УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1994 года по МПК F01C19/00 F04C27/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям уплотнений для гидравлических, пневматических двигателей, насосов, расходомеров.

Известно уплотнение роторного ДВС, содержащее саморазжимную уплотнительную пластину, взаимодействующую по косой линии с двумя другими уплотнительными деталями.

Известно уплотнение роторного ДВС, содержащее разрезную уплотнительную и расклинивающие ее клинообразные пластины, которые поджимаются пружиной к первой.

Известно также радиальное уплотнение роторного ДВС, содержащее уплотнительную и опорные пластины в виде клина.

Известно уплотнение роторной машины, содержащее комплект уплотнительных элементов, взаимодействующих как друг с другом, так и с уплотняемыми поверхностями.

Недостаток известных уплотнений заключается в том, что они неполностью или совсем не обеспечивают уплотнение всех поверхностей трения лопасти роторной машины, расходомера.

Известна конструкция уплотнения лопасти ДВС с качающимися роторами, содержащая уплотнительные пластины, которые помещены в паз лопасти и соприкасаются друг с другом своими боковыми и торцовыми поверхностями, одновременно прижатые к поверхностям трения пружинными элементами [5] .

Недостатком известной конструкции является недостаточная эффективность и надежность уплотнения. Недостаточная эффективность объясняется тем, что при работе ДВС и износе уплотнений между торцовыми поверхностями уплотнительных пластин начинают появляться зазоры. Через обращенный к камере сгорания промежуток между уплотнительными пластинами одного ряда газ сначала попадает в паз лопасти, под уплотнительные пластины, а затем выходит через другой промежуток в противоположную сторону этого ряда уплотнительных пластин. Так происходит, пока газ не пройдет все ряды уплотнительных пластин, находящихся в пазу лопасти, и не попадет в соседнюю камеру сгорания.

Недостаточная надежность объясняется тем, что пружины вставлены в пазы, прорезанные в каждой уплотнительной пластине, которые являются концентраторами напряжений.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности уплотнения.

Это достигается тем, что в конструкции уплотнения содержится, по меньшей мере, один уплотнительный элемент, поджимающий сам себя к уплотняемым поверхностям. Это обеспечивается тем, что уплотнительный элемент за счет упругих свойств материала, из которого он изготовлен, выполняет роль пружины.

Цель достигается также тем, что в конструкции уплотнения содержится, по меньшей мере, один уплотнительный элемент, поджимающий сам себя к уплотняемым поверхностям. Это обеспечивается тем, что уплотнительный элемент выполнен частично разрезным и за счет упругих свойств материала, из которого он изготовлен, поджимает отдельные свои части к уплотняемым поверхностям.

В свободном состоянии профиль уплотняющей поверхности уплотнительного элемента может быть не идентичным с профилем камеры, которую необходимо уплотнить. В сжатом же состоянии уплотнительный элемент, помещенный в уплотняемую камеру, принимает по своей уплотнительной поверхности профиль последней.

Цель достигается также тем, что в конструкции уплотнения содержится, по меньшей мере, один уплотнительный и один пружинный элементы, которые помещены в посадочное место уплотняемого объекта, будь то лопасть или поршень роторной машины. Уплотнительный элемент (пластина, рейка и т. п. ) может быть как пружинным, так и (или) разрезным. Пружина поджимает части пластины или ее всю к уплотняемым ею поверхностям.

При конструкции уплотнения с двумя уплотнительными элементами (пластинами) один или оба элемента могут выполняться пружинными и (или) разрезными. Это необходимо для того, чтобы при износе данных пластин части этих пластин или пластины целиком могли отклоняться от первоначального своего состояния за счет упругих свойств материала, из которых они изготовлены. Разрезная пластина, разгибаясь, воздействует на соседнюю своей скошенной стороной, тем самым поджимая ту к уплотняемой поверхности. Применение дополнительной пластины совместно с разрезной позволит более качественно уплотнить одну из уплотняемых поверхностей путем взаимодействия пластин по косой линии своими торцовыми поверхностями.

