Уплотнительное устройство

. (50 4 Р 16 Л 1 ГОС ПО ЕТЕНИ Ф ф ч 0,06 Р(49 - 1,3 ениеа при верш де Р - рабочее д сс - половина ону 3 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Научно-исследовательский инсти тут тяжелого машиностроения Произво ственного объединения "Уралмаш" (72) Л.Н. Горонович и 10.С.Корнильцев (53) 62-762(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР В 514140, кл, Г 16 1 15/32, 1974,(54)(57) УПЛОТНИТКЛЬНОЕ УСТРОИСТВО, преимущественно поршня бурового насоса, включающее сердечник с кольцевыми выступами, опорный бурт и привулканизированную манжету, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения срока службы, серденик выполнен в виде усеченного конуса с углом 2 к при вершине, базируется соосно большим основанием наопорном бурте и имеет на образующейкольцевую гребенку с равномерным шагом, при этом разность Ь между большим основанием конуса и наружнымдиаметром опорного бурта принята иззависимости50 Конструкция металлического сердечника обеспечивает неравномерное, скачкообразное распределение к опорИзобретение относится к уплотнительным устройствам, применяемым вбуровых насосах с возвратно-поступательным движением деталей,Известно уплотнение манжетного5типа для возвратно-поступательнодвижущихся деталей, которое включаетв себя сердечник с опорным буртом,шайбы переменной толщины с диаметрами, уменьшающимися в сторону рабочейкромки, и размещенные в манжете спеременным шагом, увеличивающимся всторону рабочей кромки, Шайбы, ихгеометрия и переменность шага пред 5назначены для уменьшения локальныхконцентраций напряжений в материалеманжеты с целью повышения срокаслужбы.Известное уплотнение манжетноготипа имеет следующие недостатки;1) сложная нетехнологическая наборная конструкция сердечника, включающая большую номенклатуру деталей;2) требуется высокая точность изготовления деталей для обеспечениясобираемости и надежного крепленияих на сердечнике перед вулканизацией,3) в процессе работы под действием циклически изменяющейся нагрузкии прогибов шайб происходит отслоениерезины от плоскостей с дальнейшимразрушением шайб в местах защемленияи распадением поршня на отдельныекольца,4) податливость шайб не обеспечивает требуемую радиальную и осевуюжесткость манжеты по ее длине,Из-эа своих органических недостатков указанные поршни не нашлиприменения в промышленности. 40Известен также поршень буровыхпоршневых насосов, представляющийсобой уплотнительное устройство, выполненное в виде монолитной резинометаллической детали. Поршень состоит из металлического сердечникас опорным буртом и двумя кольцевымивыступами с привулканизированнымирезиновыми манжетами, Сердечник поршня и поршень изготавливаются в массовых количествах заводами страныдля эксплуатации буровых поршневыхнасосов.Известный поршень, принятый запрототип обладает следующими недос 55татками. ному бурту радиальной и осевой жесткости принулканизированной эластичной манжеты по ее длине. ри приложении нагрузки (давления) в местахкольцевых выступон и у разделительного опорного бурта в материалеэластичной манжеты возникают локальные концентрации напряжений, приводящие к выдавливанию материала манжетыв кольцевой зазор между опорным буртом сердечника и внутренним диаметром втулки цилиндра и ее ускоренному износу и разрушению,Целью настоящего изобретения является увеличение срока службы.Для достижения этой цели в уплотнительном устройстве, включающем сердечник с кольцевыми выступами, опорный бурт и привулканизированнуюэластичную манжету, сердечник выполнен в виде усеченного конуса с углом2 ж при вершине, который соосно базируется большим основанием на опорный бурт и имеет на образующей кольцевую гребенку с равномерным шагом,при этом разность Ь между большимоснованием конуса и наружным диаметром опорного бурта принята из зависимостиЬ = (49 - 1,Зсмк) - 0,0 бР5 мм,где Р - рабочее давление;о - половина угла при вершинеконуса.Сущность изобретения поясняется чертежом (показан стержень),Уплотнительное устройство поршня бурового поршневого насоса содержит металлический сердечник 1, состоящий из опорного бурта 2, кольцевой гребенки 3 с равномерным шагом, выполненной на образующей усеченного конуса 4 и привулканизированной манже" ты 5, угол при вершине усеченного конуса 2 к, а большее основание усеченного конуса диаметром Д соосно базируется на опорном бурте 2 и меньше наружного диаметра опорного бурта ЛьДанная конструкция уплотнительного устройства поршня позволяет плавно увеличивать по длине сердечника к опорному бурту радиальную и осевую жесткость привулканизированного эластичного элемента и направленно регулировать радиальную и осевую жесткость двумя параметрами - углом при вершине конуса 2и разностьюТехнико-экономическая эффектив-ность заявляемого уплотнительногоустройства слагается иэ следующегоа) увеличение срока службы цилиндро-поршневьй пары в 2-4 раза, т.к.с выходом из строя поршня, как правило, выходит из строя и втулка цилиндра,2 О б) снижение затрат при изготовлении и замене в эксплуатации вышедшихиэ строя поршней и втулок цилиндровв) повышение надежности работыбурового насоса за счет уменьшения25 интенсивности отказов и повышениякоэффициента готовности,г) сокращение ремонтного. времени;д) сокращение простоев в эксплуатации буровой установки, в состав коЗо торой входят буровые насосы,Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо Редактор Г.Улыбина Заказ 6054/1 Тираж 880 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1( диаметров опорного бурта и большего оСнования конуса.Исследования показали, что основные параметры поршня для заданного предельного давления перекачиваемой жидкости связаны зависимостьюЬ = (49 - 1,3 а) - 0,06 Р ъ Г 5 мм,где Ь - разница между наружным диаметром опорного бурта и диаметром большего основанияусеченного конуса,12 оь в . угол при вершине конуса,Р - предельное давление,Это позволяет с наименьшими затратами и большей точностью рассчитать оптимальную конструкцию поршняс учетом физико-механических свойстврезины, избежать вредных локальныхконцентраций напряжений в материалеманжеты и тем самым увеличить долговечность и надежность поршня, а простота конструкции сердечника снизиттрудоемкость изготовления поршня,В процессе работы насоса давлениежидкости передается на эластичнуюманжету 5 уплотнительного устройства поршня, которая, деформируясь,прижимается к внутреннему диаметруцилиндрической втулки, а удельные)64716 4давления в контакте уменьшаются всторону опорного бурта пропорционально увеличивающейся радиальной иосевой жесткости эластичной манжеть;,тем самым обеспечивается надежноеперекрытие зазора между опорным буртом поршня и внутренним диаметромцилиндровой втулки без эначительньжконцентраций напряжений в районе опор ного бурта.