Подвижное уплотнительное устройство штока с металлической самоуплотняющейся манжетой Советский патент 1985 года по МПК F16J15/08 

2. Устройство по п.1, о тличающееся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и обработки манжеты, ус манжеты , контактирующий со щтоком, выполнен цилиндрическим с уплотнительным выступом в виде т.орового сегмента.

3. Устройство по пп,1 и2,о т,л и ч а ю щ е е с я тем, что радиальное выступание уплотнительного выступа относительно цилиндрической поверхности уса больше величины зазора между штоком и корпусом.

1. ПОДВИЖНОЕ УППОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВ ШТОКА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ САМОУПЛОтаЯЩЁЙСЯ МАНЖЕТОЙ, включающее корпус, аксиально-подвижный шток и манжету с упругими усами между штоком и корпусом, отличаю; щ ее с я тем, НТО, с целью повыше3 7 V г и ния кадежности и ресурса работы устройства в условиях воздействия на него переменных нагрузок от радиаль ных перемещений штока, а также retf ператур при ограниченных осевых габаритах посадочного места, манжета выполнена геометрически асимметричной с различными по жесткости и длине упругими усами, причем внутренний ус, контактирукщий со штоком и воспринимающий упомянутые нагрузки, выполнен более жестким и дпинным, чем наружный ус, а зазор между внутренним усом и штоком выполнен больше наперед заданного прогиба.этого уса. а гг :о эо со

Изобретение относится k гидравлическому машиностроениюj а именно к уппотнениям аксиально-подвижных соединений штоков высокоиагруженных гидроагрегатов, работающих при высоких давлениях уплотняемой среды в широком диапазоне температур - от криогенных до 400 - и вьше. Целью изобретения является повыше ние надежности и ресурса работы устройства в условиях воздействия на него перемешшх нагрузок от радиальных перемещений штока, а также температур от криогенных до 500°С и перепада давления до 100 кгс/см при ограниченных осевых габаритах поса дочного места за счет исключения разрушения уплотнительного элемента На чертеже изображено уплотнитель кое устройство. Устройство состоит из неподвижного корпуса 1 с гнездом 2j в которое установлена манжета 3, подвижного штока (или ползуна) 4, имеющего возможность возвратно-поступательного перемещеш1Я вдоль оси устройства, а также ксатора 5, обеспечивающего фиксацию манжеты 3 в определенном по ложении в гнезде 2 при перемещении отока 4. Манжета 3 имеет упругие усы виутренний ус 6 и наружный ус 7 и опЬрног-цёнтрирукяций хвостовик 8, устанавливаемый в корпусе 1 на наружной посадочной поверхности практически без зазора. Манжета разделяет между собой полости 9 и 10 с различными средами, давлениями и температурами. На наружной поверхности уса 7, выполненного с целью уменьшения его влияния на ус 6 по возможности более тонкостенным и менее жестким, предусмотрен кольцевой опорный бурт 11, ограничивающий прогиб уса 7 при больших перепадах давления, достигакмцих 100 кгс/см. Ус 7 выполнен IB виде конуса, плавно переходящего в торовую уплотнительную поверхность 12, по которой манжета 3 устанавливается в корпус 1 с натягом. Упругий ус 6 выполнен более толстым и длинным, чем ус 7, и имеет цилиндрическую форму. На конце уса 6 предусмотрен выступ 13 в форме торового сегмента с уплотнительной поверхностью :14, которая устанавливается относительно штока 4 с натягом. Выступание выступа 13 относительно внутренней цилиндрической поверхности уса 6 определяет зазор 15 между штоком 4 и усом 6, величина которого выбрана больше наперед заданного прогиба этого уса от воздействия перепада давления. При минимальных располагаемых осевых размерах гнезда 2 длина уса 6 выбрана больше длины уса 7 на величину заходной фаски в корпусе 1 и толщину фиксатора 5. Шток 4 установлен относительно корпуса 1 с зазорами 16 и 17. Устройство работает следующим образом«При уплотнительных поверхностях 12 и 14 манжеты 3 за счет обжатия усов 6 и 7 создается требуемая величина начального контактного давления, обеспечивакяцая герметичность устройства при пневмоиспытаниях. С учетом меньшей толщины уса 7 и возможности создания в неподвижном соединении между корпусом 1 и манжетой 3 повы- , щенного контактного давления натяг уса 7 для гарантированного обеспечения заданной степени герметичности в этом соединении выбран большим, чем натяг уса 6 относительно поверхности штока 4. Ограничениями по на-.

3

тягу уса 7 являются условия его прочности, а также возможности монтажа. При увеличении давления среды контактное давление на уплотнитель- ных поверхностях 12 и 14 возрастает за счет самоуплотнения, бзгрт 11 при этом ограничивает деформацию тонкостенного уса 7. В то же время выступание выступа 13 относительно внутренней цилиндрической поверхности уса 6 выбрано таким, чтобы обеспечить отсутствие касания этой поверхности при деформации уса 6 от воздействия рабочего перепада давления. При повьппении давления среды происхо дкт срабатывание устройства и шток 4 перемещается вдоль оси относительно уппотнительиой поверхности 14 уса 6 При перемещении штока 4 его заклинивание в корпусе 1 исключается благодаря наличию зазоров 16 и 17. Одаако наличие этих зазоров приводит к возможности радиальных перемещений штока 4.

При работе гидроагрегата на номинальном режиме манжета 3 герметизирует полости 9 и 10, в зтих условиях наружном усе 7 манжеты 3 возни83024

кают напряжения от воздействий на него перепада давления и усилия от натяга при монтаже манжеты 3 в корпусе 1.

5 Величина напряжений во внутреннем усе 6, кроме того, определяет усилие от воздействия наружного уса 7 при его монтаже с натягом в корпусе 1, передаваемое через сравнительно не10 .жесткий хвостовик 8, а такжб от воздействия переменных нагрузок циклического характера, возникамцшс при радиальных перемещениях штока 4, кон тактирукщего с выступом 3 уса 6,

С учетом этого наружный ус 7 выполнен более тонкостенным с опорнымбуртом 11, причем его толщина выби ;рается минимально возможной, но таг20 кой, чтобы изгибное напряжение в нем не превьшало предела текучести материала, при этом его влияяяё яа. шуг. ,ренний ус 6 будет минимальным. Для уменьшения влияния натяг«1 на ус 6 25 натяг между штоком 4 и выступом 13 уса б выбирается минимально возможным, но обеспечивающим требуемую герметичность устройства.