Уплотнение поршня Советский патент 1985 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к подвижным уплотнительным узлам машин и механизмов и может быть использовано в пневматических и гидравлических поршневых устройствах.

Целью изобретения является упрошение уплотнения и повышение ресурса работы путем разгрузки от действия давления уплотняемой среды в радиальном направлении.

На фиг. 1 представлен поршень с уплотнением; на фиг. 2 - уплотнение, поперечное сечение; на фиг. 3 - схема принципа работы уплотнения.

Уплотнение, кольцо 1, расположено в канавке 2 поршня 3 с аксиальным зазором. Поршень 3 перемещается по внутренней поверхности 4 цилиндра 5. Канавка 2, образованная боковыми стенками 6 и 7 и цилиндрической поверхностью 8, имеет преимущественно прямоугольное сечение. Уплотнение 1 выполнено в виде эластичного кольца гантелеобразного поперечного сечения с цилиндрическими рабочими поверхностями 9. Поперечное сечение кольца 1 состоит из двух концентрично расположенных утолшений 10, соединенных радиальной перемычкой 11.

Сжатый воздух, подаваемый в полость А, заполняет зазор между кольцом 1 и стенкой 6 канавки 2 и смещает его к противоположной стенке 7. Вследствие симметричности своего поперечного сечения и наличи.я цилиндрических рабочих поверхностей 9, ширина которых равна толщине радиальной перемычки 11, кольцо является разгруженным от действия уплотняемого давления. Поэтому усилие прижатия утолщений 10 к уплотняемым поверхностям 4 и 8, а следовательно, и сила трения практически не зависят ни от величины давления сжатого воздуха, ни от направления рабочего перепада давления и определяются лишь величиной предварительного натяга уплотнительного кольца 1.

Проведенные исследования позволяют определить оптимальные форму и геометрические соотношения размеров уплотнительного кольца 1, обеспечивающие как разгрузку кольца от действия давления сжатого воздуха, так и необходимую компенсацию при его износе в процессе эксплуатации, а также компенсацию несоосного положения порщня 3 в цилиндре 5, которое всегда имеет место вследствие наличия зазора между ними либо в результате одностороннего воздействия на поршень пружинной нагрузки (как, например, в пневмораспределителях с плоским золотником). Так, отношение толщины уплотнительного кольца 1 к половине разности его наружного и внутреннего диаметров составляет 0,36-0,4, высота утолщений 10 равна толщине кольца 1, а ширина цилиндрических рабочих поверхностей 9, равная толщине радиальной перемычки 11,

0 составляет 0,26-0,3 толщины кольца 1.

При других соотношениях размеров гантелеобразного уплотнительного кольца не обеспечивается требуемая совокупность его свойств.

, Если соотношение толщины кольца к половине разности его наружного и внутреннего диаметров меньше 0,35, а также в случае, если толщина радиальной перемычки составляет менее 0,25 толщины кольца, уплотнительное кольцо не обладает достаточной жесткостью в радиальном направлении и не обеспечивает герметичности рабочих полостей пневмораспределителя.

Кроме того, изготовление тонкой (менее 0,25 толщины кольца) перемычки связано со значительными технологическими трудностями, что обуславливает высокий процент брака при изготовлении уплотнительных колец.

Кольца с большой толщиной перемычки и, соответственно, с увеличенной цилиндрической рабочей поверхностью (более 0,3 толщины кольца) вызывают увеличение силы трения при перемещении порщня, что приводит к их повыщенному износу, а также к возрастанию величины минимального давления управления пневмораспределителя.

Уплотнительные кольца с малой высотой поперечного сечения (т.е. при отнощении толщины кольца к половине разности его наружного и внутреннего диаметров большем 0,4) не обладают необходимыми компенсационными свойствами, вследствие чего на 25-30% снижается их долговечность.

Уплотнительное кольцо, сохраняя все положительные стороны уплотнения с S-образным поперечным сечением, имеют более

5 простую по сравнению с ним конструкцию, обладает меньшей силой трения, более высокими показателями надежности и долговечности.

I. УПЛОТНЕНИЕ ПОРШНЯ, выполненное в виде расположенного в канавке поршня кольца преимущественно из эластичного материала, которое в поперечном сечении состоит из двух концентричных утолщений, соединенных перемычкой. отличающееся тем, что, с целью упрощения уплотнения и повышения ресурса работы путем разгрузки от действия давления уплотняемой среды в радиальном направлении, кольцо выполнено с сечением, имеющим гантелеобразную форму с радиально расположенной перемычкой, при этом на утолщениях вьГполнены цилиндрические рабочие пояски, щирина которых равна толщине перемычки. 2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что отнощение толщины кольца к половине разности его наружного и внутреннего диаметров составляет 0,36-0,4, высота утолщений равна толщине кольца, а толщина перемычки не превышает одной трети толщины кольца.Q (Л ;0