RU2269050C1

RU2269050C1 - Seal for piston

Info

Publication number: RU2269050C1
Application number: RU2004125124/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Иванович Посметьев (RU); Валерий Иванович Посметьев; Маргарита Александровна Латышева (RU); Маргарита Александровна Латышева; Евгений Александрович Тарасов (RU); Евгений Александрович Тарасов; Владимир Анатольевич Зеликов (RU); Владимир Анатольевич Зеликов
Original assignee: Воронежская государственная лесотехническая академия
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2004-08-16
Publication date: 2006-01-27

Abstract

FIELD: sealing engineering.

SUBSTANCE: seal comprises the ring provided with two projections. Preliminary pressed central bend of the collar is interposed between the projections. The outer bends of the collar are pressed in radial direction to the surface to be sealed. The working edges of tabs of the collar are pressed to the sides of the socket. The ends of the tabs are provided with the horizontal grooves. Between the outer sides and periphery surfaces of the projections of the ring and similar internal surfaces of the collar are ring working spaces.

EFFECT: enhanced reliability.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подвижных соединений в гидравлических устройствах.The invention relates to a sealing technique and can be used to seal movable joints in hydraulic devices.

Известно уплотнение поршня цилиндра, содержащее эластичное кольцо с сечением П-образного профиля и два защитных кольца, помещенных в проточку в поршне, при этом рабочая поверхность эластичного кольца поджата к зеркалу цилиндра за счет предварительного сжатия кольца в осевом направлении (патент Великобритании №1572462, F 2 В 15/32, 30.07.80). Это уплотнение ненадежно при работе гидропривода в периоды пониженного давления и при разряжении рабочей жидкости в цилиндре, что приводит соответственно к снижению давления в полости эластичного кольца, опасному деформированию и потере им герметичности.A cylinder piston seal is known that contains an elastic ring with a U-shaped cross section and two protective rings placed in a groove in the piston, while the working surface of the elastic ring is pressed against the cylinder mirror due to preliminary compression of the ring in the axial direction (UK patent No. 1572462, F 2 B 15/32, 07/30/80). This seal is unreliable during operation of the hydraulic actuator during periods of reduced pressure and when the working fluid is discharged in the cylinder, which consequently leads to a decrease in pressure in the cavity of the elastic ring, dangerous deformation and loss of tightness.

Известно уплотнение для подвижных соединений, размещенное в гнезде неподвижной детали и содержащее чашеобразный вкладыш из антифрикционного материала и упругий элемент в виде, например, резинового кольца (патент США №3663024, кл.277-165, 16.05.72). Такое уплотнение недостаточно надежно вследствие повышенных утечек рабочей жидкости, присущих уплотнительным элементам из антифрикционных материалов, использованных в предлагаемом уплотнении.A seal for movable joints is known that is located in the nest of a fixed part and contains a cup-shaped liner of antifriction material and an elastic element in the form of, for example, a rubber ring (US patent No. 3663024, cl. 277-165, 05.16.72). Such a seal is not reliable due to the increased leakage of the working fluid inherent in the sealing elements of the antifriction materials used in the proposed seal.

Известно уплотнение для гидроцилиндра, включающее помещенную в канавку поршня манжету с сечением П-образной формы из эластичного материала, губы которой контактируют с боковыми стенками канавки, в одной из которых имеется отверстие для сообщения полости манжеты с рабочей полостью гидроцилиндра (патент Австралии №431969, кл.60.7, 24.01.73). Основным недостатком уплотнения является отсутствие в нем упругого элемента вследствие чего возможно снижение герметичности уплотнения при уменьшении давления рабочей жидкости в гидроцилиндре и соответственно удельного давления в паре трения. Кроме этого используемая в таком уплотнении манжета недолговечна из-за возможного повреждения при затягивании ее в зазоры между поршнем и гидроцилиндром.A seal is known for a hydraulic cylinder, including a cuff placed in the piston groove with a U-shaped cross section of elastic material, the lips of which are in contact with the side walls of the groove, one of which has an opening for communicating the cuff cavity with the working cavity of the hydraulic cylinder (Australian patent No. 431969, class .60.7, 01.24.73). The main disadvantage of the seal is the absence of an elastic element in it, which makes it possible to reduce the tightness of the seal while reducing the pressure of the working fluid in the hydraulic cylinder and, accordingly, the specific pressure in the friction pair. In addition, the cuff used in such a seal is short-lived due to possible damage when tightening it into the gaps between the piston and the hydraulic cylinder.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является уплотнение для трущейся пары цилиндр-поршень, содержащее размещенные в пазу поршня кольцо и установленную между кольцом и цилиндром манжету М-образного профиля, причем кольцо выполнено из материала, увеличивающего свои размеры при понижении температуры (авт. св. СССР №383931, F 16 J 15/32, 23.05.73, Бюл. №24).The closest in technical essence to the claimed one is a seal for a friction cylinder-piston pair containing a ring placed in the piston groove and an M-shaped cuff installed between the ring and the cylinder, the ring being made of a material that increases in size with decreasing temperature (ed. USSR No. 383931, F 16 J 15/32, 05.23.73, Bull. No. 24).

