Уплотнительное устройство Советский патент 1985 года по МПК F16J15/56 

3г

///у / / X/ / yV/ / / //

7 / у у у у

00 Oi9

О

01

1

Изобретение относится к деталям машин, в частности к уплотнениям воз вратно-поступательно движущихся деталей и может быть использовано в изделиях микрокриогенной техники.

Целью изобретения является повышение надежности за счет снижения потерь на трение и упрощение конструкции за счет придания уплотнительному элементу функций направляющей детали

На фиг,1 изображен о уплотнительное устройство; на фиг.2 то же, вариант.

На корпусе поршня 1 (см.фиг. l) устанавливается гладкая тонкостенная цилиндрическая втулка 2. Часть втулки 2, охватывающая корпус поршня с натягом 0,15-0,30 от диаметра поршня образует направляющий элемент 3, а свободная часть втулки 2 образует уплотняющий элемент 4, кромкикоторого под действием упругого лепесткового экспандера 5, закрепленного винтом 6 и пружинной шайбой 7 в корпусе прижимается к стенке цилиндра 8. Для повышения надежности соединения втул ки с корпусом поршня на посадочной поверхности последнего могут быть выполнены канавки любой формы.

Конструкция поршня с уплотняющим и направлякщим элементами работает саедующим образом.

Газ, сжимаемый в надпоршневом пространстве (рабочем объеме), дей ствует на свободную часть уплотняющего элемента 4 и прижимает его кромку к поверхности цилиндра 8, обеспечивая создание необходимого контактного давления для уппотнения зазора между поршнем и цилиндром.

Во втором варианте поршня с направляющим и уплотняюпщм элементами, в отличие от первого отсутствуют .экспандер и детали его крепления.

Направляющий элемент 3 выполнен аналогично первому варианту, а .уп лотняющий элемент 4 выполнен с конической наружной поверхностью так, что наибольший диаметр на конце элемента превьшает диаметр рабочей поверхности цилиндра на величину предварительного натяга по уплотняющей кромке. Для увеличения жесткости уплотняющего элемента его внут-

0531

ранняя поверхность также выполнена конической с вершиной конуса, направленной в сторону корпуса поршня, что обеспечивает увеличение толщины

стенки уплотняющего элемента-манжеты у ее основания «не менее чем в 2 раза по сравнению с ее толщиной на конце манжеты у уплотняющей кромки. Такая конструкция уплотняющего

элемента обеспечивает предварительное прижатие уплотняющей кромки к поверхности цилиндра в период пуска машин, а при выходе на режимную работу пропорционально увеличению давления нагнетания увеличивается давление на внутреннюю поверхность манжеты и соответственно контактное давление на уплотняемую поверхность, обеспечивая герметичность угшотнения. При работе изделия и возвратнопоступательном движении поршня рабочее усилие от механизма движения передается поршню 1. Радиальная составляющая этого усилия воспринимается направляющим элементом 3, предотвращая нагружение уплотняющего элемента. Разгрузке уплотняющего элемента, снижению силы трения и уменьшению износа способствует также строго соосное расположение направляющего и уплотняющего элементов, . поскольку они выполнены заодно целое в виде одного тела вращения. Проводились испытания, при которых на корпус поршня устанавливались втулки с различным натягом от 0,12 до 0,40 сопрягаемого диаметра (}} поршня. Установлено, что при натяге менее 0,15с}, усилие сдвига

(усилие которое надо приложить

вдоль оси деталей, чтобы снять втулку с поршня) мало (не более 5 кг),. И такое соединение недостаточно надежно, а при натяге более 0,30 возможно разрушение втулки вследствие больших внутренних напряжений. При испытаниях разрушились все втулки при натяге 0,40.

На основании проведенных экспериментов можно утверждать, что положительный эффект достигается при уста новке втулки из композиционного материала на полимерной основе с натягом 0,15 - 0,30 от диаметра поршня.

УГОЮТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус поршня, направляют щий и уплотняющий элементы, выполненные в одаой детали из KOMnosHUHotr ного материала на полимерной основе. -С%5,. 11 и упругий экспандер, установленные на корпусе поршня,. отличающее с я тем, что, с целью повышеНИН надежности за счет снижения потерь на трение и упрощения конструкции за счет придания уплотнительномх элементу функций направляющей детали, направляющий и уплотнякяций элементы выполнены в виде гладкой цилиндрической втулки, при этом часть втулки не менее половины ее длины установлена накорпусеПоршня с натягом 0,15 - 0,30 от диэметра поршня и выполняет функции направляющего элемента.