтирован на уплотн емой поверхности . При повышении давлени  до сверхвысокого менее жесткое кольцо нагружает жесткое, при этом и само с большой силой охватывает уплотн емую поверхность. Срок сЛужбы уплотнени  увеличен за счет снижени  экструзии и эрозии менее жесткого кольца.

Указанное комбинированное уплотнение цилиндрической пары содержит опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотнительных кольца из полимных материалов различной жесткости ., прижимное кольцо из эластичного материала и сборочное металличекое кольцо l.

Однако плотный контакт при низк давлении уплотнительного кольца из жесткого полимерного материала с уплотн емой поверхностью создает повышенное трение при низком давлении , тогда как целесообразнее снжать его.

При износе кольца из жесткого плимерного материала дл  сохранени  его контакта.с уплотн емой поверхностью требуетс  радиально деформировать его, что (согласно конструкции требует значительной, осевой нагрузки (кольцо пр моугольног сечени ). Из-за высокой жесткости уплотнительное кольцо неспособно на большие радиальные деформации. Так как работа уплотнени  при сухо трении сопровождаетс  значительным износом, то компенсаци  его и предотвращение разрушени  кольца при компенсации износа имеет очень большое значение, в частности, изза повышени  эрозионного износа ко ца из менее жесткого г;1атериала.

Недостаточно эффективный поджим кольца из менее жесткого материала к уплотн емой поверхности по мере износа нарушение герметичности при работе на газе. Это обусловлено сравнительно малым объемом прижимного кольца. Прижимное кольцо малого объема неспособно сохранить предварительное нагружение менее жесткого уплотнительного кольца при его износе. В случае более интенсивного сжати  посредством сборочного кольца - повышенный износ

за счет более высоких начальных нагрузок.

Трещины на кольце из жесткого по: лимерного материала, возникаквдее при дефврмаци х, компенсирующих износ контактной уплотнительной поверхности . Это происходит из-за высоких модул  и прочностных свойств материала, которые однако обуслав-ливают повышенную износостойкость.

Жестка  установка опорного амтиэкструзионного .кольца повышает чувствительность к несоосности штока относительно цилиндра и обусловливает по вление в работе с той или иной стороны штока незапланированных зазоров, вызывающих повышенный износ за счет экструзии.

Цель изобретени  - увеличение срока службы уплотнени  при работе, без смазки в широком диапазоне давлений .

Указанна  цель достигаетс  тем, что комбинированное уплотнение цилиндрической пары, содержащее o iopное антиэкструзионное кольцо, Два уплотнительных кольца из полимерных материалов различной жесткости , прижимное кольцо из упругого материала и сборочное металлическое кольцо, снабжено фторопластовой обоймой с радиальными перегородками , образующими гнезда, а уплотнительное кольцо из более жесткого полимерного материала радиально разделено на несколько, частей, размещенных в гнездах фторопластовой обоймы, при этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности .

Кроме того, опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возмЬжностью относительных ргодиальных перемещений, при этом между кольцами установлены упругие встайки.

Целесообразно между уплотнительным кольцом из менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установить металлическое кольцо треугольного сечени , причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжени  уплотнительного кольца из менее жесткого полимерного материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотн емой поверхностью.

При этом сборочное кольцо выполнено в виде пружин щей конусной шайбы, внутренний диаметр которой не меньше внутреннего диг№4етра прижимного кольца.

На фиг. 1 изображено комбинированное уплотнение при отсутствии давлени  газа, разрез; на фиг. 2 5 то же, при наличии давлени  газа, на

фиг. 3 - то же, под давлением газа и при наличии некоторого износа колец; на фиг, 4 - уплотнительное кольцо из жесткого полимерного мате риала; на фиг. 5 опорное -антиэкструзионное кольцо; на фиг. 6 сборочное кольцо уплотнени  на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6.

Комбинированное уплотнение плун-, жера 1 относительно цилиндра 2 содержит в направлении от области низкого давлени  к высокому опарное антиэкструзионное кольцо 3, сое,то щее {фиг. 5) из колец 4 различного диаметра, вложенных одно в другое с зазорами, не вызывающими экструзию уплотнительного кольца, и упругими вставками 5 между колЬц ми 4. Дл  снижени  трени  с поверхностью проточки цилиндра 2 и поверхностью плунжера на соответствуй)щие поверхности кольца 3 нанесен материал с низким коэффициентом трени , например индий или фторопласт .

Устройство включает уплотнительное кольцо б треугольного сечени  , из жесткого полимерного материала, например ветерана. Кольцо 6 (фиг. 4) радиально разделено на части 7 и объединено обоймой 8 из пластичного материала, например фторопласта 4. Обойма 8 имеет внешнюю конусную , стенку и от нее радиальные перёго- родки, образующие гнезда дл  частей 7 кольца 6.

Кроме того, устройство содержит,, металлический экран 9, например из меди.толщиной до 0,3 мм, при этом по периферии экрана выполнен козырек 10, охватывающий второе, уплотнительное кольцо 11, которое выполнено изменее жесткого, чем материал кольца б, полимерного материала , например фторопласта 4. При этом часть кольца выт нута вдоль уплотн емой поверхности в сторону высокого давлени  в виде ласта 12.

