УСТРОЙСТВО УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ Российский патент 2024 года по МПК F16J15/3212 F16J9/06 

Изобретение относится к уплотнениям для поршней с фторопластовыми манжетами для поршней, работающими в узлах конструкций различного назначения в гидравлических и пневматических системах энергетического машиностроения в диапазоне криогенных температур.

Известны уплотнительные элементы с фторопластовыми разрезными кольцами для поршней (см. книгу под общей редакцией д.т.н., профессора Продана В.Д. «Разъемные соединения с фторопластовыми уплотнениями. Справочник.» - М.: Тривола, 1995, стр. 135, Рис. 43.7), где разрез поршневого кольца выполнен прямым. Кольцо в канавку поршня устанавливается с зазором. В радиальном направлении кольцо к поверхности цилиндра прижимается упругой силой кольца и давлением рабочей среды на его внутреннюю боковую поверхность. Утечка через уплотнение большая, как и всякое лабиринтное уплотнение оно не может обеспечить полной герметичности.

Известны устройства уплотнительные с фторопластовыми манжетами, резиновыми и упругими кольцами для поршней (см. ГОСТ Р 56182-2014 Рис. 1 и 2.). Устройства уплотнительное состоит из фторопластовой манжеты, резинового кольца круглого сечения, цилиндра, поршня. А и Б - герметизируемые полости. В таблице 3 указаны условия работы уплотнительного устройства, а именно от минус 60 до плюс 175 - длительно и до плюс 200 - кратковременно. Резиновое кольцо поджимает манжету к поверхности цилиндра, обеспечивая необходимую герметичность.

Недостаток уплотнительного устройства - не работает при криогенных температурах из-за наличия резинового кольца, которое теряет упругие свойства.

Известны устройства уплотнительные с фторопластовыми манжетными кольцами (см. книгу под общей редакцией д.т.н., профессора Продана В.Д. «Разъемные соединения с фторопластовыми уплотнениями. Справочник.» - М.: Тривола, 1995, стр. 107, Рис. 4.15), данное уплотнение имеет цилиндрическую пружину для обеспечения поджатия губками манжет к уплотняемой поверхности для обеспечения герметичности при помощи металлического упорного и распорного кольца. Данное уплотнение устанавливается не на поршень, а в корпус и имеет довольно большие габариты.

Известны уплотнительные устройства с манжетами, у которых поджаты губки пружиной (см. книгу автор Голубев Г.А. и др. «Контактные уплотнения вращающихся валов.» - М.: Машиностроение, 1976 г., стр. 66, Рис. 33а), где приводится манжетное уплотнительное устройство, состоящее из металлической обоймы, в которой установлена манжета, которая состоит из фланца, соединенного с одной стороны с полкой для установки в корпус обоймы, а с другой - с ножкой заканчивающейся губкой. Манжета для повышения герметичности поджата к стенкам обоймы при помощи кольцевых упоров. В обойме ножку с губкой к уплотняющей поверхности поджимает лепестковая пружина, установленная так же в обойме и выполненная штамповкой из металлического листа. Однако установка уплотняющего устройства в объект требует дополнительных мер для герметизации уже самого устройства. Как видно из конструкции она не может работать по назначению - герметизировать полости при криогенных температурах.

Задачей заявляемого изобретения является создание манжетного уплотнения поршня приемлемого размера для использования в космической промышленности, работающего при криогенных температурах с необходимой герметичностью.

Сущность изобретения состоит в том, что манжетное уплотнение, состоящее из фторопластовой манжеты, лепестковой пружины, шайбы, тарельчатой пружины, установленной в кольцевую канавку, выполненную в шайбе, установлено на поршне и удерживается на нем при помощи резьбового соединения гайкой.

Фторопластовая манжета состоит из фланца с отверстием и на большом диаметре фланца имеется юбочка, которую к уплотняющей поверхности цилиндра корпуса агрегата поджимает установленная в манжету лепестковая пружина, выполненная штамповкой из металлического листа.

Манжетное уплотнение установлено на торце поршня, для чего на нем создан двухступенчатый выступ. На цилиндрической ступени выступа плотно надета манжета с лепестковой пружиной и шайба с тарельчатой пружиной и поджата гайкой, которая навернута на резьбовую - вторую ступень выступа.

Для работы манжеты при криогенных температурах и герметизации манжеты с поверхностью поршня сделано следующее:

- на торце поршня примыкающими к манжете выполнены кольцевые выступы, образованные коническими поверхностями;

- в кольцевую канавку шайбы установлена тарельчатая пружина, поджимающая манжету со стороны гайки.

Сущность изобретения поясняется чертежом Фиг. 1. На Фиг. 1 представлен общий вид манжетного уплотняющего устройства.

Манжетное уплотняющее устройство состоит: из поршня 1, манжеты фланцевой 2 с юбочкой 3, лепестковой пружины 4, шайба 5 с тарельчатой пружиной 6, гайки 7. На торце поршня 1 имеется двухступенчатый выступ 8, на цилиндрической ступени большого диаметра устанавливается плотно отверстием фланца манжета 2, а на резьбовой ступени наворачивается гайка 7, которая и удерживает всю конструкцию уплотнительного устройства на торце поршня 1.

На торце поршня 1 контактирующего с фланцем манжеты 2 выполнены кольцевые выступы 9, образованные коническими поверхностями (сечение выступа - треугольник). Со стороны гайки 7 на фланец манжеты действует усилие от тарельчатой пружины 6, которая расположена в полости 10, образованной кольцевой канавкой в шайбе 5.

Шайба 5, поджимающая манжету 1 со стороны гайки 7, имеет коническую поверхность, взаимодействующую с торовой поверхностью гайки - это необходимо для передачи осевой силы при затяжках гайки.

При криогенных температурах манжета поджимается к поршню в основном от усилия тарельчатой пружины 6.

Изобретение относится к клапанным уплотнениям поршней в системах энергетического машиностроения. В устройстве на торце поршня, имеющем осевой двухступенчатый цилиндрический выступ, на одну ступень которого установлены манжета с лепестковой пружиной и шайба с конической поверхностью, контактирующей и центрирующейся торовой поверхностью гайки, затянутой на резьбовой ступени, а на торцевой поверхности поршня, прижатой к манжете, выполнены кольцевые выступы, на шайбе имеется кольцевой паз, где установлена тарельчатая пружина, также поджимающая фланец манжеты к поршню. Техническим результатом является обеспечение нужной степени герметичности уплотнительного устройства при работе в зоне криогенных температур. 1 ил.

Устройство уплотнительное, состоящее из фланцевой манжеты с юбочкой, которую поджимает к уплотняющей поверхности лепестковая пружина, отличающееся тем, что на торце поршня, имеющем осевой двухступенчатый цилиндрический выступ, на одну ступень которого установлены манжета с лепестковой пружиной и шайба с конической поверхностью, контактирующей и центрирующейся торовой поверхностью гайки, затянутой на резьбовой ступени, а на торцевой поверхности поршня, прижатой к манжете, выполнены кольцевые выступы, на шайбе имеется кольцевой паз, где установлена тарельчатая пружина, также поджимающая фланец манжеты к поршню.