САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2000 года по МПК F16J15/18 

Изобретение относится к уплотнительной технике, преимущественно к сальниковым уплотнениям штоков и шпинделей запорной арматуры, трубопроводов горячей и холодной воды санитарно-технических систем зданий и сооружений.

Известны сальниковые уплотнения с мягкой набивкой, герметезирующие зазоры между подвижными и неподвижными элементами запорных и регулирующих устройств, включающие в себя сальниковую камеру, уплотняемый шпиндель, уплотнительную втулку и накидную гайку. Сальниковая камера заполнена мягкой набивкой из нитевидных материалов, которая уплотняется втулкой путем воздействия на нее накидной гайкой (см. справочник "Детали машин, расчет и конструирование", т.2 под редакцией Н.С.Агаркина, М.: Машиностроение, 1968 г., стр. 246).

Известные мягкие набивки, вследствие своей высокой эластичности и податливости, получили широкое применение для уплотнения подвижных элементов различных механизмов и, в частности, шпинделей запорной и регулировочной арматуры.

Недостатком этих уплотнений является малый срок службы ввиду того, что мягкая набивка истирается о подвижные элементы и ее частицы вымываются уплотняемой средой, например водой. В результате чего в процессе эксплуатации уплотнения приходиться многократно подтягивать гайкой уплотнительную втулку, чтобы восстановить требуемую герметичность. Но в этом случае эластичность набивки теряется и сальник перестает выполнять свою функцию.

Также известно устройство, содержащее сальниковую камеру, в которой размещена набивка, выполненная из волокнистой сплетенной основы, пропитанной смазочным материалом или включающим в себя антифрикционные материалы, также выполненные в виде волокон, например углеродных фторопластов, и т.п. Мягкая набивка охватывает уплотняемый элемент (шток, шпиндель) и поджимается втулкой, на которую воздействует накидная гайка (см. Справочник под редакцией Л. И.Голубева, Л.А.Кондакова,
Уплотнения и уплотнительная техника. - М.: Машиностроение, 1986, стр. 351-373).

Эти уплотнения, хотя и обладают большей надежностью, чем ранее описанное, но подвержены вымыванию смазочной жидкости, ее старению, затвердеванию набивки и, как следствие, потерям герметезирующих свойств.

Кроме того, все известные мягкие набивки передают прилагаемые к ним усилия от нажимной втулки преимущественно только вдоль оси уплотняемого штока и лишь незначительно в радиальном направлении.

Это приводит к тому, что шток оказывается недостаточно обжатым со всех сторон сальниковой набивкой и даже многократные поджатия нажимной втулки приводят лишь к еще большему спрессовыванию набивки и к полной потери ею эластичных свойств. В результате, сальник начинает свободно пропускать уплотняемую среду (воду) вдоль штока. К недостаткам известных сальников относится также и то, что они не самоуплотняются от взаимодействия с водой, а остаются к ней нейтральными.

Наиболее близким к заявленному решению является сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой в качестве набивки использованы древесные опилки, охватывающие подвижный уплотняемый элемент и поджатые нажимным элементом, причем в средней части сальниковой камеры установлено мягкое кольцо, пропитанное жидкой смазкой (см. описание патента Российской Федерации N 2046231 "Сальниковое уплотнение" MKИ6, F 16 J, Соколенко В.Ф.).

Известное по указанному патенту сальниковое уплотнение устраняет вышеперечисленные недостатки и обеспечивает плотное обжатие набивкой уплотняемого элемента за счет того, что древесные опилки как зернистый материал более равномерно распределяют усилия как в осевом, так и в радиальном направлениях. Кроме того, древесные опилки, взаимодействуя с водой, увеличиваются в объеме (эффект набухания), что обеспечивает самоуплотнение всего сальника.

Благодаря эффекту набухания древесных опилок в известном устройстве снимается необходимость частой подтяжки накидной гайки и, следовательно, эластичные свойства древесины не исчезают.

Однако известное устройство обладает рядом следующих недостатков.

Древесные опилки включают в свой состав различные минеральные вещества, которые легко растворяются в воде и уносятся ею из сальниковой камеры. В результате, объем набивки уменьшается и требуется очередная подтяжка накидной гайки. Кроме того, в древесине присутствуют высокоминерализованные образования в виде кристаллов (зольные вещества), которые обладают высокой твердостью, образивностью и содействуют повышенному износу подвижного уплотняемого элемента (шток, шпиндель), а следовательно, ускоренному выходу из строя всего сальникового уплотнения. Это характеризует недостаточную работоспособность известного устройства.

Древесные опилки, как правило, содержат и смолы, которые обладают водоотталкивающими свойствами. В результате, значительная часть опилок, особенно из хвойных пород древесины, обладают малой проникающей способностью для воды и по этой причине их капилляры не заполняются полностью водой и эффект набухания не проявляется в полной мере. Это снижает эффективность работы известного сальникового уплотнения. Древесные опилки имеют относительно крупные размеры в пределах от 0,5 до 3...5 мм. Это ограничивает количество открытых капилляров, в которые поступает вода, и следовательно, уменьшается эффект набухания. Кроме того, относительно большие размеры опилок приводят к медленной скорости процесса их набухания и самоуплотнения сальника, порой требуется 5-10 мин, чтобы ранее сухой сальник восстановил свою работоспособность.

Наличие в известном уплотнении мягкого кольца, пропитанного жидкой графитированной смазкой, приводит не только к повышению трудоемкости монтажа сальника, но и понижает эффективность его работы.

