Уплотнение для подвижных соединений

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК уА 1 Н 5 Е 16 3 15/16 БРЕТЕНИЯ САН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный теплотехнический научноисследовательский институт им.Ф.Э.Дзержинского(56) Авторское свидетельство СССРМ 832187, кл, Е 16 3 15/14, 1974,(54) УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ(57) Изобретение относится куплотнительной технике и может быть использовано длягерметизации соединений элементов оборудования, работающего при вйсоких температурах и давлениях рабочей среды,4 Оч ОЧ О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР СПИ ИЕ И Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем снижения силы трения. Под действием нагрузки на цилиндр 1 давление рабочей жидкости в уплотняемом полости 2 возрастает. Уплотняющая среда 4, размещенная в кольцевом зазоре, образованном цилиндром 1, поршнем 5 и крышкой 3, представляющая собой пасту из мелкозернистого наполнителя и смачивающей его неньютоновской жидкости, препятствует утечке рабочей жидкости из уплотняемой полости 2 через зазор между уплотняемыми деталями. Неньютоновские свойства жидкости при увеличении давления уплотняемой среды в полости 2 усиливают запирающие свойства уплотняющей среды 4 и препятствуют утечкам в уплотнении. 2 ил.45 50 Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизациисоединений элементов оборудования;работающего при высоких температурах и давлениях рабочей среды, преимущественно для герметизации поршня силопередающего болта при взвешивании цилиндра па.ровой турбины,Целью изобретения является повышение надежности уплотнения путем снижения силы трения,На фиг.1 представлено уплотнение в разрезе; на фиг.2 - физическая модель уплотняемого элемента,В цилиндре 1 силоизмерительного болта, уйлотняемая полость 2 которого заполнена рабочей жидкостью, размещены крышка 3, уплотняющая среда 4 и поршень 5, Уплотняемые детали цилиндр 1, поршень 5 и крышка 3 образуют запирающий участок в виде кольцевого зазора. В зонах сопряжения уплотняющей среды 4 с уплотняемыми поверхностями установлены кольцевые ограничители, выполненные в виде упругих колец 6, Кольца б установлены в соответствующих пазах крышки 3 и поршня 5 с натягом, Крышка 3 выпблнена с центральным цилиндрическим выступом 7, входящим в соответствующую проточку 8 в поршне 5, Для соединения проточки 8 с атмосферой служит канал 9, Поршень 5 опирается на опорный элемент 10.Уплотняющая среда 4 представляет собой пасту из мелкозернистого наполнителя с частицами 5-20 мкм и смачивающей его жидкости. Мелкозернистый наполнитель в виде порошка, например графитового, перешивается с жидкостью; например касторовым маслом, до консистенции, соответствующей густому тесту, и при сборке закладывается между поршнем 5 и крышкой 3, Жидкость используемая в уплотняющем элементе, должна хорошо смачивать наполнитель и уплотняемые поверхности, но при этом не смачиваться и не взаимодействовать с рабочей жидкостью, заполняющей полость 2 цилиндра 1. Герметизирующие свойства элемента 4 поясняются при помощи физической модели. Рабочая жидкость 11 контактирует с твердой фазой 12 уплотняющей среды 4 - мелкозерйистым наполнителем и жидкой фазой 13, несмачивающей наполнитель жидкостью, Физическая модель уплотняющей среды 4 может быть представлена в виде параллельных капилляров в твердом теле.Уплотнение работает следующим образом.