УПЛОТНЕНИЕ ПАРЫ С ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ Российский патент 1999 года по МПК F16J15/54 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при конструировании устройств с взаимным возвратно-поступательным движением деталей, например вентилей или поршневых компрессоров.

Известно простое уплотнение пары с возвратно-поступательным движением, содержащее резиновую втулку и защитные шайбы, надежно функционирующие в гидросистемах с умеренным рабочим давлением [см. "Уплотнения и уплотнительная техника". Справочник., М., Машиностроение, 1986 г., с 160, рис. 4.12а].

Однако при использовании в пневмосистемах с сухим трением элементов такое уплотнение имеет малый ресурс. Кроме того, при увеличении рабочего давления защитные шайбы недостаточно препятствуют экструзии резины в зазоры между ними и ответными элементами, что также резко снижает ресурс уплотнения.

Известно принятое за прототип уплотнение пар с взаимным возвратно-поступательным движением, содержащее резиновую втулку, антиэкструзионные кольца, шайбы и элементы их осевого сжатия, обеспечивающие герметичность поршня мультипликатора при давлениях воздуха до 650 МПа [см. Куршин А.П., Гусева Л. В. Уплотнения штока мультипликатора давления. В сб. "Тезисы докладов III Всесоюзного научно-технического совещания по уплотнительной технике", Сумы, 1982, с. 153 - 154].

Однако такое уплотнение работоспособно только в комплексе с мощными элементами осевого сжатия, т.к. условием его герметичности является создание необходимых контактных напряжений между втулкой и ответными деталями до подачи рабочей среды.

Известное уплотнение имеет малый ресурс при эксплуатации в газовой среде с высоким давлением, что связано как с фрикционным износом резины при сухом трении по стали, так и с выдавливанием резины в зазоры между антиэкструзионными кольцами и ответными деталями.

Задача изобретения состоит в увеличении ресурса уплотнения и упрощении его конструкции.

Технический результат достигается тем, что в уплотнении пары с возвратно-поступательным движением, содержащем резиновую втулку, антиэкструзионные кольца, шайбы и элементы их осевого сжатия, между поверхностью одного из элементов пары и ответными поверхностями втулки и шайб установлена тонкостенная гильза из антифрикционного материала, длина которой равна сумме длин втулки и шайб, при этом втулка размещена между шайбами, антиэкструзионные кольца выполнены треугольного сечения и расположены на торцах шайб по периферии уплотнения, причем на цилиндрических поверхностях втулки выполнены кольцевые проточки, суммарный объем которых у соприкасающейся с гильзой поверхности втулки меньше объема проточек у ее противоположной поверхности.

Возможно такое выполнение уплотнения, что антиэкструзионные кольца, расположенные со стороны элементов осевого сжатия уплотнения, скреплены между собой монтажными перемычками.

На чертеже приведен разрез уплотнения.

Уплотнение размещено в неподвижном корпусе 1 и служит для герметизации подвижного штока 2. Уплотнение состоит из резиновой втулки 3, шайб 4, 5, тонкостенной гильзы 6, антиэкструзионных колец 7, 8, 9 и может сжиматься в осевом направлении элементом 10. Втулка 3 и шайбы 4, 5, размещенные у ее торцов, охватывают тонкостенную гильзу 6 из антифрикционного материала, например фторопласта-4, в которую по скользящей посадке вставлен шток 2. При этом длина гильзы 6 равна сумме длин втулки 3 и шайб 4, 5. Шайбы 4, 5, изготовленные или из того же, что и гильза 6, материала, или металла, устанавливается в корпусе 1 и на гильзе 6 по скользящей посадке. Во втулке 3, размещенной в кольцевом зазоре между корпусом 1 и гильзой 6 по скользящей посадке или с небольшим натягом, выполнены кольцевые проточки 11, 12. При этом проточки 11 на прилегающей к гильзе 6 поверхности втулки 3 имеют меньший, чем проточки 12 на противоположной поверхности втулки, суммарный объем. Антиэкструзионные кольца 7, 8, 9 имеют треугольную форму и устанавливаются на торцах шайб 4, 5 у технологических зазоров 13, 14, 15 острыми кромками внутрь пакета уплотнения. Антиэкструзионные кольца 7, 8, 9 выполняют с минимально допустимой по соображениям прочности площадью поперечного сечения. В случае изготовления шайб 4, 5 из металла на них снимают фаски под кольца 7, 8, 9. Кольца 7, 8, 9 устанавливают на ответных элементах по скользящей посадке и изготавливают, например, из бронзы. Элемент 10 выполняют с возможностью его механической фиксации от перемещения под действием силы рабочего давления, например, с помощью упорной гайки 17.

