Уплотнительная манжета
Изобретение относится к области объемного насосного машиностроения , может быть использовано в гидравлических поршневых машинах возвратно-поступательного движения, в частности в уплотнениях поршня или штока буровых насосов, и позволяет повысить долговечность манжеты. В уплотнении вьтолнены привулканизованные одновременно к уплотнению, к опоре и между собой промежуточные эластичные кольца повьшенной по сравнению с уплотнением твердостью, одна из ограничиванндих цилиндрических поверхностей которых совмещена с неподвижной ограничивающей поверхностью манжеты, причем радиальная высота каждого предыдущего кольца составляет 0,6-0,7 от радиальной высоты последующего кольца, а радиал - ная высота кольца, сопряженного с опорой, составляет 0,8-0,9 от радиальной высоты передней части опоры, при этом твердость промежуточных колец и их толщины возрастают в направлении к опоре, а твердость последнего кольца, сопряженного с опорой , не более твердости опоры, подвижная ограничивающая поверхность опоры выполнена конической с уменьшением конца в сторону уплотнения и кольцевое пространство между трущейся поверхностью манжеты и конической поверхностью опоры заполнено эластичным материалом уплотнения. Такое вьтолнение уплотнительной манжеты обеспечивает повьшение долговечности путем снижения радиальных деформаций в уплотнении за счет более эффективного гашения в нем импульса давления и снижения активности абразивных частиц на трущейся поверхности опорной части манжеты. 1 з.п, ф-лы,, 1 ил. (О (Л 00 о со | со
СОЮЗ СожТСНИХ
СОЦИА ЛИСТ ИЧЕСНИХ
РЕСПУ БЛИН
ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИФК А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3957876/25-08 (22) 09.08.85 (46) 15,04.87, Бюл, Ф 14 (75) Ю.М.Авилкин (53) 62-762(088.8) (56} Авторское свидетельство СССР В 514140, кл. Р 16 J 15/32, 1974.. (54) .УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ МАНЖЕТА (57) Изобретение относится к области объемного насосного машиностроения, может быть использовано в гидравлических поршневых машинах возвратно-поступательного движения, в частности в уплотнениях поршня или штока буровых насосов, и позволяет повысить долговечность манжеты. В уплотнении выполнены привулканизованные одновременно к уплотнению, к опоре и между собой промежуточные эластичные кольца повышенной по сравнению с уплотнением твердостью, одна из ограничивающих цилиндрических поверхностей которых совмещена с неподвижной ограничивающей поверхностью манжеты, причем радиальная „„SU„, 1 03779 А1 высота каждого предыдущего кольца составляет 0,6-0,7 от радиальной высоты последующего кольца, а радиальная высота кольца, сопряженного с опорой, составляет 0,8-0,9 от радиальной высоты передней части опоры, при этом твердость промежуточных колец и их толщины возрастают в направлении к опоре, а твердость последнего кольца, сопряженного с опорой, не более твердости опоры, подвижная ограничивающая поверхность опоры выполнена конической с уменьшением конца в сторону уплотнения и кольцевое пространство между трущейся поверхностью манжеты и конической поверхностью опоры заполнено эластичным материалом уплотнения. Такое выполнение уплотнительной манжеты обеспечивает повышение долговечности путем снижения радиальных деформаций в уплотнении за счет более эффективного гашения в нем импульса давления и снижения активности абразивных частиц на трущейся поверхности опорной части манжеты. