Уплотнительное устройство для поршня Советский патент 1988 года по МПК F16J9/00 

го

О 00

4

00

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в секцион- Иых гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями. ,

Целью изобретения является повышение герметичности и увеличение срока слубжы уЬлотнительного устройства поршня за счет п редотвраш,ения разрушения уплотнений.

На фиг. 1 показано уплотнительное уст- ройство для поршня секционного гидроцилиндра с гибким штоком, продольный разрез; на фиг. 2 - уплстнительные элементы, частичный разрез; на фиг. 3 - у 1лотнитель- Чое кольцо под воздействием перепада дав- ения рабочей среды, разрез.

Уплотнительное устройство для поршня секционного гидроцилиндра 2 с гибким што- KjoM 3 содержит по меньшей мере два комплекта уплотнительных 4 и защитных 5 ко- ец, расположенных в расточках 6 поршня 11, контактирующих с уплотняемой внутрен- р|ей поверхностью секций 7 гидроцилиндра 2, с1тделяя штоковую полость 8 от поршневой ||олости 9. Каждое уплотнительное кольцо 4 (Состоит из наружного 10 и внутреннего 11 эластичных кольцевых элементов клинооб- азной формы, сваренных между собой по инии 12. Наружный кольцевой элемент 10 выполнен из полиуретановой композиции с тердостью 85-90 единиц ю Шору и острием Цлпна обрац-1.ен в сторону штоковой полос- 1|и 8, а внутренний кольцевой элемент 11 чынолнен из полиуретановой композиции с -твердостью 70-85 единиц по Шору и остри- Ом клина обращен в сторону поршневой по- .ости 9. :

Уплотнительная поверхность внутреннего кольцевого элемента 11 образована двумя конусными поверхностями 13 и 14, пересекающимися под углом ( 166-174° в плоскости сечения, проходящей через середину .алины Н уплотнительного кольца 4, а уп- лотнительная поверхность наружного кольцевого элемента 10 образована двумя конусными новерхносгями 15 и 16, пересекающимися под углом Лц 150-165° в плоскости поперечного сечения, смещенной относитель- но середины длины уплотнительного кольца 4 в сторону штоковой полости 8 на величину, равную Н/4. При этом углы наклона конусных поверхностей к оси уплотнительного кольца 4 составляют: о(, 10--20°, сАг. 5-10°, о(з 3-7°. Плоскости торцовых поверхностей 17 и 18 наружного 10 и внутреннего 11 кольцевых элементов расположены под углом 90° к оси уплотнителыюго кольца. Длина Н уплотнительного кольца составляет 0,15-0,25 его наружного диаметра D-H (для наглядности уплотнительное кольцо 4 представлено в изометрии на фиг. 3). Защитные кольца 5 (фиг. 2) выполняются из

5

0 5 0 5

Q 5 5

0

капролона или фторопласта и одна из наружных кромок каждого из них выполнена с округлением, радиус которого равен R 0,5-1,0 осевого размера К, выбираемого по условно требуемой прочности. Защитные кольца устанавливаются в расточке 6 поршня 1 так, что округленные кромки располагаются снаружи уплотнительных колец 4. Кроме того, внутренние кро.мки в стыках 19 торцовых поверхностей секций 7 гидроцилиндра 2, соединенных между собой при помощи направляющих втулок 20 с резиновыми кольцами 21, полуколец 22 и бандажного стакана 23, также выполнены закруглен- ны.ми.

Радиальные размеры уплотнительных колец 4 и расточки в поршне 1 выбираются из условия обеспечения начального поджатия уплотнительных колец по внутренней и наружной поверхностям с давлением 0,5- 2,0 МПа. Уплотнительные кольца выполнены из по. шуретановой полимерной ко.мпози- ции следующего состава, мас.ч: Наружный кольцевой элемент: Форполимер83,5

Жидкое стекло14,0

Дисульфид молибдена2,5

Внутренний кольцевой элемент: Форполимер86

Жидкое стекло14,0

Уплотнительное устройство для поршня секционного гидроцилиндра с гибким штоком работает следующи.м образм.

При подаче рабочей жидкости под давлением в штоковую полость 8 поршень 1 перемещается в направлении поршневой полости 9, втягивая за собой гибкий п:ток 3. Одновременно с этим давление рабочей жидкости передается к первому относительно штоковой полости уплотнительному кольцу 4, сжимает его в осевом направлении и прижимает к защитному кольцу 5. При этом уплотнительное кольцо 4 дополнительно упругоде- формируется, увеличивая площадь контакта с внутренней поверхностью секции 7 и наружной поверхностью расточки 6 поршня 1, обеспечивая их герметизацию. Конфигурация наружной поверхности уплотнительного кольца под действием перепада давлений становится почти симметричной и зона контакта смещается к середине уплотнительно- | о кольца 4.

