Сальниковое уплотнение из фторопласта для компрессора Советский патент 1982 года по МПК F16J15/18 

1

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения компрессоров.

Известно уплотнение поршня, выполненное в виде фторопластовой тонкостенной юбки, закрепленной на штоке при помош,и стяжного устройства, прижимаемого к уплотняемой поверхности при помощи распорного устройства. Распорное устройство выт полнено в виде пакета из установленных на штоке и чередующихся между собой жестких и эластичных, например резиновых, дисков разного диаметра, причем диаметр дисков из эластичного материала больше диаметра дисков из жесткого материала 1.

К недостаткам этого уплотнения относятся сравнительно небольшой ресурс, особенно при сухом трении и высоком давлении, ввиду относительной мягкости, снижении прочности при повышении температуры и текучести материала .«юбки. Конструкция не предусматривает режим работы с высокой температурой и давлением, так как при 80- 100°С подобные фторопластовые уплотнения нельзя нагружать выше ЗОкг/см. Этот допустимый температурный

интервал работы фторопласта известного уплотнения снижает степень сжатия компримируемого газа, которая определяет температуру в камере сжатия и нагрев контактирующей с уплотнением поверхности.

5 Конструкция по прочности не предназначена для работы на высокое давление.

Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемому эффекту является сальниковое уплотнение для

,0 компрессора, содержащее корпус с камерами для уплотнительных колец, которые выполнены из фторопласта. В камере сальника, кроме фторопластового кольца, установлено опорное кольцо, предотвращающее экструзию фторопласта, и распределительное

15 кольцо с радиальными и осевыми канавками для подвода газа к уплотняющему кольЦУ 2.

