Комбинированное уплотнение штока Советский патент 1990 года по МПК F16J9/00 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано для герметизации штоков гидравлических, цилиндров и других сопряжений, совершающих возвратно-поступательные переме- щения

Целью изобретения является обеспечение герметичности уплотнения во всем диапазоне герметизируемых давления за счет действия постоянной элементарной гидро- динамической силы в начальный момент обратного хода штока.

На фиг. 1 показано комбинированное уплотнение в посадочном гнезде без нагрузки; на фиг. 2 - то же, под нагрузкой.

Комбинированное уплотнение штока (фиг. 1) состоит из пластмассового кольца 1, и резинового кольца 2, установленного в посадочное гнездо 3.

Пластмассовое кольцо 1 контактирует с уплотняемой поверхностью 4 штока 5 конической уплотняющей поверхностью 6, на которой со стороны низкого давления выполнена цилиндрическая расточка 7 в виде ступеньки Рейлея, наружный диаметр ко- торой соответствует диаметру линии пересечения конической уплотняющей поверхности и торца уплотнения 8 со стороны низкого давления, а глубина расточки составляет 0,2-0,3 длины коническойуплотня- ющей поверхности 6.

Наружный диаметр ступеньки Рейлея выбран таким образом, чтобы при любых соотношениях линейных размеров сопрягаемых поверхностей (шток-коническая уп- лотняющая поверхность) обеспечивался оптимальный зазор в процессе работы уплотнения, необходимый для создания элементарной гидродинамической силы.. В связи с этим пластмассовое кольцо при его установке на шток находится в сложно напряженном деформированном состоянии, длина ступеньки Рейлея выбрана такой, что- бы отсутствовала ее деформация. На торцовой поверхности 9 пластмассового кольца 1 выполнена расточка 10, пересечение которой с поверхностью 6 образует уплотни- тельную кромку 11. На наружной поверхности 12 пластмассового кольца 1 выполнена кольцевая канавка 13 треуголь- ного профиля. Канавка 13 выполнена таким образом, что жесткость пластмассового кольца в поперечном сечении , проходящем через уплотнительную кромку 1.1 и кольцевую канавку, была меньше жесткости этого кольца в другом поперечном сечении, проходящем через коническую уплотняющую поверхность 6.

Уплотнение работает следующим образом.

Процесс герметизации жидкости происходит (фиг. 2) за счет контактного давления на уплотняемой поверхности 4 штока 5, создаваемого пластмассовым кольцом 1, резиновым кольцом 2 (на фиг. 2 условно не показано) и герметизируемым давлением. Резиновое кольцо 2 обеспечивает предварительное поджатие пластмассового кольца 1 к уплотнительной поверхности 4 штока 5 при работе на низких давлениях.

При прямом ходе штока (из полости высокого давления) максимум контактного давления смещен к уплотнительной кромке 11. Большой градиент давления на уплотнительной кромке 11 препятствует образованию под ней масляного клина, уменьшая при этом толщину масляной пленки, выносимой штоком. Угол между конической уплотняющей поверхностью 6 пластмассового кольца 1 и уплотняемой поверхностью 4 штока 5 изменяется в зависимости от величины давления герметизируемой жидкости, уменьшаясь с ростом давления и, как показано на фиг. 2, может стать равным нулю, при этом имеет место полный контакт между конической уплотняющей поверхностью 6 и уплотняемой поверхностью 4.

В момент реверса (обратного хода) под ступенькой Рейлея 7 за счет наличия масляного клина всегда возникает элементарная гидродинамическая сила FI, действующая в радиальном направлении, которая создает относительно уплотнительной кромки 11 элементарный изгибающий момент li.

Несмотря на то, что в процессе эксплуатации уплотнения происходит износ кони- ческой уплотняющей поверхности б, элементарная гидродинамическая сила, возникающая на ступеньке Рейлея 7, остается практически постоянной, так как линейные размеры последней не изменяются. Таким образом обеспечивается заданная герметичность уплотнения во всем диапазоне герметизируемых давлений.

Выполнение на внутренней конической уплотняющей поверхности уплотнения со стороны низкого давления цилиндрической расточки в Виде ступеньки Рейлея позволяет обеспечить в начальный момент обратного хода штока действие постоянной элементарной гидродинамической силы. Действие указанной силы обеспечивает заданную герметичность уплотнения во всем диапазоне герметизируемого давления. В результате повышается надежность оборудования в процессе эксплуатации, снижаются утечки рабочей жидкости и потери от простоя оборудования, связанные с заме- нрй потерявших герметичность уплотнений.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я Комбинированное уплотнение штока по авт. св. NJ 1413336, отличающееся тем, что, с целью обеспечения герметичности уплотнения во всем диапазоне герметизируемых давлений за счет действия постоянной элементарной гидравлической силы в начальный момент обратного хода

штока, на его внутренней конической уплотняющей поверхности со стороны низкого давления выполнена цилиндрическая расточка в виде ступеньки Рейлея, наружный диаметр которой соответствует диаметру линии пересечения конической уплотняющей поверхности с торцом уплотнения со стороны низкого давления.

Изобретение может быть использовано для герметизации штоков гидравлических цилиндров и других сопряжений, совершающих возвратно-поступательное перемещение. Цель изобретения - обеспечение герметичности уплотнения во всем диапазоне герметизируемых давлений за счет действия постоянной элементарной гидравлической силы в начальный момент обратного хода штока. Уплотнение содержит пластмассовое кольцо 1 и резиновое кольцо 2, установленное в посадочном гнезде 3. Пластмассовое кольцо 1 контактирует с уплотняемой поверхностью 4 штока 5 конической уплотняющей поверхностью 6, на которой со стороны низкого давления выполнена цилиндрическая расточка 7 в виде ступеньки Рейлея, наружный диаметр которой соответствует диаметру линии пересечения конической уплотняющей поверхности и торца 8 уплотнения со стороны низкого давления, длина расточки составляет 0,2-0,3 длины конической уплотняющей поверхности 6. На торцовой поверхности 9 пластмассового кольца 1 выполнена расточка 10, пересечение которой с поверхностью 6 образует уплотнительную кромку 11, а на его наружной поверхности 12 - кольцевая канавка 13 треугольного профиля. 2 ил.

Фие.г