УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ МАНЖЕТА Российский патент 2002 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для использования в поршневых машинах, насосах, двигателях и компрессорах для герметизации поршневых штоков, может быть применено для уплотнения пар цилиндрических поверхностей соединений, совершающих вращательное или возвратно-поступательное движение, работающих в условиях вибрации.

Известно манжетное уплотнение, содержащее уплотнительную часть, поджатую к валу, с обеспечением равномерного распределения нагрузки по всей зоне контакта манжеты с валом [1].

Недостатком известного уплотнения является недостаточный ресурс работы из-за износа контактирующих поверхностей, манжеты и вала.

Известно уплотнение штока, содержащее манжету из пластичного материала с продольной и радиальной уплотнительными поверхностями [2]. Указанная манжета самоустанавливается в процессе работы для поддержания постоянного контакта уплотнительных поверхностей с уплотняемыми поверхностями.

Недостатком известного решения является недостаточно надежная разгрузка продольной уплотнительной части манжеты от действия повышенных сил трения при радиальном биении штока.

Наиболее близким к заявленному изобретению является манжета [3], предназначенная для герметизации соединений цилиндрических поверхностей, подверженных радиальным биениям. Известная манжета выполнена в виде втулки из пластичного материала, содержащей продольную уплотнительную часть с внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенную с радиальной уплотнительной частью. При этом вершины внешней и внутренней конических поверхностей продольной уплотнительной части расположены над основанием манжеты.

Недостатком известной манжеты является пониженная герметичность и эксплуатационная надежность уплотнения вследствие неравномерного износа уплотнительной части манжеты и поверхности штока при радиальном перемещении штока.

Техническим результатом, достигаемым при использовании изобретения, является устранение указанных выше недостатков прототипа одновременно с повышением срока службы манжетного уплотнения за счет снижения неравномерности износа уплотняющей манжеты, повышением герметичности манжетного уплотнения и снижением уровня радиальных вибраций штока поршневой машины в процессе работы.

Указанный технический результат достигается за счет того, что уплотнительная манжета для герметизации штока поршневой машины, выполненная в виде втулки из пластичного материала, содержащая продольную уплотнительную часть, образованную внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенную с радиальной уплотнительной частью, выполненной в виде расположенного над основанием манжеты наружного кольца с цилиндрической наружной поверхностью, причем вершины внешней и внутренней конических поверхностей расположены над основанием манжеты, снабжена центрирующей частью, объединенной с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием манжеты внутреннего цилиндрического кольца, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности на уровне основания манжеты.

Долговечность уплотнительных элементов поршней и сальников компрессоров существенно снижается в случае наличия в сжимаемом газе механических включений и твердых частиц, содержащихся во всасываемом газе. В связи с этим уплотнительные элементы предпочтительно изготавливать из самосмазывающихся пластичных материалов.

Манжета может быть выполнена из пластичного материала, в качестве которого может быть использован фторопласт.

Манжета может быть выполнена из пластичного материала, в качестве которого может быть использован материал с антифрикционными добавками.

При выполнении манжеты из пластичного материала с антифрикционными добавками в качестве добавки может быть использован порошкообразный графит.

Манжета может быть выполнена таким образом, что высота центрирующей части меньше половины и больше одной пятой высоты манжеты.

Кроме того, основание манжеты, образованное основанием радиальной уплотнительной части, основанием продольной уплотнительной части и основанием центрирующей части, может быть выполнено преимущественно плоским.

Манжета может быть выполнена так, что высота центрирующей части больше или равна высоте радиальной уплотнительной части.

Манжета может быть снабжена объединенной с радиальной уплотнительной частью дополнительной кольцевой цилиндрической частью, внешний диаметр которой равен внешнему диаметру радиальной уплотнительной части, а внутренний диаметр меньше внешнего диаметра продольной уплотнительной части в месте ее сопряжения с радиальной уплотнительной частью, причем дополнительная кольцевая цилиндрическая часть расположена над основанием манжеты.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлен разрез уплотнительной манжеты.

На Фиг.2 представлен разрез выполнения манжеты, снабженной объединенной с радиальной уплотнительной частью дополнительной кольцевой цилиндрической частью.

На Фиг.3 показано размещение манжеты в сальниковом уплотнении штока.

Уплотнительная манжета 1 (Фиг.1) выполнена в виде втулки из пластичного материала. Манжета 1 образована продольной уплотнительной частью 3 с внешней 8 и внутренней 4 коническими поверхностями. Продольная уплотнительная часть 3 объединена с радиальной уплотнительной частью, выполненной в виде расположенного над основанием 2 манжеты 1 наружного кольца с цилиндрической наружной поверхностью 5 либо 6, как изображено на Фиг.2. Вершины конусных поверхностей 4, 8 расположены над основанием 2 манжеты 1. Манжета 1 снабжена центрирующей частью, объединенной с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием 2 манжеты 1 внутреннего цилиндрического кольца 7, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности 4 на уровне основания 2 манжеты 1, обеспечивающего восприятие повышенной нагрузки от радиального перемещения штока, приводящей к преждевременному износу поверхности штока и уплотнительных частей манжеты, что существенно снижает долговечность и ресурс работы поршня.

