Ступенчатое эластомерное уплотнение Советский патент 1990 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в силовых гидроцилиндрах, работающих при высоком давлении, например в уникальном прессовом оборудовании. Делью изобретения является повышение долговечности и надежности уплотнения путем равномерного распределения рабочего давления и предотвращения выдавливания манжеты в уплотняемые зазоры в зоне трения.

На чертеже изображено эластомер- коё уплотнение, общий вид в сече- кии.

Уплотнение состоит из двух или более опорно-направляющих втулок 1 и 2. Верхняя втулка 1 с уплотнителями образует внутреннюю ступень уплотнения , нижняя втулка 2 - наружную. Втулки установлены одна на другую в выемке плунжера 3 и прижаты сверху стопорным фланцем 4. В подвижном соединении плунжер - цилиндр уплотнителями являются манжеты 5, ус™ тановленные на наружной выточке втулки 1 и 2, и резиновые кольца 6 круглого сечения, уплотняющие неподвижное соединение втулок 1 и 2 к плунжера 3, установленные во внутренней канавке втулок 1 и 2„ Для подвода рабочей жидкости в уплотняемый зазор между степенями уплотнения втулки 1 и 2 имеют каналы 7 и 8. В канале 7 установлен клапан 9 разности давления, снабженный пружиной 10, оттариро- ваНной на перепад давления, равный половине номинального рабочего давления в цилиндре 11, так как число ступеней уплотнения в данном случае равно двум, т.е. усилие тарирования пружины создает перепад давления, равный рабочему давлению з цилиндре, деленному на число ступеней уплотнения. Стопорный фланец 4, а также втулка 1 снабжены скругленными кольцевыми выступами 12, выполняющими функцию манжетодержателей0 Опорные поверхности 13 и 14 манжеты 5 и уплотнительного кольца 6 расположены в одной плоскости, перпендикулярной к оси пакета,, Это позволяет уравновесить силы гидравлического давления, воздействующие на цилиндрические поверхности втулки, т„е. устранить ее растяжение под действием давления жидкости в зазоре по плунжеру 3.

Уплотнение работает следующим образом.

6

5

0

45

50

55

При возрастании давления в цилиндре 11 соответственно возрастает нагрузка на обоих уплотнителях внутренней ступени уплотнения и втулке 1. По достижении давления в цилиндре 11, равного половине от номинального, клапан 9 разности давления внутренней ступени откроется, и произойдет заполнение жидкостью и соответствующий рост давления в рабочей полости наружной ступени и втулке 2. После этого под действием пружины 10 клапан 9 закроется и произойдет окончательный набор давления в цилиндре 11 до требуемой величины. Клапан наружной ступени, настроенный также как и первый, остается при этом закрытым, поэтому на уплотнителях обеих ступеней образуется одинаковый перепад давления, равный половине от номинального давления в цилиндре 11.

При наличии утечки жидкости по уплотнителям внутренней ступени произойдет незначительный рост давления в наружной ступени и ее клапан сбросит перетечку в сливную полость цилиндра 11, после чего равновесие восстановится. То же самое произойдет при возможных скачках давления з цилиндре 11„ ко в этом случае клапаны 9 обеих ступеней срабатывают как предохранительные. Если рабочее давление в цилиндре 11 меньше половины от номинального, клапан внутренней ступени не откроется и ее уплотнитель примет на себя всю нагрузку. В случае, если рабочее давление в цилиндре меньше номинального и больше его половины, уплотнитель внутренней ступени работает с недогрузкой, а уплотнитель наружной ступени нагружен нормально, т.е. испытывается перепад давления, при котором не происходит выдавливание его материала в зазор.

Таким образом, предлагаемое уплотнение позволяет при больших значениях рабочих давлений в цилиндре выбрать оптимальное число ступеней уплотнения, такое, чтобы перепад давления на уплотнении не превышал ан- тиэкструзионной стойкости материала уплотнителя подвижного соединения, т.е. давление жидкости наружной сту- - пени препятствует выдавливанию в зазор эластичных уплотнителей внутренней ступени,, поддерживает их, выполняя функцию антиэкструзионных колец, а клапан 9 разности давлений настроен на срабатывание при давлении, равном перепаду давления на одной ступени в многоступенчатом уплот1 нении.

При сбросе рабочего давления в цилиндре 11 для эвакуации жидкости из полостей всех ступеней уплотнения, без гидравлического удара, каждую втулку можно снабдить обратным клапаном, т.е. шунтировать уплотнители.

Конструкция уплотнения позволяет также установить и зафиксировать пакет втулок в выточке цилиндра, при этом по плунжеру образовано уплотнение подвижного соединения, а между втулкой и цилиндром - неподвижное уплотнение.

При высоких давлениях рабочей сре ,ы на все манжеты уплотнит ел ьно го устройства действует равномерно распределенный перепад давления, который является оптимальным для данного материала уплотнителя, вследствие чего повышается долговечность уплотнения, его износостойкость и надежность.

Противодавление в уплотняемых зазорах препятствует выдавливанию уплотнителя в уплотняемые зазоры,что также повышает долговечность уплот

694806

нительного узла и контактирующих с ним поверхностей устройства. Рабочая жидкость под давлением подходит к уплотнителям с обеих сторон по уплотняемым зазорам и выполняет функции смазочной жидкости в зоне трения, что также повышает долговечность уплотнителей, и контактирующих с ними поверхностей.

5

10

5

0

5

0

Формула изобретения

Ступенчатое эластомерное уплотнение, содержащее пакет соосно установленных втулок, расположенных между подвижными уплотняемыми поверхностями цилиндра высокого давления и плунжера, закрепленных сверху стопорным -фланцем, каждая из которых снабжена двумя эластичными уплотнителями, установленными в канавках на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях, отличающееся тем, что, с целью повы- шения надежности и долговечности уплотнения, опорные поверхности уплотнителей подвижного и неподвижного соединений расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси пакета втулок, выполненных с каналом подвода рабочей жидкости к уплотняемым зазорам,в котором установлен клапан разности давлений.

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить долговечность и надежность уплотнения путем равномерного нагружения ступеней уплотнения. Устройство содержит пакет соосно установленных втулок 1, расположенных между уплотняемыми поверхностями цилиндра 11 высокого давления и плунжера 3. На наружной и внутренней поверхностях втулок 1 выполнены канавки, в которых соответственно установлены уплотнители 5 и 6. Сверху втулки закреплены стопорным фланцем 4. Для устранения повышенного износа опорные поверхности уплотнителей 5 и 6 расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси пакета втулок 1. Между уплотнителями 5 и 6 в каждой втулке 1 выполнен канал 7 подвода рабочей жидкости к уплотняемым зазорам с установленным в нем клапаном 9 разности давлений. Пружина 10 клапана 9 оттарирована на перепад давления, соответствующего номинальному давлению эксплуатации уплотнителя без антиэкструзионных колец. Само давление жидкости препятствует выдавливанию в зазор эластичных уплотнителей, выполняя функцию антиэкструзионных колец. При этом число ступеней равно отношению рабочего давления в цилиндре 11 к перепаду давления на клапане 9. 1 ил.

Редактор Н.Рогулич

Составитель Ю.Кибиткин

Техред М.Дидык Корректор С.Шевкун

Заказ 1433

Тираж 567

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное