Уплотнение неподвижного соединения Советский патент 1992 года по МПК F16J15/02 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике, в частности к уплотнениям неподвижных соединений, герметизирующим замкнутые объемы машин и агрегатов с агрессивными рабочими средами, находящимися под высоким избыточным давлением.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизируемых средах путем использования материалов с различными теплофизически- ми свойствами.

На фиг.1 показано уплотнение, разрез; на фиг.2 - то же, в момент нагружения его давлением уплотняемой среды; на фиг,3-то

же, при температуре, ниже температуры стеклования резины тороидального кольца. Уплотнение неподвижных соединений состоит из тороидального герметизирующего кольца 1, выполненного из теплоагресси- востойкой резины на основе фторкаучука, установленного в кольцевой проточке 2 с поджатием и со стороны высокого давления, фторопластовой защитной шайбы 3, расположенной в проточке 2 со стороны низкого давления. Между шайбой 3 и кольцом 1 в проточке 2 размещены уплотнительный элемент в виде тороидального кольца 4 из резины в контакте с защитной шайбой и уплотнительный элемент, выполненный из полимерного материала, пластичного во

V4 CJ СО VI СО

ю

всем температурном диапазоне эксплуатации и инертного по отношению к материалам сопряженных деталей 6 и 7 и колец 1 и 4.

Герметизирующие кольца 1,4 уплотни- тельный элемент 5 и фторопластовая шайба 3 контактируют с поверхностями уплотни- тельных деталей 6 и 7, перекрывая зазор 8 между ними, который в зоне проточки 2 имеет величину д .

Объем уплотнительного элемента 5 выбирается в интервале 0,3-0,7 D д , где D - средний диаметр тороидальных колец; д -величина зазора между сопрягаемыми деталями в зоне кольцевой проточки.

Уплотнение работает следующим образом.

Перед соединением деталей 6 и 7 крепежными элементами в кольцевую проточку 2 устанавливают кольцо 1 со стороны высокого давления среды и шайбу 3 со стороны низкого давления, а между ними располагают кольцо 4 и уплотнительный элемент 5, изготовленный, например, шприцеванием. При подаче среды под давлением Рв, среда воздействует на кольцо 1, которое перемещается в осевом направлении под действием осевой силы, пропорциональной произведению давления на площадь поперечного сечения зазора 8 между деталями 6 и 7 в зоне проточки 2, как показано на фиг.2, и создает давление на пластичный уплотнительный элемент 5 и кольцо 4, при этом элемент 5 в результате своей высокой пластичности заполняет все макро-и микродефекты уплотняемых поверхностей деталей 6 и 7, в том числе в зоне их контакта с ответными поверхностями тороидальных колец 1 и 4, обеспечивая при этом полное перекрытие микроканалов в зоне контакта и высокую герметичность по всем контактным поверхностям уплотнения.

При высоких температурах среды порядка 200-250°С основным герметизатором является герметизирующее кольцо 1, выполненное из резины на основе теплоагрес- сивостойкого каучука. При низких температурах, когда кольца 1 и 4 застекло- ваны, происходит утечка среды через его контактную поверхность кольца 1 с деталями 6 и 7, основным герметизатором является пластичный уплотнительный элемент 5, поджимаемый через кольцо 1, уплотняемой средой, при этом агрессивные среды при низких температурах не оказывают разрушающего воздействия на уплотнительный элемент 5.

В том случае, когда кольцо 4 не застек- ловано, оно является дополнительным герметизатором к элементу 5, что повышает надежность уплотнения. Схема механизма

работы уплотнения в этом случае показана на фиг.З, где застеклованное кольцо 1 под действием высокого давления среды Рв непосредственно действует на незастеклован- ное кольцо 4, деформируя его в осевом

0 направлении по диаметру вращения центра круга D, при этом кольцо 4 деформируется в радиальном направлении и выталкивает в зону контакта застекленного кольца 1 с деталями 6 и 7 пластичный элемент 5, что пе5 рекрывает макро-и микроканалы в зоне контакта застеклованного кольца 1 с деталями 6 и 7, предотвращая контактную негерметичность.

При высоких температурах (порядка

0 250°С), когда возможно из-за температурного расширения фторопластовой шайбы 3 появление зазора, кольцо 4 предотвращает вытеснение пластичного элемента 5 в зазор и таким образом основное герметизирую5 щее кольцо 1 позволяет обеспечивать высокую надежность герметизации при высоких температурах, при этом функцию герметизации выполняют все три герметизирующих элемента.

0 Таким образом, для низких температур (до -70°С) герметизатором является элемент 5, для температур до температуры стеклования кольца 4, герметизаторами являются кольцо 4, элемент 5, для температур выше

5 температуры стеклования кольца 1, герметизаторами являются элемент 5 и кольца 1,4.

Формула изобретения

1. Уплотнение неподвижного соедине0 ния, содержащее размещенные в кольцевой проточке одной из сопрягаемых деталей основное тороидальное герметизирующее кольцо из резины, установленное со стороны уплотняемой полости с герметизируемой

5 средой, находящейся под высоким избыточным давлением, защитную шайбу из фторопласта, установленную со стороны низкого давления и уплотнительный элемент, контактирующий с тороидальным

0 кольцом и сопрягаемыми деталями и выполненный из полимерного материала, пластичного во всем температурном диапазоне эксплуатации и инертного по отношению к соприкасающимся с ним деталям конструк5 ции, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения допустимого диапазона эксплуатационных ус- ловий по температуре при работе в агрессивных герметизируемых средах, оно снабжено дополнительным герметизирующим тороидальным кольцом, размещенным в кольцевой проточке между защитной шайбой и уплотнительным элементом из полимерного материала, а объем последнего выбран в интервале 0,3-0,7 Од , где D - средний диаметр тороидальных колец; 6 - величина зазора между сопрягаемыми деталями в зоне кольцевой проточки, при этом дополнительное тороидальное кольцо выполнено из резины, температура стеклования которой ниже температуры стеклования резины тороидального кольца, расположенного со стороны уплотняемой полости.

0

2. Уплотнение по п.1, отличающее- с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности уплотнения в температурном диапазоне (250Н-70)°С при работе в условиях высокого давления до 40 МПа в агрессивных герметизируемых средах, основное тороидальное кольцо выполнено из резины на основе фторкаучука, дополнительное тороидальное кольцо выполнено из резины на основе нитрильного каучука, а уплотнитель- ный элемент выполнен из силоксанового каучука.

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике, в частности к уплотнениям неподвижных соединений, герметизирующим замкнутые объемы. Цель изобретения - повышение надежности и расширение допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизирующих средах. В устройство введены уплотнительные элементы, работоспособные при различных температурах .Уплотнение состоит из основного тороидального герметизирующего кольца 1, выполненного из резины на основе фторка- учука, установленного в проточке 2, фторопластовой защитной шайбы 3. Между шайбой 3 и кольцом 1 размещено дополнительное герметизирующее тороидальное кольцо 4 из резины на основе нитрильного каучука в контакте с шайбой 3 и уплотнительный элемент, выполненный из полимерного материала. Кольца 14,уплотнительный элемент 5 и шайба 3 контактируют с поверхностями деталей 6,7 перекрывая зазор 8 между ними. Для низких температур (до -70°С) герме- тизатором является элемент 5, для температур до температуры стеклования элемента 4, герметизаторами являются кольца 4 и элемент 5, для температур выше температуры стеклования кольца 1, герметизаторами являются элемент 5 и кольца 1,4. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл с

7 Ц

; 2 в Б

Фиг1

Фиг 2

ft/гЗ