Недостатками этого уплотнения являются возможные затягивания манжеты в зазоры между поршнем и цилиндром, а также низкая способность уплотнения автоматически регулировать степень прижатия манжеты к уплотняемой поверхности цилиндра в зависимости от изменяющегося давления рабочей жидкости в гидроцилиндре.The disadvantages of this seal are the possible tightening of the cuff in the gaps between the piston and the cylinder, as well as the low ability of the seal to automatically adjust the degree of pressure of the cuff against the sealing surface of the cylinder depending on the changing pressure of the working fluid in the hydraulic cylinder.

Изобретение решает задачу - повышение надежности уплотнения поршня.The invention solves the problem of improving the reliability of the piston seal.

Это достигается тем, что в уплотнении поршня, содержащем размещенные в гнезде поршня кольцо и установленную между кольцом и уплотняемой поверхностью гидроцилиндра манжету с сечением М-образного профиля, согласно изобретению кольцо выполнено с двумя выступами, между которыми с предварительным поджатием помещен центральный изгиб манжеты, а ее внешние изгибы прижаты в радиальном направлении к уплотняемой поверхности гидроцилиндра, при этом рабочие кромки лепестков манжеты прижаты к боковым поверхностям гнезда, а на концах лепестков выполнены горизонтальные пазы, кроме этого между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и соответствующим им внутренними поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости. Между вершиной центрального изгиба манжеты и кольцом выполнена полость. Внешние боковые и периферийные поверхности выступов кольца и внутренние соответствующим им поверхности манжеты в центральной ее части выполнена, по крайней мере, одна кольцевая полость. Кромки внешних выступов манжеты выполнены скошенными. Кольцо выполнено заодно с поршнем.This is achieved by the fact that in the piston seal comprising a ring located in the piston seat and a cuff between the ring and the sealing surface of the hydraulic cylinder with the cross section of the M-shaped profile, according to the invention, the ring is made with two protrusions, between which the cuff’s central bend is placed, and its external bends are pressed radially against the sealing surface of the hydraulic cylinder, while the working edges of the cuff petals are pressed against the side surfaces of the nest, and at the ends of the petals ying horizontal grooves, in addition between the outer side surfaces of the ring and the peripheral projections and the corresponding inner surfaces of the sleeves are formed annular working cavity. A cavity is made between the apex of the central bend of the cuff and the ring. At least one annular cavity is made on the outer lateral and peripheral surfaces of the projections of the ring and the inner surfaces of the cuff corresponding to them in its central part. The edges of the outer protrusions of the cuff are beveled. The ring is made integral with the piston.

На фиг.1 изображено уплотнение поршня в разрезе, на фиг.2 - то же, при движении поршня вправо, на фиг.3 изображено уплотнение поршня в разрезе с манжетой и кольцом, выполненным заодно с поршнем.Figure 1 shows the piston seal in section, figure 2 is the same, when the piston moves to the right, figure 3 shows the piston seal in section with a sleeve and a ring made integral with the piston.

Уплотнение поршня установлено в гнезде поршня 1 гидроцилиндра 2 и включает кольцо 3 с двумя выступами и манжету 4 с сечением М-образного профиля. Центральный изгиб манжеты с предварительным поджатием помещен между выступами кольца 3, а рабочие кромки лепестков 5 прижаты к боковым поверхностям гнезда. На концах лепестков выполнены горизонтальные пазы 6, а между внешними боковыми и периферийными поверхностями выступов кольца и ответствующим им внутренними поверхностями манжеты образованы кольцевые рабочие полости А.The piston seal is installed in the piston seat 1 of the hydraulic cylinder 2 and includes a ring 3 with two protrusions and a sleeve 4 with a cross section of the M-shaped profile. The central bend of the cuff with preliminary compression is placed between the protrusions of the ring 3, and the working edges of the petals 5 are pressed against the side surfaces of the socket. Horizontal grooves 6 are made at the ends of the petals, and annular working cavities A are formed between the outer lateral and peripheral surfaces of the protrusions of the ring and the corresponding inner surfaces of the cuff.

