УПЛОТНЕНИЕ ПОРШНЯ Российский патент 2006 года по МПК F16J15/54 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подвижных соединений в гидравлических устройствах.

Известно уплотнение поршня цилиндра, содержащее эластичное кольцо с сечением П-образного профиля и два защитных кольца, помещенных в проточку в поршне, при этом рабочая поверхность эластичного кольца поджата к зеркалу цилиндра за счет предварительного сжатия кольца в осевом направлении (патент Великобритании №1572462, F 2 В 15/32, 30.07.80). Это уплотнение ненадежно при работе гидропривода в периоды пониженного давления и при разряжении рабочей жидкости в цилиндре, что приводит соответственно к снижению давления в полости эластичного кольца, опасному деформированию и потере им герметичности.

Известно уплотнение для подвижных соединений, размещенное в гнезде неподвижной детали и содержащее чашеобразный вкладыш из антифрикционного материала и упругий элемент в виде, например, резинового кольца (патент США №3663024, кл.277-165, 16.05.72). Такое уплотнение недостаточно надежно вследствие повышенных утечек рабочей жидкости, присущих уплотнительным элементам из антифрикционных материалов, использованных в предлагаемом уплотнении.

Известно уплотнение для гидроцилиндра, включающее помещенную в канавку поршня манжету с сечением П-образной формы из эластичного материала, губы которой контактируют с боковыми стенками канавки, в одной из которых имеется отверстие для сообщения полости манжеты с рабочей полостью гидроцилиндра (патент Австралии №431969, кл.60.7, 24.01.73). Основным недостатком уплотнения является отсутствие в нем упругого элемента вследствие чего возможно снижение герметичности уплотнения при уменьшении давления рабочей жидкости в гидроцилиндре и соответственно удельного давления в паре трения. Кроме этого используемая в таком уплотнении манжета недолговечна из-за возможного повреждения при затягивании ее в зазоры между поршнем и гидроцилиндром.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является уплотнение для трущейся пары цилиндр-поршень, содержащее размещенные в пазу поршня кольцо и установленную между кольцом и цилиндром манжету М-образного профиля, причем кольцо выполнено из материала, увеличивающего свои размеры при понижении температуры (авт. св. СССР №383931, F 16 J 15/32, 23.05.73, Бюл. №24).

Недостатками этого уплотнения являются возможные затягивания манжеты в зазоры между поршнем и цилиндром, а также низкая способность уплотнения автоматически регулировать степень прижатия манжеты к уплотняемой поверхности цилиндра в зависимости от изменяющегося давления рабочей жидкости в гидроцилиндре.

Изобретение решает задачу - повышение надежности уплотнения поршня.

Это достигается тем, что в уплотнении поршня, содержащем размещенные в гнезде поршня кольцо и установленную между кольцом и уплотняемой поверхностью гидроцилиндра манжету с сечением М-образного профиля, согласно изобретению кольцо выполнено с двумя выступами, между которыми с предварительным поджатием помещен центральный изгиб манжеты, а ее внешние изгибы прижаты в радиальном направлении к уплотняемой поверхности гидроцилиндра, при этом рабочие кромки лепестков манжеты прижаты к боковым поверхностям гнезда, а на концах лепестков выполнены горизонтальные пазы, кроме этого между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и соответствующим им внутренними поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости. Между вершиной центрального изгиба манжеты и кольцом выполнена полость. Внешние боковые и периферийные поверхности выступов кольца и внутренние соответствующим им поверхности манжеты в центральной ее части выполнена, по крайней мере, одна кольцевая полость. Кромки внешних выступов манжеты выполнены скошенными. Кольцо выполнено заодно с поршнем.

На фиг.1 изображено уплотнение поршня в разрезе, на фиг.2 - то же, при движении поршня вправо, на фиг.3 изображено уплотнение поршня в разрезе с манжетой и кольцом, выполненным заодно с поршнем.

Уплотнение поршня установлено в гнезде поршня 1 гидроцилиндра 2 и включает кольцо 3 с двумя выступами и манжету 4 с сечением М-образного профиля. Центральный изгиб манжеты с предварительным поджатием помещен между выступами кольца 3, а рабочие кромки лепестков 5 прижаты к боковым поверхностям гнезда. На концах лепестков выполнены горизонтальные пазы 6, а между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и ответствующим им внутренними поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости А.

С целью снижения удельного контактного давления между вершиной центрального изгиба манжеты и кольцом может быть предусмотрена кольцевая полость Б, а для повышения герметичности уплотнения на периферийной поверхности манжеты могут быть выполнены одно или несколько кольцевых канавок В. Для гарантированного предотвращения затягивания кромок внешних выступов манжеты в зазоры s₁ и s₂ они могут быть скошенными в виде фасок 7. Конструкция уплотнения может быть упрощена за счет выполнения кольца 3 заодно с поршнем 1.

Уплотнение поршня работает следующим образом.

Под действием давления P₁ в цилиндре рабочая жидкость через зазор s₁ между поршнем и цилиндром воздействует на лепесток 5 манжеты. Через образовавшуюся щель между боковой поверхностью гнезда и рабочей кромкой лепестка и далее через горизонтальные его пазы 6 давление рабочей жидкости передается в кольцевую полость А манжеты. Благодаря этому центральная часть манжеты дополнительно к усилию предварительного поджатия, осуществляемого при ее монтаже, поджимается давлением рабочей жидкости в радиальном направлении к уплотняемой поверхности цилиндра. В случае создания давления Р₂ в штоковой полости цилиндра уплотнение работает аналогично.

Такое автоматическое регулирование величины необходимого усилия поджатия манжеты к уплотняемой поверхности в зависимости от величины давления рабочей жидкости позволяет уменьшить сопротивление перемещению штока гидроцилиндра и повысить надежность уплотнения за счет снижения утечки рабочей жидкости и повышения износостойкости манжеты.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подвижных соединений в гидравлических устройствах. Кольцо выполнено с двумя выступами, между которыми с предварительным поджатием помещен центральный изгиб манжеты, а ее внешние изгибы прижаты в радиальном направлении к уплотняемой поверхности. Рабочие кромки лепестков манжеты прижаты к боковым поверхностям гнезда, а на концах лепестков выполнены горизонтальные пазы. Между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и внутренними аналогичными поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости. Изобретение позволяет уменьшить сопротивление перемещению штока гидроцилиндра и повысить надежность уплотнения за счет снижения утечки рабочей жидкости и повышения износостойкости манжеты. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Уплотнение поршня, содержащее размещенные в гнезде поршня кольцо и установленную между кольцом и уплотняемой поверхностью гидроцилиндра манжету с сечением М-образного профиля, отличающееся тем, что кольцо выполнено с двумя выступами, между которыми с предварительным поджатием помещен центральный изгиб манжеты, а ее внешние изгибы прижаты в радиальном направлении к уплотняемой поверхности гидроцилиндра, при этом рабочие кромки лепестков манжеты прижаты к боковым поверхностям гнезда, а на концах лепестков выполнены горизонтальные пазы, кроме этого между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и соответствующими им внутренними поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между вершиной центрального изгиба манжеты и кольцом выполнена полость.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и внутренними соответствующими им поверхностями манжеты в центральной ее части выполнена по крайней мере одна кольцевая полость.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кромки внешних выступов манжеты выполнены скошенными.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольцо выполнено заодно с поршнем.