При конструкции уплотнения с тремя уплотнительными и одним пружинным элементами поставленная цель достигается тем, что все уплотнительные элементы частично выполнены клинообразными и размещены в посадочном месте уплотняемого объекта с возможностью взаимодействия между собой и уплотняемыми поверхностями. Причем уплотнительные элементы взаимодействуют друг с другом своими торцовыми поверхностями по косым линиям, и при износе их об уплотняемые ими поверхности не образуют между собой никаких зазоров, так как пружина, постоянно поджимая их, компенсирует износ.

На фиг. 1 представлена уплотнительная пружинная пластина в свободном состоянии; на фиг. 2 - ее боковой вид; на фиг. 3 - уплотнительная пружина в сжатом состоянии; на фиг. 4 - боковой разрез лопасти ротора роторной машины с помещенной в посадочное место лопасти, в сжатом состоянии уплотнительной пластины; на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - разрезная пластина в свободном состоянии; на фиг. 7 - то же, вид сбоку; на фиг. 8 - разрезная пластина в сжатом состоянии, как бы если находилась, в уплотняемой ею камере и была помещена в паз уплотняемого объекта; на фиг. 9 - конструкция уплотнения с разрезной 6 и дополнительной 7 уплотнительными пластинами; на фиг. 10 - разрезная пластина 8 поджимаемая дополнительно пружиной 9 в виде разрезного пружинного кольца к уплотняемым поверхностям; на фиг. 11 - разрез вдоль паза, статора и лопасти роторной машины, в который помещено уплотнение, имеющее три уплотнительные пластины, поджатые как друг к другу, так и к уплотняемым поверхностям пружиной, опирающейся на выступ 14, который является частью уплотняемого объекта (в данном случае лопасти роторной машины).

Уплотнение выполнено из износостойкого пружинного материала в виде цельной пластины, которая сжата и установлена в посадочном месте 2 уплотняемого объекта 3. Пластина 1 в свободном состоянии по всей рабочей поверхности может быть отлична от формы (профиля) уплотняемой ею поверхности 4. При сжатии пластины 1 и помещении ее в рабочую камеру она по своей рабочей поверхности принимает форму уплотняемой ею поверхности (к примеру форму камеры сгорания роторного ДВС). Форма камеры сгорания может быть как квадратной или прямоугольной, так и полукруглой, трапециевидной и т. п.

Уплотнение может быть выполнено из износостойкого пружинного материала в виде цельной пластины 5 с разрезами и установлено в посадочном месте 2 уплотняемого объекта. К примеру, в пазу прямоугольной формы. Пластина 5 в свободном состоянии по своей рабочей поверхности отлична от формы уплотняемой ею поверхности. При сжатии пластины 5 и помещении ее в рабочую камеру она по своей рабочей поверхности принимает форму уплотняемой ею поверхности (к примеру форму камеры сгорания ДВС).

При исполнении уплотнения из нескольких уплотнительных элементов оно состоит из цельной пластины 6 с разрезами и взаимодействующей с ней другой пластины 7. Все уплотнение может быть установлено в пазу 2 уплотняемого объекта. Наличие пластины 7 уменьшает количество разрезов на уплотняемом элементе 6, не ухудшая при этом работоспособность уплотнения в целом.

При исполнении уплотнения из нескольких элементов оно состоит из цельной пластины 8 с разрезами и пружинного элемента 9, распирающего отдельные части первой и поджимающего их тем самым к уплотняемым поверхностям. Все уплотнение может устанавливаться на посадочном месте 2 уплотняемого объекта 3. Пластина 8 в свободном состоянии может быть выполнена по своей рабочей поверхности как отличной, так и идентичной форме (профилю) уплотняемой ею поверхности, так как ее поджатие может обеспечиваться с помощью пружины.

В другом исполнении уплотнение состоит из, по меньшей мере, трех уплотнительных 10, 11, 12 и одного пружинного 13 элементов, и может быть размещено, к примеру, в посадочном месте 2 уплотняемого объекта 3 с возможностью взаимодействия между собой и уплотняемыми поверхностями 4. Посадочное место может при этом быть выполнено в виде паза прямоугольной формы. Пружинный элемент в данном случае одной стороной опирается на выступ 14, являющийся частью уплотняемого объекта (в данном случае лопасти роторной машины), а другой - на уплотнительный элемент 10. Все уплотнительные элементы уплотнения частично выполнены клинообразными.

