УПЛОТНЕНИЕ ШТОКА Российский патент 1999 года по МПК F16J15/56 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения штоков компрессоров и насосов.

Известно уплотнение штока, состоящее из расположенных в рабочей камере разрезных уплотнительных колец /см. SU, а.с. 314958, F 16 J 15/56, 1971/. В известном уплотнении разрезные кольца разделены плоским дроссельным кольцом и помещены между неразрезными кольцами, а на наружных поверхностях неразрезных колец размещена эластичная манжета для предотвращения перетекания рабочей среды в радиальном направлении, т.е. конструкция уплотнения довольно сложная. Кроме того, уплотнительные кольца в указанном уплотнении поджаты с торца пружинами и при возвратно-поступательном перемещении поршня эти пружины постоянно сжимаются и разжимаются, что в условиях высоких температур, приводит к их быстрым поломкам. Следует отметить также, что при необходимости замены износившейся детали необходимо разбирать полностью узел, что приводит к значительным потерям времени и неэкономично.

Известно также уплотнение штока, /SU, а.с. 653471, F 16 J 15/56, 1979/, известное уплотнение состоит из расположенных в рабочей камере разрезных уплотнительных колец, на наружной поверхности каждого из которых выполнена кольцевая проточка, и упругих элементов, размещенных в кольцевых проточках. Данное уплотнение значительно проще по конструкции охарактеризованного выше и за счет тангенциального разреза, в дополнение к радиальному, обеспечивает герметичность в радиальном направлении без использования дополнительных манжет. Упругие элементы сжимают разрезные уплотнительные кольца, обеспечивая их плотное прилегание к штоку. При износе уплотнительных колец их внутренний диаметр увеличивается, но упругие элементы, сжимая разрезные уплотнительные кольца, компенсируют это увеличение до тех пор, пока его величина не станет равной ширине радиального разреза. Дальнейшее сжатие разрезного уплотнительного кольца невозможно, и между последним и штоком образуется зазор, т.е. нарушается герметичность в осевом направлении, что в условиях сухого трения и высоких температур происходит очень быстро.

Таким образом, основным недостатком данного уплотнения является его недолговечность. Другим недостатком является сложность ремонта, т.к. чтобы снять износившееся уплотнительное кольцо, необходимо разобрать весь узел, т. к. кольца неразъемны.

Задачей изобретения является создание уплотнения штока, в котором разрезы на уплотнительных кольцах были бы выполнены так, чтобы величина компенсации износа последних обуславливалась бы не шириной разрезов, а радиальным размером кольца.

Технический результат достигается тем, что в уплотнении штока, состоящем из расположенных в рабочей камере разрезных уплотнительных колец, на наружной поверхности каждого из которых выполнена кольцевая проточка, и упругих элементов, размещенных в кольцевых проточках, разрезные уплотнительные кольца имеют каждое по меньшей мере одну пару сквозных, параллельных друг другу разрезов, причем разрезы каждой пары выполнены по касательным к внутренней поверхности уплотнительных колец в ее диаметрально противоположных точках и в противоположных направлениях.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено уплотнение штока в разрезе, на фиг. 2 - уплотнительное кольцо /стрелки показывают направление смещения полуколец/.

Уплотнение штока 1 состоит из расположенных в рабочей камере 2 уплотнительных колец 3. Каждое уплотнительное кольцо 3 имеет два параллельных друг другу сквозных разреза 4, 5, выполненных по касательным к внутренней поверхности уплотнительных колец 3 в ее диаметрально противоположных точках в противоположных направлениях. Эти разрезы 4, 5 делят каждое уплотнительное кольцо на равные полукольца 6, 7, скрепленные пружиной 8, размещенной в кольцевой проточке 9, выполненной на наружной поверхности каждого уплотнительного кольца 3. При этом смежные полукольца будут иметь прилегающие к разрезам 4, 5 заостренные участки 10, 11, имеющие повышенную гибкость. Вместо пружины 8 может быть использовано, например, эластичное кольцо или несколько пружин, установленных радиально к наружной поверхности уплотнительных колец 3. Пружина 8 или эластичное кольцо может быть выполнено разъемным. В других вариантах конструктивного выполнения уплотнения уплотнительные кольца 3 могут иметь две или три пары аналогичных разрезов. Дальнейшее увеличение их количества нецелесообразно, т.к. уменьшается механическая прочность колец. В рабочей камере 2 уплотнительные кольца 3 установлены с возможностью взаимного перекрывания сквозных разрезов 4, 5.