По мере подхода уплотнений поршня к стыку 19 секций 7 первоначально происходит контактирование закругленной кромки за- И1ИТНОГО кольца 5 с загругленной кромкой торцовой поверхности секции 7 и принудительная центровка защитного кольца 5, а также всего порщня 1 относительно вновь проходимой секции 7 (так как состыкованные друг с другом секции 7 могут иметь некоторую несоосность, определяемую техно- Л{)1 ически 1и допусками при изготовле.чи: i, Затем через стык 19 начинает проходить уп

лотнительное кольцо 4. Конструкция уплот- нительного кольца 4 такова, что оно обладает переменной твердостью по своей длине, причем большая твердость и меньшая эластичность наблюдаются со стороны поршневой полости 9. При этом геометрические характеристики кольца подобраны так, что уплотнительное кольцо не выдавливается в зазор между скругленными кромками секции 7 в стыке 19. Далее наружный кольцевой элемент 10 начинает взаимодействовать с закругленной кромкой секция 7 и по нему проходит некоторая волна сжатия в виде «горбика на наружной поверхности, а так как уплотнительное кольцо характеризуется постоянно возрастающим радиальным размером по длине до вершины тупого угла о(.«, то «горбик по мере продвижения увеличивается в размере. Так продолжается до середины уплотнительного кольца 4, после чего начинает проседать пращый (по чертежу) край кольца в направлении клинового зазора между внутренним кольцевым элементом 11 расточки 6 на поршне 1, стабилизируя размеры «горбика на данном уровне, не приводящем к защемлению материала уплотнительного кольца и его разрушению (в виде среза или взрыва). После прохождения закругления вершиной тупого тла -ц «горбик постепенно уменьшается и плавно сходит на нет при сохранении целостности уплотнительного кольца. К моменту подхода к стыку 19 второго защитного кольца 5, обращенного к закругленной секции 7 прямоугольной кромки, поршень 1 уже достаточно отцентрован относительно вновь проходимой секции 7 и это защитное кольцо проходит стык 1 без затруднений. Во время про- хождения уплотнительными кольцами 4 стыков секций из-за наличия закруглений возможно временное сокращение контактного пятна в стыке. Тогда герметичность поршня 1 относительно полостей 8 и 9 обеспечивается за счет соседнего уплотнительного кольца 4, расположенного вне стыка 19, т.е. при прохождении стыков 19 оба уплотнительных кольца 4 попеременно дублируют друг друга. Таким образом осуществляется проход уплотнений через стык 19 при втягивании гибкого штока.

При выдвигании гибкого щтока штоко- вая 8 и порщневая 9 полости сообш.аются между собой и с источником давления. Таковы особенности выдвижения гибких штоков гидроцилиндров. В этом случае уплот- нительные кольца 4 находятся под минимальным избыточным давлением 0,2-0,5 МП а штоковой полости относительно поршневой (за счет разницы в площадях), т.е. перепад

давления направлен в ту же сторону, но движение осуществляется в противоположную сторону. При этом уплотнительные кольца 4 практически находятся в ненагруженном состоянии и проходят через стыки 19 без защемления материалов, несмотря на несимметричную конфигурацию кольца. В случае принудительного выдвижения гибкого штока с помощью какого-либо другого тягового устройства и npii наличи давления в штоковой полости 8, благодаря предложенным конфигурации и соотношению твердостей внутреннего и наружного кольцевых элементов возникающий на стыке 19 «горбик на наружном кольцевом элементе 10 плавно сгоняется и не защемляется между скруг- лением секции 7 и прямоугольной кромкой кольца 5.

Формула изобретения

0

5 ,

0

0

0

1.Уплотнительное устройство для поршня, содержашее наружный и внутренний кольцевые элементы, образующие уплотнительное кольцо, расположенное в расточке поршня и контактирующее с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, отделяя што- ковую полость от поршпевон, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и увеличения срока службы при преимущественном использовании в секционном гидроцилиндре с гибким щтоком, кольцевые элементы выполнены за одно целое, наружный кольцевой элемент выполнен из материала больщей твердости, чем внутренний кольцевой элемент, а кольцевые элементы соединены между собой по поверхности сопряжения, выполненной в виде конической усеченной поверхности, расширяющейся в сторону штоковой полости, при этом профиль сечения уплотнительного кольца выполнен асим.метрично, причем поверхность, контактирующая с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, смещена относительно новерх- ности, контактирующей с поверхностью расточки в поршне, в сторону щтоковой полости.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, с ЧТО конфигурация уплотнительного кольца

образована попарно пересекающимися ко- нически.ми усеченными поверхностями, образующими между собой тупые углы, вершины которых контактируют соответственно с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра и поверхностью расточки в поршне, а также плоскостями их сечений, перпендикулярными оси кольца и контак- тируюшими с упорными поверхностями к расточке поршня.

Изобретение относится к области машиностроении и может быть использовано в секционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями. Цель изобретения состоит в повышении герметичности и увеличении срока службы уп- лотнительного устройства. В уплотнительном устройстве поршня 1 секционного гидроцилиндра 2 сопряженные наружный 10 и внутренний 11 кольцевые элементы образуют уп- лотнительное кольцо 4, причем кольцевые элементы в поперечном сечении имеют клинообразную форму. Наружные поверхности кольцевых элементов образованы двумя пе- ресекаюшимися конусными поверхностями 13, 14, образующими тупые углы. При этом вершина тупого угла внутреннего кольцевого элемента 11 расположена на середине уп- лотнительного кольца 4, а вершина тупого угла наружного кольцевого элемента 10 смещена относительно середины в сторону што- ковой полости 8. Под действием перепада давления конфигурация уплотнительного кольца 4 становится симметричной. При движении через стык по наружной поверхности кольца проходит волна сжатия в виде «горбика, за счет которого исключается защемление уплотнения, чему способствует форма кольца. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i (/