Возможно такое выполнение уплотнения, что антиэкструзионные кольца 8, 9, расположенные со стороны элемента 10 осевого сжатия, скрепляют монтажной перемычкой 16, имеющей незначительную механическую прочность.

Уплотнение работает следующим образом.

Перед подачей рабочего давления уплотнение через элемент 10 сжимают осевым усилием до ликвидации проточек 11, 12 в резиновой втулке 3. Необходимые для этого усилия создаются с помощью гайки 17 и имеют небольшую абсолютную величину. При этом часть объема пустот во втулке занимает материал частично деформирующейся гильзы 6. О достаточности нагружения уплотнения свидетельствует резкое возрастание усилия затяжки гайки 17. Затем в устройство подают рабочую среду под давлением P, которое, действуя на торец уплотнения со стороны шайбы 4, обеспечивает в резиновой втулке 3 необходимые для герметизации подвижного штока 2 напряжения.

Уплотнение не требует дополнительного подтягивания гайки 17 при фрикционном износе гильзы 6. В этом случае предварительная герметизация обеспечивается за счет развития втулки 3 и имеет место вплоть до полного износа гильзы или до такой степени ее выработки, при котором втулка 3 принимает в отсутствии рабочего давления свою первоначальную форму. До наступления описанного состояния за счет асимметрии конструкции и собственной жесткости резины контактные напряжения на поверхности втулки 3, соприкасающейся с гильзой 6, превышают такое на ее противоположной стороне и гарантируют надежную герметизацию уплотнения по поверхности подвижного штока 2. Наличие шайб 4, 5 и антиэкструзионных колец 7, 8, 9 с малой жесткостью исключает экструзию резины в зазоры 13, 14, 15 и предохраняет периферийные участки гильзы 6 от повышенного износа. Антиэкструзионные кольца 8, 9 могут быть скреплены монтажными перемычками, которые из-за своей малой механической прочности не препятствуют взаимному перемещению колец 8, 9 при работе уплотнения, но позволяют упростить его монтаж.

Уплотнение предназначено для вентилей или поршневых компрессоров. Между поверхностью одного из элементов пары и ответными поверхностями втулки и шайб установлена тонкостенная гильза из антифрикционного материала. Длина гильзы равна сумме длин втулки и шайб. Втулка размещена между шайбами. Антиэкструзионные кольца выполнены треугольного сечения и расположены по торцам шайб по периферии уплотнения. На цилиндрической поверхности втулки выполнены кольцевые проточки, суммарный объем которых у соприкасающейся с гильзой поверхности втулки меньше объема проточек и ее противоположной поверхности. Кольца, расположенные со стороны элементов осевого сжатия уплотнения, соединены между собой монтажными перемычками. Изобретение повышает надежность. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Уплотнение пары с возвратно-поступательным движением, содержащее резиновую втулку, антиэкструзионные кольца, шайбы и элементы их осевого сжатия, отличающееся тем, что между поверхностью одного из элементов пары и ответными поверхностями втулки и шайб установлена тонкостенная гильза из антифрикционного материала, длина которой равна сумме длин втулки и шайб, при этом втулка размещена между шайбами, антиэкструзионные кольца выполнены треугольного сечения и расположены по торцам шайб по периферии уплотнения, причем на цилиндрических поверхностях втулки выполнены кольцевые проточки, суммарный объем которых у соприкасающейся с гильзой поверхности втулки меньше объема проточек у ее противоположной поверхности. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что актиэкструзионные кольца, расположенные со стороны элементов осевого сжатия уплотнения, соединены между собой монтажными перемычками.