Уплотнительное устройство для поршня

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК1408143 6 1900 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Управление по монтажу, демонтажуи ремонту горношахтного оборудованияСпецшахтомонтаж Производственногообъединения Карагандауголь(54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЛСТВОДЛЯ ПОРШНЯ (57) Изобретение относится к области машиностроении и может быть йспользовано всекционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящегопо стыкам между отдельными секциями.Цель изобретения состоит в повышении герметичности и увеличении срока службы уплотнительного устройства. В уплотнительном устройстве поршня 1 секционного гидроцилиндра 2 сопряженные наружный 10 и внутренний 11 кольцевые элементы образуют уплотнительное кольцо 4, причем кольцевые элементы в поперечном сечении имеют клинообразну ю форму. Н аружные повер хи ости кольцевых элементов образованы двумя пересекающимися конусными поверхностями 13, 14, образующими тупые углы, При этом вершина тупого угла внутреннего кольцевого элемента 11 расположена на середине уплотнительного кольца 4, а вершина тупого угла наружного кольцевого элемента 10 смещена относительно середины в сторону штоковой полости 8. Под действием перепада давления конфигурация уплотнительного кольца 4 становится симметричной, ПриФ движении через стык по наружной поверхности кольца проходит волна сжатия в ви- Щ де горбика, за счет которого исключает- фф ся защемление уплотнения, чему способствует форма кольца. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к машиностроению и мОжет быть использовано в секционных гидроцилиндрах с гибким штоком для уплотнения поршня, проходящего по стыкам между отдельными секциями.Целью изобретения является повышение герметичности и увеличение срока слубжы уплотнительного устройства поршня за счет предотвращения разрушения уплотнений. На фиг. 1 показано уплотнительное уст ройство для поршня секционного гидроци. индра с гибким штоком, продольный разез; на фиг. 2 - уплстнительные элементы, астич ный разрез; на фиг. 3 - у плот ительое кольцо под воздействием перепада дав, ения рабочей среды, разрез.Уплотнительное устройство для поршня 1 секционного гидроцилиндра 2 с гибким штоом 3 содержит по меньшей мере два комп. екта уплотнительных 4 и защитных 5 ко, сц, расположенных в расточках 6 поршня 20 1;, контактирующих с уплотцяемой внутрене поверхностью секций 7 гидроцилицдра 2, отделяя штоковую полость 8 от поршневой (олости 9. Каждое уплотнительное кольцо 4 остои г из наружного 10 и внутреннего 11 л астичных кольце вых элементов кл и нооб азой формы, сваренных между собой по . инни 12. Наружный кольцевой элемент 10 ыполцец из юлиуретановой композиции с (ердостью 85 - -90 единиц по Шору и острием клина обращен в сторону ппоковой полос 1 и 8, а внутренний кольцевой элемент 1 цолцеиз полиуретановой комюзиции с вердостью 70 - 85 единиц по Шору и остри 1 м клина обращен в сторону поршневой о.,Ости 9.35Уплотцительная поверхность внутреннего кольцевого элемента 11 образована двумя коцусными поверхностями 13 и 14, пересекак- шимися под углом ос =166 - 174 в плоскости сечения, проходящей через середину длины Н уплотцительного кольца 4, а уплотцительная поверхность наружного кольцевого элемента 10 образована двумя конус- ными поверхносгями 15 и 16, сресекаюцимися под углом к=150 - 165 в плоскости поперечного сечения, смещенной относитель но середины длины уплотнительного кольца 4 в сторону штоковой полости 8 на величину, равную Н/4, При этом углы наклона конусных поверхностей к оси уплотнительцого кольи 4 составляот: с = 1020, К = =О - 10, с(з =3 /. Плоскости тороных поверхностей 17 и 18 наружного 1 О и внутреннего 11 кольцевых элементов расположены под углом 90 к оси уплотцителього кольца. Длина Н уплотцительного кольца составляет 0,15 - -0,25 его наружного диаметра Р(для наглядности уплотцительцое кольцо 4 представлено в цзометрии ца фиг. 3). Здцйте ко.ьца 5 (фиг. 2) выполняются з капролона или фторопласта и одна из наружных кромок каждого из них выполнена с округлением, радиус которого равен Й= =0,5 - 1,0 осевого размера К, выбираемого по условно требуемой прочности. Защитные кольца устанавливаются в расточке 6 поршня 1 так, что округленные кромки располагаются снаружи уплотнительных колец 4. Кроме того, внутренние кромки в стыках 19 торцовых поверхностей секций 7 гидроцилиндра 2, соединенных между собой при помощи направляющих втулок 20 с резиновыми кольцами 21, полуколец 22 и бандажного стакана 23, также выполнены закругленными.Радиальные размеры уплотцительных колец 4 и расточки в поршне 1 выбираются из условия обеспечения начального поджатия уплотцительных колец по внутренней и наружной поверхностям с давлением 0,5 - 2,0 МПа. Уплотнительные кольца выполнены из полиуретановой полимерной композиции следующего состава, мас.ч;Наружный кольцевой элемент:Форполимер 83,5Жидкое стекло 14,0Дисульфид молибдена 2,5Внутренний кольцевой элемент:Форполимер 86Жидкое стекло 14,0Улотнительное устройство для поршня секционного гидроцилиндра с гибким штоком работает следующим образм.