МЕХАНИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2004 года по МПК F16J15/26 

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям рабочих органов гидравлических или пневматических машин.

Известно механическое уплотнение цилиндра машины, содержащее упругие кольца, установленные в канавках (см. авторское свидетельство СССР №391315, 1973).

Недостатком известного устройства является невысокая герметичность при малых скоростях относительного движения и высоком давлении.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является механическое уплотнение вала или цилиндра машины, работающее под избыточным давлением и содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотнительным поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях. На наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентрическими цилиндрическими поверхностями и расположены на буртах или в расточках, при этом бурты или расточки в обойме выполнены попарно с симметричным расположением их осей с двух сторон от оси обоймы, при этом плоскости, проходящие через оси парных буртов или расточек, развернуты относительно другой на угол, равный 180°/n, где n - число пар расточек или буртов (патент РФ №2037077, 09.06.1995).

Недостатком известной конструкции уплотнения является то, что при смещении уплотнительного кольца в радиальном направлении упругая обойма деформируется с одной стороны, тогда как с другой стороны упругой обоймы образуется зазор, равный эксцентриситету, приводящий к утечке уплотняемой среды. Кроме того, он может увеличиваться из-за деформации упругой обоймы соседним кольцом за счет утяжки.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение герметичности механического уплотнения.

Указанная задача решается за счет того, что механическое уплотнение вала или цилиндра машины, содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и упруго поджатые к уплотняемым поверхностям, при этом в цилиндре или на валу соответственно выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси соответственно вала или цилиндра на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположном направлении, при этом указанные пары диаметрально смещенных относительно друг друга кольцевых канавок повернуты относительно соседних пар кольцевых канавок таким образом, что радиальные плоскости, проходящие через оси этих соседних пар канавок, повернуты относительно друг друга вокруг оси соответственно вала или цилиндра на угол, составляющий 360°/n, где n - число пар кольцевых канавок, и в каждой канавке размещено эластичное кольцо, обеспечивающее подвижность уплотнительного кольца в радиальном направлении, в поперечном сечении эластичные кольца выполнены круглыми или прямоугольными, а в продольном направлении уплотнительные кольца прижаты друг к другу посредством подпружиненной втулки со свободным ходом 0,25-0,3 мм. Уплотнительные кольца могут быть выполнены разрезными.

Такое выполнение механического уплотнения позволяет уменьшить утечки среды, повысить срок службы уплотнения и снизить его стоимость за счет унификации упругих колец.

На фиг.1 изображено механическое уплотнение вала или плунжера, расположенного в корпусе машины (продольный разрез); на фиг.2 изображено механическое уплотнение поршня цилиндра.

Механическое уплотнение вала или плунжера состоит из цилиндра 1 (см. фиг.1) или вала 7 (см. фиг.2), в которых в поперечной оси плоскости выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси цилиндра 1 или вала 7 на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположенном направлении, при этом соседние пары канавок развернуты относительно друг друга таким образом, что угол между их радиальными плоскостями, проходящими через оси соседних пар канавок, составляет 360°/n, где n - количество пар канавок. В канавках установлены эластичные кольца 2 круглого или прямоугольного сечения, внутри (см. фиг.1) или снаружи (см. фиг.2) которых соответственно размещены уплотнительные кольца 3 с наружной конусной поверхностью (5-10°), которые перемещаются в радиальном направлении за счет упругой деформации колец 2. Уплотнительные кольца 3 могут быть выполнены разрезными.

В продольном направлении кольца контактируют с втулкой 4, подпружиненной упругим кольцом 5 или пружиной (не показано на чертеже) с волнообразной поверхностью.

Свободный ход втулки 4 составляет 0,25-0,3 мм в продольном направлении. Прижим втулки 4, подпружиненной упругим кольцом 5, осуществляется гайкой 6.

Работа механического уплотнения.

После установки уплотнения в цилиндр 1 машины, например насоса, или на валу 7 (под валом в данном случае может также пониматься какой-либо поршень или плунжер) уплотнительные кольца 3 прижимаются к поверхности вала или цилиндра соответственно (на чертеже не показаны) за счет деформации эластичных колец 2.

В местах прижатия уплотнительных колец 3 щелевой зазор равен нулю. С противоположенной от точки касания стороны щелевой зазор максимальный.

Так как все пары колец плотно поджаты друг к другу и, как описано выше, развернуты относительно друг друга, в месте установки уплотнения образуется сложная лабиринтная щель, которая имеет большое гидравлическое сопротивление для текучей среды, например жидкости, из полости высокого давления, в которой она находится, в сторону низкого давления, в том числе и при многократном изменении действия градиента давления. В результате достигается герметизация места установки вала относительно цилиндра независимо от того, на валу или в цилиндре установлены в кольцевых канавках уплотнительные кольца с эластичными кольцами.

Данное конструктивное решение обеспечивает высокую герметичность уплотнения и не требует специальной оснастки для его изготовления.

Применение унифицированных эластичных колец круглого или прямоугольного сечения упрощает сборку механического уплотнения и снижает его стоимость.

Изобретение относится к уплотнительной технике. Механическое уплотнение вала или цилиндра машины содержит уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и упруго поджатые к уплотняемым поверхностям. В цилиндре или на валу соответственно выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси соответственно вала или цилиндра на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположном направлении. Указанные пары диаметрально смещенных относительно друг друга кольцевых канавок повернуты относительно соседних пар кольцевых канавок таким образом, что радиальные плоскости, проходящие через оси этих соседних пар канавок, повернуты относительно друг друга вокруг оси соответственно вала или цилиндра на угол, составляющий 360°/n, где n - число пар кольцевых канавок. В каждой канавке размещено эластичное кольцо, обеспечивающее подвижность уплотнительного кольца в радиальном направлении, в поперечном сечении эластичные кольца выполнены круглыми или прямоугольными, а в продольном направлении уплотнительные кольца прижаты друг к другу посредством подпружиненной втулки со свободным ходом 0,25-0,3 мм. В результате достигается повышение герметичности механического уплотнения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Механическое уплотнение вала или цилиндра машины, содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и упругоподжатые к уплотняемым поверхностям, отличающееся тем, что в цилиндре или на валу, соответственно, выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси, соответственно, вала или цилиндра на 0,3-0,5 мм в диаметрально противоположном направлении, при этом указанные пары диаметрально смещенных относительно друг друга кольцевых канавок повернуты относительно соседних пар кольцевых канавок таким образом, что радиальные плоскости, проходящие через оси этих соседних пар канавок, повернуты относительно друг друга вокруг оси, соответственно, вала или цилиндра на угол, составляющий 360°/n, где n - число пар кольцевых канавок, и в каждой канавке размещено эластичное кольцо, обеспечивающее подвижность уплотнительного кольца в радиальном направлении, в поперечном сечении эластичные кольца выполнены круглыми или прямоугольными, а в продольном направлении уплотнительные кольца прижаты друг к другу посредством подпружиненной втулки со свободным ходом 0,25-0,3 мм.2. Механическое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные кольца выполнены разрезными.