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 13037 Изобретение относится к объемному насосному машиностроению и может быть использовано в гидравлических поршневых машинах возвратно-поступательного движения, в частности в уплотнениях поршня или штока буровых насосов. Целью изобретения является повышение долговечности уплотнительной манжеты путем более эффективного га- 10 шения импульса давления, снижения активности абразивной прослойки на трущейся поверхности уплотнительной ман-. жеты. На чертеже изображена уплотнительная манжета поршня с разрезом. Уплотнительная манжета, например, сборного поршня бурового насоса включает в себя эластичное резиновое кольцевое уплотнение 1 с уплотняющей губой 2 в передней ее части. Ограничивающая цилиндрическая трущаяся поверхность 3 манжеты в установленном в насос поршне сопряжена с ответной деталью (с цилиндровой втулкой насоса). В опорной части манжеты размещена кольцевая опора .4, выполненная из более твердого и менее эластичного, чем резиновое уплотнение 1, материала, например иэ многослойного реэинотканевого пакета или из твердой резины с повышенным содержанием серы в ее составе. В опорной части уплотнения 1 на границе с опорой 4 размещены привулканизованные одновременно к уплотнению 1, опоре 4 и между собой промежуточные эластичные кольца 5,, 6 и 7 повьппенной по сравнению с уплотнением 1 твердостью. Повышенная твердость промежуточных колец 5 достигается использованием, например, твердой резины с повышенным содержанием серы в составе исходной резиновой смеси, причем содержание серы в различных промежуточных кольцах 5, 6 и 7 по направлению от первого кольца 5 к опорному 7 возрастает, чем достигается увеличение их твердости относительно друг друга. Применение промежуточных колец из резины повьш енной твердости исключает использование клеев, так как кольца из резины с повышенным содержанием серы хорошо привулканизовываются к основной резине уплотнения 1 и между собой, и прочность их связи су79 2 щественно возрастает (в 3-5 раз по сравнению с соединением через клей). Промежуточные кольца 5, 6 и 7 выполнены по цилиндрической ограничивающей,относительно неподвижной поверхности одинакового диаметра с аналогичной поверхностью 8 уплотнения 1 и опоры 4. Ограничивающая цилиндрическая относительно подвижная трущаяся поверхность 3 манжеты на протяжении от уплотняющей губы 2 до тыльной поверхности 9 опоры 4 выполнена из относительно мягкого эластичного материала уплотнения 1, например из резины, при этом относительно под— вижная ограничивающая поверхность 10 опоры 4 выполнена конической и совïàrает с относительно подвижной ограничивающей трущейся поверхностью 3 манжеты только у тыльной поверхности 9 опоры 4. Диаметр конической поверхности. 10 опоры 4 уменьшается в направлении к передней части манжеты. Угол е4 между образующей, лежащей на трущейся поверхности 3 манжеты, и образующей, лежащей на конической поверхности 10 опоры 4 сосС 9 тавляет 5-10 „, Промежуточные кольца 5, 6 и 7 имеют различную радиальную высоту (h) и осевую толщину (Ь). Радиальная высота (h) колец 5, 6 и 7 возрастает в направлении к опоре 4, при этом радиальная высота каждого предыдущего кольца (например, кольца 5 по отношению к кольцу 6 или кольца 6 по отношению к кольцу 7) со стороны первого кольца 5 составляет 0„6-0,7 от радиальной высоты последующего кольца (соответственно 6- или 7-го), а радиальная высота последнего (опорного) кольца 7 сос— тавляет 0,8-0,9 от радиальной высоты передней части опоры 4, I Поршень с уплотнительной манжетой работает следующим образом. При движении вперед (слева направо) осуществляется такт нагнетания, при этом абразивосодержащая рабочая жидкос ть (глинис тый буровой рас твор, содержащий абразивные частицы кварцевого песка твердостью 11001200 кгс/мм и др.) вытесняется l г поршнем под давлением (до 320 кгс/см и более) в нагнетательный трубопровод для промывки с-..