Уплотнение Советский патент 1993 года по МПК F16J9/26 F16J15/16 

Изобретение относится к уплотнениям поршней, плунжеров и штоком, преимущественно поршневых компрессоров высокого и сверхвысокого давления, в том числе этиленовых компрессоров с рабочим давлением до 250 МПа и выше, работающих в производствах полиэтилена высокого давления.

На фиг. 1 показан уплотнительный элемент плунжера или штока, состоящий из двух колец; на фиг.2 - уплотнительный элемент поршня, состоящий из двух колец; на фиг.З - сечение кольца.

Уплотнение плунжеров или штоков содержит наборы колец. Кольцо 1 -уплотняющее состоит из шести частей и замыкающее 2 - из трех частей. Радиальные зазоры колец перекрываются их взаимным расположением и соответствующей штифтовкой колец, оба кольца стачиваются браслетными пружинами 3, обеспечивающими как прилегание частей колец друг к другу, так и колец в целом к плунжеру или штоку 4 компрессора.

Кольца 1 и 2 установлены в камере 5. На рабочих поверхностях уплотняющего кольца 1 и замыкающего кольца 2 выполнены кольцевые пазы 6 и 7 трапецеидального сечения, которые заполнены высокоантифрикционным материалом 8, спеченным с основным материалом кольца.

Уплотнение поршня (фиг.2) содержит наборы парных колец 9 одинаковой конструкции содним разрезом, перекрытымэкспандерным кольцом 11. Кольца 9 прижимаются к поверхности цилиндровой втулки 10 пружинным экспандером 11, действующим на оба кольца. На рабочей поверхности колец 9 кольцевые пазы 12 трапециевидного сечечия заполнены антифрикциоьным материалом 13 спеченным с основным материалом кольца.

Кольцевые пазы 6 и 7 уплотнительных колец 1 и 2 плунжера 4 или штока и кольцевые пазы 12 уплотнительных коле. 9 поршня 14, выполнены трапецеидального сечения (фиг.З) шириной b (0,3-0,8) х а, глубиной h (0,3-0,75) х а с углом наклона торцев сечесл

00

|Ю 00

о о

СЛ

ния а 10-15°С заполнены высокоантифрикционным материалом, спеченным с основным материалом кольца. Здесь а - ширина (осевой размер кольца).

Кольца выполнены из высокопрочного антифрикционного материала, имеющего высокую твердость, например из бериллие- вой бронзы с твердостью НВ 450 кгс/мм , значительно (в 5 раз) превышающей прочность и твердость заливаемого высокоантифрикционного материала, например, оловянисто-свинцовистой бронзы с твердостью НВ 80 кгс/мм2,

При заливке паза кольца по заданной технологии в процессе спекания сопряжен н ых поверхностей основного материала кольца и высокоантифрикционного материала, залитого в паз, происходит процесс глубокой температурной диффузии. В результате кольцевой паз заполнен высокоантифрикционным материалом, спеченным с основным материалом кольца с образованием на рабочей поверхности кольца диффузионных зон из материалов с различными механическими и антифрикционными свойствами с максимальной твердостью и прочностью со стороны торцев кольца и максимальной анти- фрикционностью в средней его части. Такое сочетание свойств материала на рабочей поверхности кольца обеспечивает его повышен- ную антифрикционность за счет высокой антифрикционности средней части рабочей поверхности кольца с низкой прочностью и твердостью и одновременно высокой прочностью и твердостью периферийных зон рабо- чей поверхности кольца с меньшей антифрик- ционностью.

При наличии зон рабочей поверхности кольца высокой прочности и твердости обеспечивается предотвращение экструзии материала рабочей поверхности кольца при

,-

3035

10

15

20

25

40

сверхвысоких перепадах давлений на нем. Кроме того, средняя часть рабочей поверхности кольца низкой твердости гарантирует шаржирование твердых частиц, попадающих на поверхность трения уплотнительных элементов с компримируемой средой.

Принцип работы уплотнения из наборов парных колец плунжеров и поршня одинаков. Начальная (статическая) плотность колец уплотнения обеспечивается за счет прижатия колец к плунжеру или зеркалу цилиндровой втулки браслетными пружинами 3 или экспандером 11. При рабочем давлении Рр (см. фиг.1 и 2) обеспечивается самоуплотнение элементов парных колец. При этом за счет действия перепада давления газа кольца прижимаются к штоку (или зеркалу цилиндра) одновременно кольцо прижимается к стенке сопряженной камеры (или стенке поршневой канавки) со стороны низкого давления.

При этом создается градиент падения давления вдоль сопряженной поверхности контакта колец со штоком или зеркалом цилиндра и этим обеспечивается уплотнение плунжера или штока.

Формула изобретения Уплотнение, содержащее кольца, выполненные из высокопрочного твердого антифрикционного сплава с симметрично расположенным кольцевым пазом на рабочей поверхности, заполненным мягким высокоантифрикционным материалом, отличающееся тем, что кольцевой паз выполнен трапецеидального сечения и заполнен материалом, спеченным с основным материалом кольца с образованием на рабочей поверхности кольца диффузионных зон из материалов с различными механическими и антифрикционными свойствами.

Использование: в производстве полиэтилена высокого давления. Сущность изобретения: кольца выполнены из высокопрочного твердого антифрикционного сплава с симметрично расположенным кольцевым пазом на рабочей поверхности, заполненным мягким высокоантифрикционным материалом. Кольцевой паз выполнен трапецеидального сечения и заполнен материалом, спеченным с основным материалом кольца с образованием на рабочей поверхности кольца диффузионных зон из материалов с различными механическими и антифрикционными свойствами. 3 ил.

;j

Фиг.З

ID

Ц