Уплотнение работает следующим образом.

Разрезные уплотнительные кольца 3 под действием среды прижимаются к стенке рабочей камеры 2 и друг к другу, при этом каждое последующее уплотнительное кольцо 3 установлено так, что перекрывает сквозные разрезы 4, 5 каждого предыдущего уплотнительного кольца 3, что предотвращает протекание рабочей среды в осевом направлении. Размещенные в проточках 9 упругие элементы 8 в данном случае - пружины, сжимают полукольца 6, 7, обеспечивая их плотное прилегание друг к другу и к штоку 1, что предотвращает протекание рабочей среды в радиальном направлении. При износе уплотнительных колец 3, разделенных сквозными, диаметрально противоположными и противоположно направленными разрезами 4, 5 на полукольца 6, 7, скрепленные упругим элементом 8, диаметр их внутренней поверхности увеличивается, но упругий элемент 8, сжимая полукольца 6, 7, заставляет их смещаться относительно друг друга. При этом примыкающие к разрезам 4, 5 заостренные участки 10, 11 полуколец 6, 7, имеющие повышенную эластичность, плотно прилегают к смежным, соответственно, внутренней и наружной поверхностям, предотвращая образование неплотностей между штоком 1 и внутренней поверхностью полуколец 6.7 и между полукольцами 6, 7, обеспечивая полную герметичность уплотнения в осевом и радиальном направлениях практически до полного физического износа уплотнительных колец 3, многократно увеличивая срок их службы.

Таким образом, выполнение на каждом уплотнительном кольце 1 - 3-х пар сквозных, противоположно направленных, параллельных и диаметрально противоположных разрезов позволяет полукольцам свободно смещаться относительно друг друга в радиальном направлении под действием сил упругости упругого элемента, уменьшая тем самым внутренний диаметр уплотнительных колец, увеличивающийся в результате износа последних. Выполнение упомянутых разрезов по касательным к внутренней поверхности уплотнительных колец в ее диаметрально противоположных точках обеспечивает повышенную гибкость примыкающих к разрезу соответствующих заостренных участков противоположных полуколец, что позволяет обеспечить плотное прилегание названных участков к смежным поверхностям и к штоку, обеспечивая требуемую герметичность в осевом и радиальном направлении почти до истирания всей массы колец и насколько позволяет размер упругого элемента в нерастянутом состоянии.

Выполнение уплотнительных колец разъемными позволяет также заменить их, не разбирая всего узла.

Выполнение разрезов не по касательной, а под любым углом другим к диаметру увеличит жесткость заостренных участков и приведет к возникновению неплотностей в местах стыков полуколец.

Уплотнение штока относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения штоков компрессоров и насосов. Уплотнение штока состоит из расположенных в рабочей камере разрезных уплотнительных колец, на наружной поверхности каждого из которых выполнена кольцевая проточка, и упругих элементов, размещенных в упомянутых кольцевых проточках. Для обеспечения постоянной компенсации износа уплотнительных колец, вплоть до истирания их большей части, каждое уплотнительное кольцо имеет по меньшей мере одну пару сквозных, параллельных друг другу разрезов, причем разрезы каждой пары выполнены по касательным к внутренней поверхности уплотнительных колец в ее диаметрально противоположных точках и в противоположных направлениях. Изобретение повышает надежность устройства. 2 ил.

Уплотнение штока, состоящее из расположенных в рабочей камере разрезных уплотнительных колец, на наружной поверхности каждого из которых выполнена кольцевая проточка, и упругих элементов, размещенных в кольцевых проточках, отличающееся тем, что разрезные уплотнительные кольца имеют каждое по меньшей мере, одну пару сквозных, параллельных друг другу разрезов, причем, разрезы каждой пары выполнены по касательным к внутренней поверхности уплотнительных колец в ее диаметрально противоположных точках и в противоположных направлениях.