Контактное радиальное уплотнение

(71) Сибирский госпо проектированиюфабрик Сибгипрош(53) 62.678(088.8) М 34 В. В. Крупин дарственный институтшахт и обогатительных хт(56)опублАв 467605,.кл. Р атентк, 19орско0255,игл и свидетельс л. Г 16,11 СССР , 1982.104 (54) (5 УПЛО экстру которы ца из ТНЕНИзионноеми располим 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ К АВТОРСКОМУ СВ ОНТАКТНОЕ РАДИАЛЬНОЕ Е, содержащее опорное антии сборочное кольца, между положены уплотнительные кольерных материалов различной жесткости, одно из которых антиэкструзионное, контактирующие между собой по конусной поверхности, и прижимное кольцо из упругого материала, отличающееся тем, что, с целью увеличения срока службы уплотнения при работе без смазки в широком диапазоне давлений, оно снабжено дополнительным уплотнительным антиэкструзионным кольцом, установленным между сборочным кольцом и кольцом из менее жесткого материала и контактирующим с последним по конической поверхности, при этом кольцо из менее жесткого материала расположено между уплотнительными антиэкструзионными кольцами и контактирует средней частью с уплотняемой поверхностью, причем опорное антиэкструзионное и сборочное кольца выполнены в виде спиралей и установлены в упругосжатом состоянии.Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнителям компрессионных машин сверхвысокого давления.Цель изобретения - увеличение срока службы уплотнения при работе без смазки в широком диапазоне давлений за счет повышения герметичности в радильном направлении.На фиг. 1 изображено уплотнение; на фиг. 2 - сальник из уплотнений; на фиг, 3 антиэкструзионное (сборочное) кольцо (в сжатом состоянии); на фиг. 4 - то же (в свободном состоянии).Уплотнение плунжера 1 относительно цилиндра 2 содержит в направлении от области низкого давления к области высокого опорное антиэкструзиоцное кольцо 3 в виде пружинистой спирали, уплотнительные кольца 4 и 5 из жесткого полимерного материала, изготовленные так, что исключается трспинообразовацие их при компенсации износа, уплотнительное кольцо 6 из менее жесткоо полимерного материала, например фторопласта Ф, прижимное кольцо 7 из эластичного материала, антиэкструзиоцный экран 8 и сборочное кольцо 9, выполненнос аало; ичцо кольцу 3 в виде спирали.Опорное кольцо 3 и сборочное колы(О 9 выполнены в виде спирали, например, из бериллиевой бронзы, Для уменьшения нагрузки на плунжер при его возможной радиальной деформации спираль целесообразно покрыть твердой смазкой, например фторопластовым лаком. Спираль выполняют литьем в спиральном профиле с осадкой в нагретом состоянии и последукнцей проточкой на конус 10. Кольца 3 и 9 охватывают плунжер с незначительным цатя)ом за счет радиальой упругости.Кольца 4 и 5 треугольного сеченя установлены навстречу друг другу иаекотором расстоянии ;руг 0 т дрх.а. Они изгоПвли ваются из частиц самосмазываю 1 ихся полимерных материалов (АСП-псастикц). Кру- ность частиц такова, что превьшает зазор между плунжером и опорным (сборошым) кольцом. В качестве материала, сязующего частицы, применен фторопласт ФС.;и- кающиеся частицы кольца Образ) О каркас, способный к пластическому измеценик) формы за счет пластичной фторопластовой связки, Вьполняют кольцо из смеси частиц жесткого полимерного материала и фторосласта Фв пресс-форме под давлением и при повышенной температуре.Уплотнение содержит по ацтиэкструзионному экрану 8 с каждой стороны прижимного кольца, расположенные так, как юказацо на фиг. 1. Экран 8 выполнен переменного сечения, например, из меди. Толщина экрана уменьшается в направлении оси уплотнения до величины (0,2 - 0,3 мм), допускающей возможность в процессе износа уплотнительных колец изменения формы экрана. Кольцо 6 преимущественно из фторопласта Фвыполнено по ширине от антиэкструзионного кольца до сборочного кольца, расположено своими краями над кольцами 45и 5 и одновременно контактирует в промежутке между ними с уплотняемой поверхностью,Прижимное кольцо 7 с большим объемомимеет большую деформацию и лучше осуществляет слежение за износом уплотнительцых колец при поддержании уровня начальных контактных давлений. Поэтому целесообразно увеличить его объем за счет овальногоуширения цилиндрической стенки 11 камерысальника, как изображено на фиг, 2.