Недостатком известного сальника в условиях сухого трения является то, что ввиду низкой теплопроводности фторопласта и снижения прочности при сравнительно небольшом повышении температуры резко снижается ресурс уплотнения. Кроме того, известный сальЬик характеризуется малым диапазоном давлении, в пределах которого может без смазки работать уплотнение. Цель изобретения - увеличение ресурса работы фторопластового уплотнения в условиях сухого трения и широкого диапазона давлений. Поставленная цель достигается тем, что каждое уплотнительное кольцо выполнено с ластами в обе стороны, причем у одного ласта в сторону низкого давления толщина плавно уменьшается, антиэкструзионное кольцо расположено над ластом имрофилировано по его поверхности, а в пространстве камеры над другим ластом расположен объемно сжатый эластичный элемент. При этом целесообразно уплотнительное кольцо выполнить сборным, т.е. установить между ластами кольца в контакте с плунжером вкладыш, из антифрикционной самосмазывающейся пластмассы. На фиг. 1 изображен компрессор с камерным сальником-направляющей, общий вид; на фиг. 2 - камера сальника с уплотнительными кольцами; на фиг. 3 - то же, с другой формой уплотнительнмх колец; на фиг. 4 - то же, с вкладышем. Уплотнение состоит из корпуса 1 с гильзами 2, образующими камеры Е, в которых установлены опорные антиэкструзионные кольца 3, эластичный элемент 4 и второпластовые кольца 5. Каждое фторопластовое кольцо выполнено с двумя ластами 6 и 7. Ласт 6 переменной толщины, например от 6-20 мкм в тонкой части, обращенной в ч:торону низкого давления. Металлическое опорное экструзионное кольцо 3 контактирует с поверхностью ласта 6 по всей поверхности и имеет зазор с плунжером 8, равный толщине ласта 6. Эластичный элемент 4 заполняет пространство над ластом 7. При стягивании сальника эластичный элемент 4 обжимается со всех сторон и создает аксиальное напряжение в кольце 5, а также обеспечивает предварительное контактное давление ласта 7 на поверхность плунжера 8, причем возникающие напряжения в кольце 5 находятся в пределе, вызывающем лищь обратимые деформации. Уплотнительное кольцо 5 выполняется из «фторопласта-4 способом вытяжки или экструзии в прессформе, например, при температуре наибольшей скорости кристаллизации, которая на несколько градусов ниже температуры плавления кристаллитов. При выдавливании ласта 6 ввиду его незначительной толщины происходит рекристаллизация, т.е. формирование ориентированных вдоль ласта кристаллитов, и фторопласт, формирующий ласт, приобретает высокую прочность. Прочность ласта при растяжении в направлении экструзии достигает 1000 кг/см а относительное удлинение, наоборот, снижается .до 20-30%. Целесообразно в кольце 5 между ластами 6 и 7 установить вкладыщ 9 в контакте с плунжером 8. Так как эластичный элемент 4 в камере Е находится во всестороннем сжатии, то ласт 7 контактирует с плунжером 8 с некоторым предварительным давлением, обеспечивая начальный процесс уплотнения при сжатии рабочей среды, собственно же уплотняет ласт 6, и здесь происходит наибольщий износ, сопровождаемый значительным выделением тепла. Так как повыщение температуры вызывает снижение предела текучести, что приводит к интенсификации износа, то решающее значение имеет хороший теплоотвод от поверхности ласта, контактирующий с плунжером 8. Такой теплоотвод обеспечен незначительной толщиной ласта и контактом его всей верхней поверхностью с опорным антиэкструзионным кольцом 3 из металла с высокой теплопроводностью, например медью. Теплота, возникающая при трении ласта 6 с плунжером, распространяется в опорное кольцо 3 и дальше в охлаждаемый корпус 1 сальника. Ввиду текучести фторопласта материал ласта 6 в пространстве между опорным кольцом 3 и плунжером 8 находится под давлением. Выдавиться фторопласт не может из-за малой величины зазора, поэтому давление фторопласта в упомянутом пространстве снижается только от износа. Но, вследствие, опять же, высокой текучести фторопластов, он перетекает в упо.мянутое пространство, восстанавливая давление и ласт 6. Компенсация ласта 6 происходит до тех пор, пока эластичный материал 4 находится в объемном сжатии. Вкладыщ 9 формирует зазор, через который выдавливается уже подготовленный для работы ласт 6. Это также повыщает ресурс. Так как сальник имеет протяженность (из-за наличия ряда уплотняющих блоков). то он одновременно является для плунжера 8 направляющей. При этом контактирует он с плунжером по уплотнительным кольдам 5. При потере кольцом 5 функции по уплотнению функция направляющей плунжера у него сохраняется. При работе в условиях высокого давления в бессмазочном режиме (сухое трение) отсутствие контакта плунжера с металлическими элементами существенно улучщает температурный режим работы полимерного уплотнения, что также повышает ресурс его работы. Технико-экономической эффективностью изобретения является увеличение ресурса работы уплотнения из фторопласта. Изобретение рещает проблему создания оптимальной конструкции, учитывающей осйбенности такого ценного материала для уплотнения, каким является «фторопласт-4, за счет чего и обеспечивается эффективность уплотнения.

Формула изобретения

1. Сальниковое уплотнение из фторопласта для компрессоров, содержащее корпус, плунжер, гильзы, образующие камеры, в которых расположены уплотнительные и металлические опорные антиэкструзионные кольца, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы фторопластового уплотнения в условиях сухого трения и щирокого диапазона давлений, каждое уплотнительное кольцо выполнено с ластами в обе стороны, причем у одного ласта в сторону низкого давления толщина плавно уменьщается, антиэкструзионное кольцо расположено над ластом и профилировано

по его поверхности, а в пространстве камеры над другим ластом расположен объемно сжатый эластичный элемент.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо снабжено вкладышем из антифрикционной самосмазывающейся пластмассы, расположенным между ластами кольца и плунжером.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 249129, кл. F 16 15/32, 1967.

2.«Химическое и нефтяное машиностроение, 1969, № 8, с. 4 (прототип).