Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям штоков и поршней, работающих в условиях высокого давления.The invention relates to a sealing technique, in particular to seals of rods and pistons operating under high pressure.
Известно уплотнение, состоящее из уплотняющего и поджимающего колец, выполненных из разных по упругости материалов, установленных в кольцевой проточке коаксиально, причем поджимающее кольцо установлено с возможностью осевого перемещения (патент СССР №458995, F 16 K 1/08). Недостатком данной разработки является недостаточная надежность герметизации.A seal is known, consisting of sealing and pressing rings made of materials of different elasticity, mounted coaxially in the annular groove, the pressing ring being mounted with the possibility of axial movement (USSR patent No. 458995, F 16 K 1/08). The disadvantage of this development is the lack of reliability of the seal.
Технической задачей данной разработки является повышение надежности герметизации. Данная задача решается за счет конструкции уплотнения подвижного соединения, состоящего из уплотняющего и поджимающего колец, выполненных из разных по упругости материалов, расположенных параллельно друг другу. Уплотняющее кольцо выполнено в виде V-образной манжеты с разворотом усов не менее 120° и плоским пояском цилиндрической формы на выпуклой части манжеты, контактирующим с поджимающим кольцом, причем боковая поверхность кольцевой проточки со стороны манжеты, установленной с зазором, повторяет профиль и размеры последней. Поверхность кольцевой проточки над поджимающим кольцом выполнена конической. Поджимающее кольцо может быть выполнено в виде кольца круглого сечения или кольца с внутренним пазом, установленным полой частью навстречу подаче давления среды.The technical task of this development is to increase the reliability of sealing. This problem is solved due to the design of the seal of the movable joint, consisting of sealing and pressing rings made of materials of different elasticities, located parallel to each other. The sealing ring is made in the form of a V-shaped cuff with a mustache turn of at least 120 ° and a flat cylindrical girdle on the convex part of the cuff in contact with the pressing ring, and the side surface of the annular groove from the side of the cuff installed with a gap repeats the profile and dimensions of the latter. The surface of the annular groove above the pressing ring is conical. The pressing ring can be made in the form of a ring of circular cross-section or a ring with an internal groove installed by the hollow part to meet the pressure of the medium.
Выпуклая часть манжеты всегда направлена в сторону высокого давления, поэтому для уплотнения штока при возвратно-поступательном движении необходим блок уплотнений, состоящий из двух, одно из которых является зеркальным отражением другого. Данные уплотнения можно устанавливать как в корпусах движущихся штоков, так и на движущихся поршнях (деталях).The convex part of the cuff is always directed towards high pressure, therefore, to seal the stem during reciprocating motion, a seal block is required, consisting of two, one of which is a mirror image of the other. These seals can be installed both in the bodies of moving rods and on moving pistons (parts).
На фиг.1 показано уплотнение в разрезе без воздействия давления среды, на фиг.2 - уплотнение в разрезе в рабочем состоянии, на фиг.3 показан блок уплотнений, установленных в корпусе при возвратно-поступательном движении штока, на фиг.4 показан блок уплотнений, установленный на движущемся возвратно-поступательном штоке (поршне, детали). На фиг.5, 6 показано уплотнение, имеющее поджимное кольцо в форме кольца с пазом.Figure 1 shows a sectional seal without exposure to pressure of the medium, figure 2 shows a sectional seal in operating condition, figure 3 shows a block of seals installed in the housing during reciprocating movement of the rod, figure 4 shows a block of seals mounted on a moving reciprocating rod (piston, parts). Figures 5 and 6 show a seal having a compression ring in the form of a ring with a groove.
Уплотнение подвижного соединения состоит из уплотняющего кольца в виде манжеты 1, поджимающего кольца 2. Уплотняющее кольцо в виде манжеты 1 установлено в кольцевой проточке корпуса 3. Поверхность 4 кольцевой проточки повторяет профиль и размеры манжеты 1. Разворот усов манжеты 1 равен углу α и составляет не менее 120°. Со стороны выпуклой части манжеты 1 имеется плоский цилиндрический поясок 5, контактирующий с поджимным кольцом 2, являющимся менее жестким, и может быть выполнено, например, из резины, тогда как манжета 1 изготавливается из более жесткого материала, например, флубона. Над поджимающим кольцом 2 кольцевая проточка имеет коническую поверхность 6.The seal of the movable joint consists of a sealing ring in the form of a cuff 1, a pressing ring 2. A sealing ring in the form of a cuff 1 is installed in the annular groove of the housing 3. The surface 4 of the annular groove repeats the profile and dimensions of the cuff 1. The turn of the mustache of the cuff 1 is equal to the angle α and is not less than 120 °. On the convex side of the cuff 1 there is a flat cylindrical girdle 5 in contact with the clamping ring 2, which is less rigid, and can be made, for example, of rubber, while the cuff 1 is made of more rigid material, for example, flubone. Above the pressing ring 2, the annular groove has a conical surface 6.
Давление среды попадает под поджимающее кольцо 2, перемещает его в клинообразный промежуток между цилиндрической поверхностью 5 и конической поверхностью 6. Поджимающее кольцо 2 передает давление на цилиндрический поясок манжеты 1, заставляя последнюю распрямиться, действуя на уплотняющую поверхность, обеспечивая контактное давление, превышающее давление среды, что способствует улучшению условий герметичности. При установке данного уплотнения в корпусе при возвратно-поступательном движении штока или на движущемся возвратно-поступательном поршне устанавливается два уплотнения, одно из которых является зеркальным отражением первого. Между манжетами 1 в данном случае устанавливается металлическое кольцо 7 - фиг.3, 4, на торцах которого имеются выступы, повторяющие форму, профиль и размеры манжеты с образованием зазора между манжетами и торцом кольца. Работа блока манжет происходит по тому же правилу, что и при одностороннем движении штока.The pressure of the medium falls under the compression ring 2, moves it into the wedge-shaped gap between the cylindrical surface 5 and the conical surface 6. The compression ring 2 transfers pressure to the cylindrical girdle of the cuff 1, forcing the latter to straighten, acting on the sealing surface, providing contact pressure exceeding the pressure of the medium, which helps to improve the tightness conditions. When installing this seal in the housing during the reciprocating movement of the rod or on the moving reciprocating piston, two seals are installed, one of which is a mirror image of the first. In this case, a metal ring 7 is installed between the cuffs 1 - Figs. 3, 4, at the ends of which there are protrusions that repeat the shape, profile and dimensions of the cuff with the formation of a gap between the cuffs and the end of the ring. The cuff block operates according to the same rule as with one-way stem movement.
На фиг.2 показано разложение сил от давления среды на поджимающее кольцо 2, при этом составляющая сила (вектор) Рк значительно превышает равнодействующую силу давления среды Рж, создает дополнительное усилие на уплотнительных поверхностях. Таким образом, данное уплотнение надежно уплотняет движущиеся поверхности в условиях высокого давления.Figure 2 shows the expansion forces from fluid pressure on the biasing ring 2 and the component force (vector) R to significantly exceed the resultant force of fluid pressure P x, creates additional stress on the sealing surfaces. Thus, this seal reliably seals moving surfaces under high pressure conditions.