Уплотнительные кольца 6 и 11 контактируют по наклонной, металлическое кольцо 13 треугольного сечени , кoнтaктиpVющee с уплотнительным кольцом 11 и со стороны высокого давлени  с прижимным кольцом 14/ прижимное кольцо 14 из эластичного материала, например из резины. Высоты сечений Н колец 13 и 14 равны и значительно больше высоты fi ласта 12 уплотнительного кольца 11, сборочное кольцо 15 в виде пружин  -; щей конусной шайбы, установленной В конструкции уплотнени  в сжатом состо нии. ,

Уплотнение работает следующим образом. .

Под действием силы упругости от прижимного кольца 14 нагружаетс  ласт 12, что обеспечивает его начальное контактное давление с упло.

н емой поверхностью при низком давлении . При увеличении давлени  газа прижимное кольцо деформируетс  в пределах упругости, уплотн   поверхность проточки цилиндра 1 и нагружа  ласт 12 до необходимого контактного давлени  с плунжером 1. при этом кольцо 14 перемещаетс  подобно поршню, нагружа  через кольца 13 и 11 уплотнительное кольцо б. При дальнейшем увеличении давлени 

0 газа обойма 8 кольца 6 деформиру- . ётс  в пределах упругости фторопласта , затем части.7 кольца б охватывают плунжер с соответствующим контактным давлением, при котором про в

5 л етс  функци  уплотнени .

По мере износа кольца б от эрозии и трени  фтороп.ласт обоймы 8 выдавливаетс  и уноситс  плунжером в-виде продуктов износа. Рассто 0 ние между част ми кольца 6 уменьшаетс  по мере износа и оно всегда плотно охватывает плунжер, обеспечива  требуемое контактное давление что предохран ет кольцо 11 от эро5 зионного износа и экструзионного разрушени . Износ от трени  кольца 11 компенсируетс  пластической деформацией материала кольца. Ввиду того , что износ от трени  эрозии и экструзии существенно уменьшен, то

0 срок службы уплотнени  определ етс  длительностью работы кольца б из жесткого полимерного материала. А конструкци  и материал кольца б допускают его длительную работоспо5 собность при значительных износах.

Экран по достижении некоторого давлени  среды предохран ет выдавливание материала кольца 11 между част ми и по периферии кольца б. По

0 мере износа последнего козырек 10 своего положени  не.измен ет, а остальна  часть экрана прилегает к нижележащей поверхности (фиг. 3. Это обеспечивает минимальный его

5 зазор с плунжером в, процессе длите ,льной работы.

Металлическое кольцо 13 создает совместно с кольцом б наиболее целесообразную дл  самокомпенсации износа форму кольца 11, улучшает

0 теплоотвод и формирует полость дл  прижимного кольца с острым угпам со стороны ласта 12. При деформировании прижимного кольца 14 в такой полости большее усилие реали5 зуетс  на создание контактного давлени  .

Шайба 15 в процессе износа уплотнительных колец следит за прижимным кольцом, чем обеспечиваетс  силова  нагрузка и взаимное осевое расположение элементов уплотнени , а также теплозащита прижимного кольца.

Опорное кольцо ввиду радиальной подвижности сохран ет с плунжеЕюм посто нный эазор.

Технико-экономическа  эффективно .сть предлагаемого устройства заключаетс  в повышении надежности и ресурса уплотнени , уменьшении работ по ремонту и обслуживанию компрессора:, возможности работы со

средами, дл  которьлх отсутствие масел - условие техники безопасности , исключении нагара в узлах и трубопроводах при длительной работе , и как следствие , повышении взрывобезопасности установки.

S Фи2.3

15

A-A

Фиг. 7

Claims (4)

1. КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПАРЫ, содержащее опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотнительных кольца из полимерных материалов различной жест-, кости,, прижимное кольцо из упругого материала и сборочное металлическое кольцо, о т л и ч а ю щ е е » с я тем, что, с целью увеличения срока службы без смазки в широком· диапазоне давлений, уплотнение снаб-^; жено фторопластовой обоймой с радиальными перегородками, образующими гнезда, а уплотнительное кольцо из более жесткого полимерного материала радиально разделено на несколько частей, размещенных в гнездах фторопластовой обоймы прижимного кольца

SU ,..1040255 ‘этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности.

2. Уплотнение по π. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным из колец различного диаметра и с возможностью относитель* -ных радиальных перемещений, при этом между кольцами установлены упругие вставки.

3. Уплотнение по π. 1, о т л и ч ающе е с я тем, что между уплотнительным кольцом из менее жесткого полимерного материала и прижимным кольцом установлено метал· лическое кольцо треугольного сечения, причем высоты сечений металлического и прижимного колец равны и больше высоты продолжения уплотнительного кольца из менее жесткого полимерного^ материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотняемой поверхностью.

4. Уплотнение по п. 3, о т л и -

ч.аю щ е е с я тем, что сборочное кольцо выполнено в виде пружинящей конусной шайбы, внутренний диаметр которой не меньше внутренне го диаметра iri: