Комбинированное уплотнение цилиндрической пары

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 02 ТЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ САНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМ(71) Сибирский государственныйтут по проектирований шахт, разов и обогатительных фабрик "Сибгипрошахт"(57) ЦИЛИ ное упло рных 4 о,. п тер н чатор лиме кост го м ческ с я срок диап жено диал щими цо и мате тем, а слу азоне фтор ьными гнез з бол риала олькр дах ф 1. КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕ ДРИЧЕСКОй ПАРЫ, содержащее нтиэкструзионное кольцо,. нительных кольца из по- материалов различной жестижимное кольцо из упругоала и сборочное металлильцо, о т л и ч а ю щ е ечто, с целью увеличения жбы без смазки в широком давлений, уплотнение снаб опластовой обоймой с раперегородками, образуюда, а уплотнительное коль- ее жесткого полимерного радиально разделено настей, размещенных в опластовой обоймы, приэ том уплной жестс другом2, Упчающантиэкстсоставныметра иных радиэтом междупругие3. Упч а ю щуплотнитжесткогоприжимнымлическоения, прилическоги большенительного полимтирующейуплотняем4. Уплч.ающеное кольцнящей кондиаметр кго диамет отнительные кольца различ-кости контактируют друг по конусной поверхности. лотнение по п. 1, о т л и е е с я тем, что опорное рузионное кольцо выполнено м из колец различного диас возможностью относитель+ альных перемещений, при у кольцами установлены вставки.лотнение по п, 1, о т л и е е с я тем, что между ельным кольцом из менее полимерного материала икольцом установлено метал- кольцо треугольного сечечем высоты сечений метало и прижимного колец равны высоты продолжения уплотго кольца из менее жесткоерного, материала, контакодновременно с ними и с ой поверхностью,отнение по п. З,о т л н -е с я тем, что сборочо выполнено в виде пружиусной шайбы, внутренний оторой не меньше внутреннера прижимного кольца.Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям компрессорных машин сверхвысокого давления.Известно комбинирующее уплотне. ние цилиндрической пары, пред"; назначенное для работы в широком диапазоне давлений. Уплотнительные кольца разной жесткости контактируют с уплотняемой поверхностью при низких давлениях, причем жесткий элемент, охваченный противоэкструзионным кольцом, плотно, смонтирован на уплотняемой поверхности. При повышении давления до сверхвысокого менее жесткое кольцо нагружает жесткое, при этом и само с большой силой охватывает уплотняемую поверхность. Срок служ бы уплотнения увеличен за счет снижения экструзии и эрозии менее жесткого кольца. Указанное комбинированное уплотнение цилиндрической пары содержит опорное антиэкструзионное кольцо, два уплотнительных кольца из полимер ных материалов различной жесткости, прижимное кольцо из эластичного материала и сборочное металлическое кольцо 11.Однако плотный контакт при низком давлении уплотнительного кольца иэ жесткого полимерного материала с уплотняемой поверхностью создает повышенное трение при низком давлении, тогда как целесообразнее снижать его.При износе кольца из жесткого полимерного материала для сохранения его контакта с уплотняемой поверхностью требуется радиально деформировать его, что согласно конструкциитребует значительной,осевой нагрузки кольцо прямоугольного сечения ). Из-за высокой жесткости уплотнительное кольцо неспособно на большие радиальные деформации, Так как работа уплотнения при сухом трении сопровождается значительным износом, то компенсация его и предотвращение разрушения кольца при компенсации износа имеет очень большое значение, в частности, изэа повышения эрозионного износа коль ца иэ менее жесткого материала.Недостаточно эффективный поджим кольца из менее жесткого материала к уплотняемой поверхности по мере износа нарушение герметичности при работе на газе. Это обусловлено сравнительно малым объемом прижимного кольца. Прижимное кольцо малого объема неспособно сохранить предварительное нагружение менее жесткого уплотнительного кольца при его износе. В случае более интенсивного сжатия посредством сборочного кольца - повышенный износ эа счет более высоких начальныхнагрузок.Трещины на коЛьце из жесткого по;лимерного материала, возникающее 5при дефермациях, компенсирующих износ контактной уплотнительной поверхности. Это происходит из-за высоких модуля и прочностных свойствматериала, которые однако обуслав-ливают повышенную износостойкость.10Жесткая установка опорного антиэкструэионного кольца повышает чув"ствительность к несоосности штокаотносительно цилиндра и обусловливает появление в работе с той илииной стороны штока незапланированныхзазоров, вызывающих повышенный износ за счет экструзии.Цель изобретения - увеличениесрока службы уплотнения при работе.20 без смазки в широком диапазоне давлений.Указанная цель достигается тем,что комбинированное уплотнение цилиндрической пары, содержащее опор 25 ное антиэкструзионное кольцо, двауплотнительных кольца йз полимерных материалов различной жесткости, прижимное кольцо из упругогоматериала и сборочное металлически З 0 кольцо, снабжено фторопластовойобоймой с радиальными перегородками, образующими гнезда, а уплотнительное кольцо из более жесткогополимерного материала радиальноразделено на несколько частей, размещенных в гнездах фторопластовойобоймы, при этом уплотнительные кольца различной жесткости контактируют друг с другом по конусной поверхности.40 кроме того, опорное антиэкструзионное кольцо выполнено составным изколец различного диаметра и с возможностью относительных радиальных перемещений, при этом между ко льцами установлены упругие вставки.Целесосбразно между уплотнительным кольцом иэ менее жесткого полимерного материала и прижимнымкольцом установить металлическоекольцо треугольного сечения, причем высоты сечений металлическогои прижимного колец равны и большевысоты продолжения уплотнительногокольца из менее жесткого полимерного материала, контактирующей одновременно с ними и с уплотняемойповерхностью.При этом сборочное кольцо выполнено в виде пружинящей конусиойшайбы, внутренний диаметр которой 60 не меньше внутреннего диаметра прижимного кольца.На фиг. 1 изображено комбинированное уплотнение при отсутствиидавления газа, разрез, на фиг, 2- 65 то же, при наличии давления газа, наффиг. 3 - то же, под давлением га-,. за и при наличии некоторого износа. колец, на фиг. 4 - уплотнительноекольцо из жесткого полимерного мате" риала; на фиг. 5 - опорное антиэкструзионное кольцо," на фиг. б - :.,. 5 сборочное кольцо уплотнения, на фиг. 7 - разрез А-А на фиг. 6.Комбинированное уплотнение плун.-:,жера 1 относительно цилиндра 2 содержит в направлении от области: "., 10 низкого давления к высокому опор-ное антиэкструзионное кольцо 3, сос;.: тоящее (фиг. 5) из колец 4 различного диаметра, вложенных одно в другое с зазорами, не вызывающими экструзию уплотнительного кольца, и упругими вставками 5 между колЬцд-: ми 4. Для снижения трения с поверх-" ностью проточки цилиндра 2 и поверхностью плунжера на соответствуй- щие поверхности кольца 3 нанесен " 2 материал с низким коэффициентом трения, например индий или фторопласт.Устройство включает уплотнитель:-" ное кольцо б треугольного сечения , 25 из жесткого полимерногоматериала, " например эстерана. Кольцо б (фиг. 4) радиально разделено на части 7 и объединено обоймой 8 из пластичного материала, например фторопласта "., 30 4Обойма 8 имеет внешнюю конусную стенку и от нее радиальные перего- родки, образующие гнезда для частей .7 кольца б.Кроме того, устройство содержит:.З 5 металлический экран 9, например из меди .толщиной до 0,3 мм, при этом по периферии экрана выполнен козырек 10, охватывающий второе. уплотнителвное кольцо 11, которое выполнено изменее жесткого, чем4 О материал кольца б, полимерного ма-териала, например фторопласта 4. При этом часть кольца вытянута вдоль уплотняемойповерхности в сторону высокого давления в виде ласта 12.":-45Уплотнительные кольца 6 и 11 контактируют по наклонной, металлическое кольцо 13 треугольного сече- ния, контактирующее с уплотнитель- .: ным кольцом 11 и со стороны высоко р го давления с прижимным кольцом 14;: прижимное кольцо 14 из эластичного материала, например иэ резины. Высоты сечений Н колец 13 и 14 рав-" ны и значительно больше высотыласта 12 уплотнительного кольца 11,. - : сборочное кольцо 15 в виде пружиня .", щей конусной шайбы, установленной в конструкции уплотнения в сжатом состоянии.Уплотнение работает следующим ф образом, .Под действием силы упругости от прижимного кольца 14 нагружается ласт 12, что обеспечивает его начальное контактное давление с уплот 65 няемой поверхностью при низком дав= лении. При увеличении давления газа прижимное кольцо деформируется в пределах упругости, уплотняя поверхность проточки цилиндра 1 и нагружая ласт 12 до необходимого контактного давления с плунжером 1при этом кольцо 14 перемещается подобно поршню, нагружая через кольца 13 и 11 уплотнительное кольцо 6. При дальнейшем увеличении давления газа обойма 8 кольца 6 деформируется в пределах упругости фтороплас та, затем части.7 кольца б охватывают плунжер с соответствующим контактным давлением, при котором прояв ляется функция уплотнения.По мере износа кольца 6 от эрозии и трения фторопласт обоймы 8 вы. давливается и уносится плунжером в.виде продуктов износа. Расстояние между частями кольца б уменьшается по мере износа и оно всегда плотно охватывает плунжер, обеспечивая требуемое контактное давление что предохраняет кольцо 11 от эрозионного износа и экструзионного разрушения. Износ от трения кольца .11 компенсируется пластической деформацией материала кольца. Ввиду того, что износ от трения эрозии и экструзии существенно уменьшен, то срок службы уплотнения определяется длительностью работы кольца б из жесткого полимерного материала. А конструкция.и материал кольца б допускают его длительную работоспособность при значительных износах.Экранпо достижении некоторого давления среды предохраняет выдавливание материала кольца 11 между час тями и по периферии кольца б. По мере износа последнего козырек 10 своего положения не изменяет, а остальная часть экрана прилегает к нижележащей поверхности (фиг. 3). Это обеспечивает минимальный его зазор с плунжером в,процессе длите,льной работы.Металлическое кольцо 13 создает совместно с кольцом б наиболее целесообразную для самокомпенсации износа форму кольца 11, улучшает теплоотвод и формирует полость для прижимного кольца е острым углом со стороны ласта 12. При деформировании прижимного кольца 14 в та. кой полости большее усилие реализуется на создание контактного давления.Шайба 15 в процессе износа уплотнительных колец следит за прижимным кольцом, чем обеспечивается силовая нагрузка и взаимное :осевое расположение элементов уплотнения, а также теплозащита прижимного кольца..Опорное кольцо ввиду радиальной подвижности сохраняет с плунжеюом постоянный зазор.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в повышении надежности и ресурса уплотнения, уменьшении работ по ремонту и обслуживанию компрессора:, возможности работы со средами, для которых отсутствиемасел - условие техники безопасности, исключении нагара в узлах итрубопроводах при длительной работе, и как следствие , повышении 5 взрывобезопасности установки.1040255 СоставителЬ.А. ОполченцевМотыль Техред Т.;Щанта Корректор А. Ильин Редактор Заказ 6900/41ВНИИП Еодписно 1303 ю е е и ююЮФЮЮ ЮВ Ш Ш Ш филиал ППП Патент", г. Увгород, ул. Проектная, 4 Тир Госуд делам Москва аж 925ственного комитета обретений и открыти Ж, Раушская наб,