вола бурящейся скважины. Импульс давления от нагнетаемой поршнем рабочей среды передается уплотнительной мантеже. и Снижение активности абразивных частиц снижает шероховатость поверхности ответной детали (зеркала втулки), так как интенсивный процесс изнашивания (процесс микрорезания) ее абразивными частицами заменяется не менее эффективный процесс полирования в связи с тем, что абразивные частицы слабо закрепляются в бо50 13037 воспринимается передней частью уплотнения 1 манжеты, при этом уплотнение 1 деформируется в радиальном направлении и уплотняет. неподвижное соединение манжеты по поверхности 8 и подвижное соединение манжеты с зеркалом цилиндровой втулки по поверхности 3. В связи с тем, что между уплотнением 1 и опорой 4, выполненной. из более твердого,чем рези- 10 новое уплотнение 1 материала, размещены промежуточные кольца 5, 6 и 7 из более твердого и менее эластичного материала, чем у уплотнения 1, жесткость этих колец выше и ра- 15 диальная деформация меньше, при этом импульс давления в манжете на участке расположения колец гасится более эффективно, в результате чего радиальная деформация уплотнения 1 íà 2р границе с опорой 4 значительно снижается. Это снижает износ уплотнения 1 и повышает долговечность манжеты. Кроме того, благодаря выполнению опоры 4 с конической поверхностью 25 10 мягкий эластичный материал уплотнения 1 располагается по всей трущейся поверхности 3 манжеты, причем в опорной части манжеты относительно мягкий эластичный материал распо-З0 лагается между конической поверхностью 10 опоры 4 и поверхностью 3 трения-манжеты в узкой щели клиновидного сечения. Благодаря такому расположению эластичного материала уплотнения 1 обеспечивается эффективное гашение импульса давления в теле манжеты, при этом абразивные частицы, попадающие иэ перекачиваемой абразивосодержащей рабочей среды íà 4р поверхность 3 трения манжеты, снижают свою абразивную активность, так как частицы при более низких нагрузках полностью внедряются в трущуюся поверхность 3 манжеты и передают от- 45 веткой детали (зеркалу втулки) более низкие нагрузки, в меньшей степени повреждая поверхность трения ответной детали и снижая ее износ. 79 4 лее мягком материале уплотнения 1, при этом вид закрепления частиц в поверхности манжеты и процесс тренияскольжения частиц заменяется на процесс трения — качения абразивных частиц (вследствие появившейся возможности у частиц поворачиваться в мягком материале уплотнения 1). В связи с этим снижается шероховатость зеркала втулки, что приводит к снижению износа уплотнения 1 поршня и повышению его долговечности, так как меньшей высоты микровыступы зеркала втулки в меньшей степени изнашивают трущуюся поверхность 3 манжеты. Формула изобретения 1. Уплотнительная манжета сборного поршня бурового насоса, включающая уплотнение, соединенное тыльной поверхностью с твердой и менее эластичной резинотканевой опорой, отличающаяся тем,что, с целью повышения долговечности манжеты путем снижения радиальных деформаций за счет гашения импульса давления, она снабжена промежуточными эластичными кольцами с твердостью выше твердости уплотнения, расположенными между опорой и уплотнением и соединенными с ними и между собой, причем радиальная высота каждого предыдущего промежуточного кольца составляет 0,6-0,7 от радиальной высоты последующего, радиальная высота кольца, сопряженного с опорой, составляет 0,8-0,9 отрадиальной высоты передней части опоры, а твердость промежуточных колец и их толщина увеличиваются в направлении к опоре и твердость промежуточного кольца, сопряженного с опорой, выполнена не более твердости опоры, при этом по одной из цилиндрических ограничивающих поверхностей промежуточные кольца совмещены с нерабочей поверхностью уплотнения. 2, Манжета по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что поверхность опоры со стороны трущейся поверхности манжеты выполнена конической с уменьшением конусности в сторону уплотнения, а пространство между трущейся поверхностью манжеты и конической поверхностью опоры заполнено уплотнением. 1303779 1О 73 б 5 1 2 Составитель И.Пащенко Редактор Л,Повхан Техред В. Кадар Корректор M.Ïîæo Заказ 1291/37 Тираж 812 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