Устройство работает следующим образом.Под действием прижимного кольца 7,опорного и сборочного колец 3 и 9 уплотцительцье кольца 4 6 находятся в объемномсжатии, Обеспечива 1 оспем начальное контактцюе павлеие их (преимушественно коль)О Ца ( С Х ПЛОТяаМОй ЦОЬЕРХНОСТГ Ю П чМжЕ.ра. 1 ри увсличеии давления газа в камерсс)катия компрессора обьемцое сжатие улот.цительных колец 46,величивается, приагом увелчивается контактное давление1 со,еп с уплотняемой ГОвс.рхцос Гьк) до Ве 1 ичиц 1,ри которой вь 1)л Ретс я ф с к ия ) илГГсия коле4 и 5. Кольцо 6 междукольцами 4 и 5 находи Гся к)к В Обоиме, чтоОбесечиваст егоОвышенмю изОсостойКОСТЬ ПРИ ВЫСОСОП и СВЕВХВЫСОКС)М Д 1 ВГЕции газа.о1(рР 1 изкоы дав, ииР фмцеГик) по плот.ЕИО ИЕСГТ КОГЬЮ ( 1)1 уВЕЛИЧЕПИИ даВ- ,.ения газа В рР: ) Вк.ючак)тся кольца 4 и 5. Ко,1:и 41,)сгс)яц о контактируют с уп.;О, я(моп )Вспх Ос ь 10, Г 1сдотВре 1 1 цая экструсиюнпый эзисый износ кольца 6.:с,кду кОГ) актРруОцими поверхностями дО ( плох ение -- цлуц)кер) существует газоваяи росло Йка, запол цяюпсая микронеровности поверхности и;1 мцже 1)а. Эта газоВая Грослойка Ооуславливает утечки газа и, одновремен- О, уменьшение контакта уплотнительного кольца с поверхностью плунжера, т, е. уменьпение нагрузки ца оставшуюся контактную поверхность. Следовательно, работоспособность кольца из менее жесткого материала определяется сохранением параметров газа прослойки (температуры, перепада давлений, т. е. его энергии) что вызывает необходимость обеспечения планируемого контактного давления с плунжером прилегаюцего кольца 4 независимого от износа последнего.Самокомпенсация износа колец 4 и 5 обус-, ловлена способностью их к пластичному изме нению формы. В процессе износа колец уплотнения экран 8 соответственно трансформируется, сохраняя функцию по обеспечению1179000 7 11 Составитель Т. МаклаковаТекред И. Верее Корректор Л. БескидТираж 898 ГодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 радиальной жесткости колец 4 и 5 в одном направлении - от оси кольца. Радиальная жесткость в этом направлении определяет зазор (контакт) колец с плунжером, ограничивает возможность роста этого зазора, и, как следствие, повышает износостойкость более мягкого полимерного кольца.Кроме того, при износе кольца 6 экран 8 способствует направленному формоизменению кольца 6, при котором материал с периферии кольца перетекает в среднюю часть,1 О компенсируя износ. Кольца 4 и 5 находятся в объемном сжатии. При износе уменьшается давление в материале кольца со стороны плунжера, поэтому кольцо пластически деформируется за счет фторопластовой составляющей, охватывая плунжер соответственно величине давления на кольцо. Кольца 4 и 5 плотно охватывают (но с разным контактным давлением) плунжер как во время прямого хода, так и во время обратного хода. Это регламентирует (соответственно микронеровностям поверхности плунжера) крупность частиц износа, перемещаемых поверхностью плунера во время прямого хода и предотвраща 4 25 ет их пространственный рост под кольцами и 5 во время обратного хода. Последнему способствует также уменьшение взаимных осевых возвратно-поступательных смещении уплотнительных колец конструкции. Плотность охвата кольцами плунжера и уменьшение осевых смещений их взаимно обусловлены и вызваны, в частности, наличием осевой нагрузки от колец 3 и 9.Сохранению минимального зазора в процессе работы (преимущественно во время обратного хода плунжера) способствуют экраны 8. За счет экранов значительно повышается радиальная жесткость колец 4 и 5 в направлении от их оси. В другом направлении радиальная жесткость колец 4 и 5 соизмерима с радиальной жесткостью кольца 6 ввиду фторопластовой составляющей материала колец 4 и 5,Кольца 3 и 9 выполнены спиральными, поэтому обладают упругостью в осевом и радиальном направлениях. Упругость в радиальном направлении обуславливает слежение кольца за своим собственным износом и за изменением размера плунжера в работе, что исключает экструзию прилежащего полимерного кольца и снижает его эрозионный износ. Кольца 3 и 9 обеспечивают плотное взаиморасположение элементов уплотнения, обуславливают наряду с кольцом 7 слежение за износом элементов уплотнения и значительно уменьшают попадание продуктов износа из кольца 4 и 5.