Уплотнительное устройство

 

УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, преимущественно поршня бурового насоса , включающее сердечник с кольцевыми выступами, опорный бурт и привулканизированнук манжету, о т целью повышения срока службы, сердечник выполнен в виде усеченного конуса с углом 2об при вершине, базируется соосно большим основанием на опорном бурте и имеет на образующей кольцевую гребенку с равномерным шагом , при этом разность h между большим основанием конуса и наружньм диаметром опорного бурта принята из зависимости h

СО)ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) . (51) 4 F 16 J 15/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ABTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 2 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2791861/25-08 (22) 05. 07. 79 (46) 07. 11.86. Бюл. М - 41 (71) Научно-исследовательский институт тяжелого машиностроения Производственного объединения "Уралмаш" (72) Л.Н.Горонович и 10.С.Корнильцев (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 514140, кл. F 16 J 15/32, 1974. ,0СТ 26-02-1152, 1975. (54) (57) УПЛОТНИТКЛЬНОЕ УСТРОИСТВО, преимущественно поршня бурового насоса, включающее сердечник с кольцевыми выступами, опорный бурт и привулканизированную манжету, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы, сердеч" ник выполнен в виде усеченного конуса с углом 2 oL при вершине, базируется соосно большим основанием на опорном бурте и имеет на образующей кольцевую гребенку с равномерным шагом, при этом разность h между большим основанием конуса и наружным диаметром опорного бурта принята из зависимости

h = (49 — 1,3о() — 0,06Р > (5 мм), где P — рабочее давление с(, — половина угла при вершине конуса.

1064716

Конструкция металлического сердечника обеспечивает неравномерное, скачкообразное распределение к опорИзобретение относится к уплотнительным устройствам, применяемым в буровых насосах с возвратно-поступательным движением деталей.

Известно уплотнение манжетного

5 типа для возвратно-поступательно движущихся деталей, которое включает в себя сердечник с опорным буртом, шайбы переменной толщины с диаметрами, уменьшающимися в сторону рабочей кромки, и размещенные в манжете с переменным шагом, увеличивающимся в сторону рабочей кромки, Шайбы, их геометрия и переменность шага пред15 назначены для уменьшения локальных концентраций напряжений в материале манжеты с целью повышения срока службы.

Известное уплотнение манжетного типа имеет следующие недостатки:

1) сложная нетехнологическая наборная конструкция сердечника, включающая большую номенклатуру деталей;

2) требуется высокая точность изготовления деталей для обеспечения собираемости и надежного крепления их на сердечнике перед вулканизацией, 3) в процессе работы под действием циклически изменяющейся нагрузки и прогибов шайб происходит отслоение резины от плоскостей с дальнейшим разрушением шайб в местах защемления и распадением поршня на отдельные кольца, 4) податливость шайб не обеспечивает требуемую радиальную и осевую жесткость манжеты по ее длине.

Из-эа своих органических недостатков указанные поршни не нашли применения в промышленности. 40

Известен также поршень буровых поршневых насосов, представляющий собой уплотнительное устройство, выполненное в виде монолитной резинометаллической детали. Поршень сос- 45 тоит из металлического сердечника с опорным буртом и двумя кольцевыми выступами с привулканизированными резиновыми манжетами. Сердечник поршня и поршень изготавливаются в массовых количествах заводами страны для эксплуатации буровых поршневых насосов.

Известный поршень, принятый за прототип обладает следующими недосУ

55 татками. ному бурту радиальной и осевой жесткости принулканизированной эластичной манжеты по ее длине. При приложении нагрузки (давления) в местах кольцевых выступон и у разделительного опорного бурта в материале эластичной манжеты возникают локальные концентрации напряжений, приводящие к выдавливанию материала манжеты в кольцевой зазор между опорным буртом сердечника и внутренним диаметром втулки цилиндра и ее ускоренному износу и разрушению, Целью настоящего изобретения является увеличение срока службы.

Для достижения этой цели в уплотнительном устройстве, включающем сердечник с кольцевыми выступами, опорный бурт и привулканизированную эластичную манжету, сердечник выполнен в виде усеченного конуса с углом

2<х, при вершине, который соосно базируется большим основанием на опорный бурт и имеет на образующей кольцевую гребенку с равномерным шагом, при этом разность h между большим основанием конуса и наружным диаметром опорного бурта принята из зависимости

h = (49 — 1,Зсмк) — 0,06Р > (5 мм), где P — рабочее давление; о — половина угла при вершине конуса.

Сущность изобретения поясняется чертежом (показан стержень).

Уплотнительное устройство поршня бурового поршневого насоса содержит металлический сердечник 1, состоящий из опорного бурта 2, кольцевой гребенки 3 с равномерным шагом, выполненной на образующей усеченного конуса 4 и привулканизированной манжеты 5, угол при вершине усеченного конуса 2к, а большее основание усеченного конуса диаметром Д„ соосно базируется на опорном бурте 2 и меньше наружного диаметра опорного бурта Лов

Данная конструкция уплотнительного устройства поршня позволяет плавно увеличивать по длине сердечника к опорному бурту радиальную и осевую жесткость привулканизированного эластичного элемента и направленно регулировать радиальную и осевую жесткость двумя параметрами — углом при вершине конуса 2 и разностью

3 1( диаметров опорного бурта и большего оСнования конуса.

Исследования показали, что основные параметры поршня для заданного предельного давления перекачиваемой жидкости связаны зависимостью

h = (49 1 За ) 0 06Р > (5 мм) Технико-экономическая эффектив- ность заявляемого уплотнительного устройства слагается иэ следующего!

a) увеличение срока службы цилиндро-поршневой пары в 2-4 раза, т.к. с выходом из строя поршня, как правило, выходит из строя и втулка цилиндра, щ б) снижение затрат при изготовлении и замене в эксплуатации вышедших иэ строя поршней и втулок цилиндров в) повышение надежности работы бурового насоса за счет уменьшения

25 интенсивности отказов и повышения коэффициента готовности, г) сокращение ремонтного времени; д) сокращение простоев в эксплуатации буровой установки, в состав ко311 торой входят буровые насосы.

Техред М.Ходанич Корректор М.Пожо

Редактор Г.Улыбина

Заказ 6054/1

Тираж 880 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где h — разница между наружным диаметром опорного бурта и диаметром большего основания усеченного конуса, 1

2K †. угол при вершине конуса, P — - предельное давление.

Это позволяет с наименьшими затратами и большей точностью рассчитать оптимальную конструкцию поршня с учетом физико-механических свойств резины, избежать вредных локальных концентраций напряжений в материале манжеты и тем самым увеличить долговечность и надежность поршня, а простота конструкции сердечника снизит трудоемкость изготовления поршня.

В процессе работы насоса давление жидкости передается на эластичную манжету 5 уплотнительного устройства поршня, которая, деформируясь, прижимается к внутреннему диаметру цилиндрической втулки, а удельные

)64716 4 давления в контакте уменьшаются в сторону опорного бурта пропорционально увеличивающейся радиальной и осевой жесткости эластичной манжеты, тем самым обеспечивается надежное перекрытие зазора между опорным буртом поршня и внутренним диаметром цилиндровой втулки без эначительньж концентраций напряжений в районе опор1О ного бурта.