Это объясняется тем, что пропитанное смазкой кольцо, выполнено мягким и при поджатии опилок нажимным элементом (втулкой) также сжимается и выдавливает из себя всю жидкую смазку. Основная часть вытесненной смазки будет впитана опилками, притом теми, которые далеко расположены от поверхности уплотняемого штока и не смогут участвовать в его смазке. Но опилки, капилляры которых заполнены жидкой смазкой, уже не смогут участвовать в процессе самоуплотнения сальника при проникновении воды. Это явление ведет к уменьшению или даже к полной потере основного положительного качества известного сальника - набуханию при взаимодействии с водой и восстановлению герметизации уплотняемого элемента.

Цель изобретения состоит в устранении вышеперечисленных недостатков известного устройства, а именно - повышение работоспособности, эффективности и снижение трудоемкости его монтажа.

Указанная цель достигается тем, что в известном сальниковом уплотнении, содержащем корпус с сальниковой камерой, в котором размещена разбухаемая от взаимодействия с уплотняемой средой сальниковая набивка, охватывающая подвижный уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом, в качестве разбухаемой сальниковой набивки применена дробленая бумажная масса, содержащая не растворимые в уплотняемой среде антифрикционные элементы, например зерна графита.

В известных заявителю сальниковых устройствах, описанных в технических и патентных материалах, отсутствует сальниковая набивка, которая была бы выполнена подобным образом, следовательно, можно считать, что заявляемое изобретение соответствует критерию "новизна".

Отличительные признаки заявляемого изобретения, а именно - применение в качестве сальниковой набивки дробленой бумажной или бумагосодержащей массы, внутри которой помещены не растворяемые в уплотняемой среде антифрикционные элементы, например зерна графита, позволяют:
- повысить работоспособность сальникового уплотнения, так как в набивке - дробленой бумаге, отсутствуют какие-либо минеральные твердые вещества, истирающие поверхность уплотняемого элемента.

- повысить эффективность работы сальникового уплотнения за счет увеличения эффекта набухания набивки. Это объясняется тем, что бумага не имеет смоляных веществ, которые забивали бы ее поры, в устройстве не имеется жидких смазочных веществ, которые также забивают поры бумаги и, наконец, главное - бумага многократно превосходит древесные опилки, применяемые в известном устройстве, по количеству открытых пор для впитывания уплотняемой жидкости, и следовательно, эффект набухания у ней значительно превосходит эффект набухания у цельной древесины. Эти свойства бумаги обеспечивают заявляемому сальниковому уплотнению повышение скорости срабатывания (самоуплотнения) в случае протечки и повышает эффективность уплотнения в процессе всей работы арматуры. Стабильное и надежное смазывание уплотняемого подвижного элемента обеспечивается не растворяемыми в уплотняемой среде антифрикционными элементами, которые распределены в дробленой бумажной массе.

В силу того, что в заявляемом сальниковом уплотнении отсутствует мягкое кольцо, пропитанное смазкой, упрощается и убыстряется процесс его монтажа и дальнейшего обслуживания. Это кольцо заменено твердыми антифрикционными элементами, например, в виде зерен графита и уже включенных в бумажную массу.

Приведенная совокупность существенных признаков и достигаемый ими результат характеризует единство изобретения и в научно-технической, патентной информации не обнаружена, что является соответствием заявляемого изобретения критерию "изобретательский уровень".

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид сальникового уплотнения.

Устройство содержит корпус 1 с сальниковой камерой 2, в которой размещена дробленая бумажная масса 3, охватывающая подвижный уплотняемый элемент 4 и поджатая нажимным элементом 5 с накидной гайкой 6.

В бумажной дробленой массе распределены не растворимые в уплотняемой среде, например в воде, антифрикционные элементы 7, например зерна графита, фторопласта и т.п.

Работа сальникового уплотнения происходит следующим образом.

Дробленую бумажную массу 3 помещают в сальниковую камеру 2 корпуса 1, опускают нажимной элемент 5 и навинчивают гайку 6. Под действием нажимного элемента 5 бумажная дробленая масса занимает всю полость сальниковой камеры 2 и обжимает уплотняемый элемент 4, герметизируя его. Легкому перемещению между собой частиц дробленой бумажной массы 3 содействуют находящиеся в ней антифрикционные элементы в виде зерен или пластин графита 7.

Эти же антифрикционные элементы прижимаются к поверхности уплотняемого элемента 6, обеспечивая легкость его радиального и осевого перемещения. При попадании воды в сальниковую камеру 2 бумажная масса 3 впитывает ее и увеличивается в объеме. Эффект набухания бумажной дробленой массы 3 приводит к тому, что она еще более интенсивно начинает охватывать уплотняемый элемент 4, не допуская протечки воды. Этим обеспечивается самовосстановление сальникого устройства.

Использование сальникого уплотнения данной конструкции снижает затраты на эксплуатацию и ремонт систем водоснабжения и повышает надежность работы трубопроводной запорной регулирующей аппаратуры.

Изобретение относится к уплотнительной технике, преимущественно к сальниковым уплотнениям штоков и шпинделей запорной арматуры трубопроводов горячей и холодной воды. В устройстве в сальниковой камере в качестве набивки использована дробленая бумажная масса с антифрикционными элементами, которая под действием нажимного элемента охватывает подвижный уплотняемый элемент. При попадании воды в сальниковую камеру бумажная дробленая масса набухает, увеличивается в объеме и восстанавливает герметизацию подвижного элемента. Изобретение повышает надежность уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена разбухшая от взаимодействия с уплотняемой средой сальников набивка, охватывающая подвижный уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом, отличающееся тем, что в качестве сальниковой набивки применена бумажная дробленая масса. 2. Сальниковое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что бумажная масса включает в себя не растворяемые в уплотняемой среде антифрикционные элементы, например зерна графита.