При работе какой-либо машины уплотнительный элемент 1, изнашивается в местах соприкосновения с уплотняемыми поверхностями 4 и, разжимаясь, стремится принять свое исходное состояние и тем самым давить на уплотняемые ею поверхности 4, что и обеспечивает постоянное поджатие ею самой своих же частей к уплотняемым ею поверхностям.

То же происходит с уплотнительным элементом 5. При исполнении уплотнения из нескольких уплотнительных элементов уплотнительный элемент 6 выполняет ту же роль, что и на фиг. 1 или на фиг. 6, одновременно действуя на пластину 7.

Пружина 9 постоянно поджимает части уплотнительного элемента 8 к уплотняемым поверхностям. При конструкции уплотнения с тремя уплотнительными и одним пружинным элементами - пластины 10, 11, 12, изнашиваясь в местах контакта с уплотняемой поверхностью 4, постоянно поджимаются к ней пружиной 13, а также друг к другу путем движения каждой по торцовым поверхностям соседней. Тем самым, при их износе между ними не образовывается никаких зазоров.

Применение пружинного или разрезного уплотнительного элемента значительно упрощает конструкцию уплотнения в целом, а значит, повышает надежность. Применение одного пружинного или разрезного уплотнительного элемента совместно с пружинным увеличивает долговечность уплотнительного элемента за счет возможности применения его более широким по толщине. Применение дополнительного уплотнительного элемента совместно с разрезным позволяет уменьшить количество прорезей в разрезном элементе, что упрощает изготовление последнего.

Применение трех уплотнительных и одного пружинного элементов повышает эффективность и надежность уплотнения. Это достигается за счет того, что уплотнительные элементы взаимодействуют друг с другом своими торцовыми поверхностями по косым линиям и при износе их об уплотняемые ими поверхности, не образуют между собой никаких зазоров. При изготовлении уплотнения, применяя различный материал для уплотнительных элементов и пружин, подбирая в каждом конкретном случае углы наклона скошенных сторон уплотнительных элементов, можно добиться оптимального режима работы уплотнения в целом.

Использование: в роторных двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах, расходомерах, демпферах и т. п. Сущность изобретения: уплотнение содержит, по меньшей мере, один пружинный и один разрезной уплотнительный элемент, сжатый до определенного состояния и помещенный в посадочное место уплотняемого объекта. Уплотнение может содержать также дополнительный уплотнительный элемент вместе с разрезным, который частично контактирует с последним. Уплотнение может содержать пружинные элементы, поджимающие уплотнительные как друг к другу, так и к уплотняемым поверхностям. Уплотнение может содержать, по меньшей мере, три уплотнительных и один пружинный элементы, уплотнительные элементы взаимодействуют между собой торцовыми поверхностями, а пружинный поджимает уплотнительные как друг к другу, так и к уплотняемым поверхностям, что повышает эффективность и надежность уплотнения путем компенсации износа. 6 з. п. ф-лы, 11 ил.

1. УПЛОТНЕНИЕ, содержащее по меньшей мере один уплотнительный элемент, размещенный в посадочном месте уплотняемого объекта, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности уплотнения путем компенсации износа, уплотнительный элемент выполнен упругим. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что уплотнительный элемент выполнен разрезным. 3. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что при выполнении его в виде двух уплотнительных элементов по меньшей мере один из них выполнен упругим и разрезным. 4. Уплотнение по п. 1 или 2, или 3, отличающееся тем, что оно снабжено по меньшей мере одним пружинным элементом, размещенным в посадочном месте с возможностью поджатия уплотнительных элементов друг к другу и/или к уплотняемым поверхностям. 5. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что при выполнении его в виде трех и более уплотнительных и одного пружинного элементов уплотнительные элементы выполнены клиновидными и/или имеют участки образующей в форме клина и расположены с возможностью перемещения относительно друг друга и уплотнительных поверхностей, а пружинный элемент размещен с возможностью воздействия по меньшей мере на один уплотнительный. 6. Уплотнение по п. 4 или 5, отличающееся тем, что пружинный элемент выполнен в виде разрезного кольца. 7. Уплотнение по п. 4 или 5, отличающееся тем, что пружинный элемент выполнен спиральным.