Под действием нагрузки на цилиндр 1 давление рабочей жидкости в ублотняемой 5 10 15 20 25 30 полости 2 возрастает, Уплотняющая среда 4, размещенная в кольцевом зазоре, образованном цилиндром 1, поршнем 5 и крышкой 3 и представляющая собой пасту из мелкозернистого наполнителя твердой фазы 12 и смачивающей его жидкости, жидкой фазы 13, препятствует утечке рабочей жидкости через зазор между уплотняемыми деталями, При этом герметичность обеспечивается за счет сил повеохностного натя: жения Опн, направленных против действия давления Р уплотняемой среды. В изображенной нэ фиг.2 модели перемещение столбов жидкости в капиллярах не начнется до тех пор, пока где Л Рн - перепад давлений между верхней соприкасающейся с рабочей жидкостью 11 и нижней плоскостями, ограничивающими уплотнительную среды 4;т - коэффициент поверхностного натяжения;ч - краевой угол смачивэния;до - диаметр капилляра, в основном определяемый размером твердых частиц,При использовании в качестве смачивающей твердую фазу 12 жидкости 13 неньютоновской жидкости, например касторового масла, против сил давления действуют и силы Ос, обусловленные конечной величиной модуля сдвига у такой жидкости. В первом приближении. эти силы пропорциональны поверхности стенок капилляра, соприкасающейся с неньютоновской жидкостью, Перепад давления на капилляре ЬРс в неньютоновской жидкости при условии отсутствия протечки и равенстве сил поверхностного натяжения определяется как где 1- длина капилляра;тс - коэффициент, зависящий от модуля сдвига неньютоновской жидкости,.При совместном действии сил поверхностного натяжения и сил, обусловленных природой неньютоновской жидкости в жидкой фазе 13 уплотняющей среды 4, избыточное давление, которое может выдержать уплотняющий элемент без протечки, равно Р(т+гс 1)4доДопустимый перепад давлений в уплотняющей среде 4, состоящей из твердой фа1751559 тель Е.ЕфимовМ.Моргентал оста ехре Чер оррек едактор. Т.Лошкарева Заказ 2682 ВНИИПИ Тираж рственного комитет 113035, Москва, Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ ССС ская наб 4/5 о изо 35, Ра оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина эы 12 и жидкой фазы 13 со свойствами неньютоновской жидкости, всегда больше, чем втакой же среде, но со свойствами ньютоновской жидкости, Использование в уплотняющей среде 4 в качестве жидкой фазы 5неньютоновской жидкости, модуль сдвигакоторой увеличивается с давлением, позволяет еще больше увеличить допустимый перепад давлений на уплотняющую среду 4,без возникновения протечек в уплотнении, 10поскольку с увеличением давления возрастает величина т, и, следовательно, давление Р среды 11. Кроме сформулированноговыше условия обеспечения герметизациипосредством описанного уплотнения, должно быть соблюдено и второе необходимоеусловие, давление уплотняющей среды 4,как изотропного тестообразного материалана уплотняемую поверхность, должно бытьвсегда выше давления уплотняемой рабочей жидкости в уплотняемой полости 2,Упругие кольца 6 предотвращают выдавливание твердых частиц уплотняющейсреды 4 в область низкого давления, В качестве материала длля упругих колец может 25быть использована бронза, графит, а придавлениях до 120 МПа - плексиглас, гетинакс и т.п,Уплотняемые поверхности, соответственно внутренняя поверхность цилиндра 2 30 и цилиндрическая поверхность выступа 7 крышки 3, а также поверхности упругих колец 6. соприкасающиеся с уплотняемыми повеохностями, должны быть обработаны таким образом чтобы их средняя шероховатость составляла 0,5-1,0 характерного размера частиц, Соотношение площадей поперечного сечения уплотняющей среды 4 и поршня 5 составляет 0,800,95, При этом обеспечиваются хорошие ге рметизирующие свойства уплотнения при толщине уплотнительного слоя 1 - 3 мм.Цилиндрический выступ 7 крышки 3, проточка 8 в поршне 5 обеспечивают правильную сборку конструкции уплотнения,ф о р мул а и зоб рете н ия Уплотнение для подвижных соединений, содержащее уплотняемые детали, образующие между собой уплотняемую полость и запирающий участок в виде кольцевого зазора, и размещенную в них уплотняющую фазу из смеси мелкозернистого твердого наполнйтеля со смачивающей его жидкостью, отличающееся тем,что,с целью повышения надежности уплотнения путем снижения силы трения, в качестве смачивающей жидкости использована неньютоновская жидкость с модулем сдвига, не уменьшающимся при увеличении давления уплотняемой среды;