При подаче рабочей жидкости под давлением в штоковую полость 8 поршеньперемешается в направлении поршневой полости 9, втягивая за собой гибкий шток 3. Одновременно с этим давление рабочей жидкости передается к первому относительно штоковой полости уплотнительному кольцу 4, сжимает его в осевом направлении и прижимает к защитному кольцу 5. Г 1 ри этом уплотнительное кольцо 4 дополнительно упругодеформируется, увеличивая плошадь контакта с внутренней поверхностью секции 7 и наружной поверхностью расточки 6 поршня 1, обеспечивая их герметизацию. Конфигурация наружной поверхности уплотцительного кольца под действием перепада давлений становится почти симметричной и зона контакта смещается к середине уплотнительного кольца 4.По мере подхода уплотнений поршня к стыку 19 секций 7 первоначально происходит котдктировацие закругленной кромки защитного кольца 5 с загругленной кромкой торцовой поверхности секции 7 и принудительная центровка защитного кольца 5, а также всего поршня 1 относительно вновь проходимой секции 7 (так как состыкованые друг с другом секции 7 могут иметь некоторую несоосность, определяемую технолопцсскими допусками рзготовепЗатем через стык 19 начинает проходить уп 1408143Формула изобретения лотнительное кольцо 4. Конструкция уплот. нительного кольца 4 такова, что оно обладает переменной твердостью по своей длине, причем большая твердость и меньшая эластичность наблюдаются со стороны поршневой полости 9. Г 1 ри этом геометрические характеристики кольца подобраны так, что уплотнительное кольцо не выдавливается в зазор между скругленными кромками секциив стыке 19. Далее наружный кольцевой элемент 10 начинает взаимодействовать с закругленной кромкой секция 7 и по нему проходит некоторая волна сжатия в виде горбика на наружной поверхности, а так как уплотнительное кольцо характеризуется постоянно возрастающим радиальным размером по длине до вершины тупого угла о, то горбик по мере продвижения увеличивается в размере. Так продолжается до середины уплотнительного кольца 4, после чего начинает проседать правый (по чертежу) край кольца в направлении клинового зазора между внутренним кольцевым элементом 11 расточки 6 ка поршне 1, стабилизируя размеры горбика на данном уровне, не приводящем к зашемлению материала уплотнительного кольца и его разрушению (в виде среза или взрыва). После прохождения закругления вершиной тупого угла агорбик постепенно уменьшается и плавно сходит на нет при сохранении целостности уплотнительного кольца. К моменту подхода к стыку 19 второго защитного кольца 5, обращенного к закругленной секции 7 прямоугольной кромки, поршень 1 уже достаточно отцентрован относительно вновь проходимой секции 7 и это защитное кольцо проходит стык 1 без затруднений. Во время прохождения уплотнительными кольцами 4 стыков секций из-за наличия закруглений возможно временное сокращение контактного пятна в стыке. Тогда герметичность поршня 1 относительно полостей 8 и 9 обеспечивается за счет соседнего уплотнительного кольца 4, расположенного вне стыка 9, т.е. при прохождении стыков9 оба уплотнительных кольца 4 попеременно дублируют друг друга. Таким образом осуществляется проход уплотнений через стык 19 при втягивании гибкого штока,При выдвигании гибкого штока штоковая 8 и поршневая 9 полости сообщаются между собой и с источником давления. Таковы особенности выдвижения гибких штоков гидроцилиндров. В этом случае уплотнительные кольца 4 находятся под минимальным избыточным давлением 0,2 - 0,5 МПа штоковой полости относительно поршневой (за счет разницы в плогцадях), т.е. перепад 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 давления направлен в ту же сторону, но движение осуществляется в противоположную сторону. При этом уплотнительные кольца 4 практически находятся в ненагруженном состоянии и проходят через стыки 19 без зашемления материалов, несмотря на несимметричную конфигурацию кольца. В случае принудительного выдвижения гибкого штока с помощью какого-либо другого тягового устройства и при наличи давления в штоковой полости 8, благодаря предложенным конфигурации и соотношению твердостей внутреннего и наружного кольцевых элементов возникающий на стыке 19 горбик на наружном кольцевом элементе 10 плавно сгоняется и не защемляется между скруглением секции 7 и прямоугольной кромкой кольца 5.. Уплотнительное устройство для поршня, содержащее наружный и внутренний кольцевые элементы, образующие уплотнительное кольцо, расположенное в расточке поршня и контактирующее с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, отделяя штоковх ю полость от пор ш невой, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и увеличения срока службы при преимущественном использовании в секционном гидро- цилиндре с гибким штоком, кольцевые элементы выполнены за одно целое, наружный кольцевой элемент выполнен из материала большей твердости, чем внутренний кольцевой элемент, а кольцевые элементы соединены между собой по поверхности сопряжения, выполненной в виде конической усеченной поверхности, расширяющейся в сторону штоковой полости, при этом профиль сечения уплотнительного кольца выполнен асимметрично, причем поверхность, контактирующая с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра, смещена относительно поверхности, контактирующей с поверхностью расточки в поршне, в сторону штоковой полости.2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что конфигурация уплотнительного кольца образована попарно пересекающимися коническими усеченными поверхностями, образующими между собой тупые углы, вершины которых контактируют соответственно с уплотняемой поверхностью гидроцилиндра и поверхностью расточки в поршне, а также плоскостями их сечений, перпендикулярными оси кольца и контактирующими с упорными поверхностями в расточке поршня.