Уплотнительная манжета 1 устанавливается (Фиг.3) на шток 10 и закрепляется в корпусе 11 самоуплотняющегося сальника манжетного типа, служащего для уплотнения штока 10 поршня относительно рамы компрессора. Манжета 1 прижимается основанием 2 к стенке 13 камеры сальника с помощью упругих элементов 12, например пластин или пружинных колец.

При работе компрессора, шток которого уплотнен продольной уплотнительной частью 3 манжеты 1, сжатый газ попадает из рабочей полости цилиндра в полость сальника над манжетой 1 и создает перепад давления, который обеспечивает дополнительное поджатие продольной уплотнительной части 3 и радиальной уплотнительной части по поверхности основания 2 манжеты 1. В процессе работы компрессора шток 10 помимо возвратно-поступательного движения вдоль оси может иметь небольшое поперечное перемещение, вызванное несоосностью и непараллельностью осей направляющих крейцкопфа и цилиндра (не показаны), износом поршня (опорного кольца поршня у цилиндров без смазки), перемещением крейцкопфа в пределах радиального зазора между крейцкопфом и его направляющими.

При радиальном перемещении шток 10, воздействуя на манжету 1 через центрирующую часть 7, также перемещает ее в радиальном направлении, преодолевая силу трения в радиальной уплотнительной части от усилия пружины 12 и давления газа. Автоматическая центровка манжеты относительно штока предотвращает деформацию и неравномерный износ продольной уплотнительной части 3 манжеты, что повышает надежность герметизации при износе манжеты. Радиальная сила противодействия, действующая на шток со стороны манжеты, обеспечивает снижение уровня вибраций штока.

Источники информации
1. СССР, а.с. 301486, 2 F 16 J 15/26, 1971.

2. РФ, патент 723274, 5 F 16 J 15/32, 1980.

3. США, патент 3965987, 5 Е 21 В 23/00, кл. НКИ 166/315, 1976.

Изобретение предназначено для использования в поршневых машинах, насосах, двигателях и компрессорах для герметизации поршневых штоков. Уплотнительная манжета для уплотнения штока поршневой машины выполнена в виде втулки из пластичного материала, образованной продольной уплотнительной частью с внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенной с радиальной уплотнительной частью. Последняя выполнена в виде расположенного над основанием манжеты наружного кольца с цилиндрической наружной поверхностью. Причем вершины внешней и внутренней конических поверхностей продольной уплотнительной части расположены над основанием манжеты. Введена центрирующая часть, объединенная с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием манжеты внутреннего цилиндрического кольца, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности на уровне основания манжеты. Изобретение повышает герметичность, эксплуатационную надежность и долговечность уплотнительной манжеты за счет обеспечения разгрузки продольной уплотнительной части манжеты от воздействия нагрузки при радиальном перемещении штока. 7 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. Уплотнительная манжета для уплотнения штока поршневой машины, выполненная в виде втулки из пластичного материала, содержащая продольную уплотнительную часть, образованную внешней и внутренней коническими поверхностями, объединенную с радиальной уплотнительной частью, выполненной в виде расположенного над основанием манжеты наружного кольца, с цилиндрической наружной поверхностью, причем вершины внешней и внутренней конических поверхностей расположены над основанием манжеты, отличающаяся тем, что манжета снабжена центрирующей частью, объединенной с радиальной уплотнительной частью, причем центрирующая часть выполнена в виде расположенного над основанием манжеты внутреннего цилиндрического кольца, внутренний радиус которого меньше радиуса внутренней конической поверхности на уровне основания манжеты. 2. Манжета по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пластичного материала использован фторопласт. 3. Манжета по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве пластичного материала использован материал с антифрикционными добавками. 4. Манжета по п.3, отличающаяся тем, что в качестве антифрикционной добавки использован порошкообразный графит. 5. Манжета по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что высота центрирующей части меньше половины и больше одной пятой высоты манжеты. 6. Манжета по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что основание манжеты, образованное основанием радиальной уплотнительной части, основанием продольной уплотнительной части и основанием центрирующей части, выполнено преимущественно плоским. 7. Манжета по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что высота центрирующей части больше или равна высоте радиальной уплотнительной части. 8. Манжета по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она снабжена объединенной с радиальной уплотнительной частью дополнительной кольцевой цилиндрической частью, внешний диаметр которой равен внешнему диаметру радиальной уплотнительной части, а внутренний диаметр меньше внешнего диаметра продольной уплотнительной части в месте ее сопряжения с радиальной уплотнительной частью, причем дополнительная кольцевая цилиндрическая часть расположена над основанием манжеты.