С целью снижения удельного контактного давления между вершиной центрального изгиба манжеты и кольцом может быть предусмотрена кольцевая полость Б, а для повышения герметичности уплотнения на периферийной поверхности манжеты могут быть выполнены одно или несколько кольцевых канавок В. Для гарантированного предотвращения затягивания кромок внешних выступов манжеты в зазоры s₁ и s₂ они могут быть скошенными в виде фасок 7. Конструкция уплотнения может быть упрощена за счет выполнения кольца 3 заодно с поршнем 1.In order to reduce the specific contact pressure between the apex of the central bend of the cuff and the ring, an annular cavity B can be provided, and one or more annular grooves B can be made on the peripheral surface of the cuff to increase the tightness of the seal. ₁ and s ₂ they can be chamfered in the form of chamfers 7. The seal design can be simplified by making the ring 3 integral with the piston 1.

Уплотнение поршня работает следующим образом.The piston seal operates as follows.

Под действием давления P₁ в цилиндре рабочая жидкость через зазор s₁ между поршнем и цилиндром воздействует на лепесток 5 манжеты. Через образовавшуюся щель между боковой поверхностью гнезда и рабочей кромкой лепестка и далее через горизонтальные его пазы 6 давление рабочей жидкости передается в кольцевую полость А манжеты. Благодаря этому центральная часть манжеты дополнительно к усилию предварительного поджатия, осуществляемого при ее монтаже, поджимается давлением рабочей жидкости в радиальном направлении к уплотняемой поверхности цилиндра. В случае создания давления Р₂ в штоковой полости цилиндра уплотнение работает аналогично.Under the action of pressure P ₁ in the cylinder, the working fluid through the gap s ₁ between the piston and the cylinder acts on the lobe 5 of the cuff. Through the gap formed between the lateral surface of the nest and the working edge of the petal and then through its horizontal grooves 6, the pressure of the working fluid is transmitted to the annular cavity A of the cuff. Due to this, the central part of the cuff, in addition to the preload force, which is carried out during its installation, is pressed by the pressure of the working fluid in the radial direction to the sealing surface of the cylinder. In the case of creating a pressure P ₂ in the rod cavity of the cylinder, the seal works in a similar way.

Такое автоматическое регулирование величины необходимого усилия поджатия манжеты к уплотняемой поверхности в зависимости от величины давления рабочей жидкости позволяет уменьшить сопротивление перемещению штока гидроцилиндра и повысить надежность уплотнения за счет снижения утечки рабочей жидкости и повышения износостойкости манжеты.Such automatic control of the required force to compress the cuff to the sealing surface depending on the pressure of the working fluid allows to reduce the resistance to movement of the hydraulic cylinder rod and increase the reliability of the seal by reducing the leakage of the working fluid and increase the wear resistance of the cuff.

Claims

1. A piston seal, comprising a ring located in the piston seat and a cuff between the ring and the sealing surface of the hydraulic cylinder with an M-shaped section, characterized in that the ring is made with two protrusions, between which the cuff is bent centrally, and its outer bends are pressed in a radial direction to the sealing surface of the hydraulic cylinder, while the working edges of the cuff petals are pressed to the side surfaces of the nest, and horizontal pa Threat, in addition, between the outer lateral and peripheral surfaces of the protrusions of the ring and the corresponding inner surfaces of the cuff, annular working cavities are formed.

2. The device according to claim 1, characterized in that a cavity is made between the top of the central bend of the cuff and the ring.

3. The device according to claim 1, characterized in that at least one annular cavity is made between the outer lateral and peripheral surfaces of the protrusions of the ring and the inner surfaces of the cuff corresponding to them in its central part.

4. The device according to claim 1, characterized in that the edges of the outer protrusions of the cuff are made beveled.

5. The device according to claim 1, characterized in that the ring is made integral with the piston.