Уплотнение неподвижного соединения

 

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям неподвижных соединений, герметизирующим замкнутые объемы. Цель изобретения - повышение надежности и расширение допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизирующих средах. В устройство введены уплотнительные элементы, работоспособные при различных температурах .Уплотнение состоит из основного тороидального герметизирующего кольца 1, выполненного из резины на основе фторкаучука, установленного в проточке 2, фторопластовой защитной шайбы 3. Между шайбой 3 и кольцом 1 размещено дополнительное герметизирующее тороидальное кольцо 4 из резины на основе нитрильного каучука в контакте с шайбой 3 и уплотнительный элемент , выполненный из полимерного материала . Кольца 14,уплотнительный элемент 5 и шайба 3 контактируют с поверхностями деталей 6,7 перекрывая зазор 8 между ними . Для низких температур (до -70°С) герметизатором является элемент 5, для температур до температуры стеклования элемента 4, герметизаторами являются кольца 4 и элемент 5, для температур выше температуры стеклования кольца 1, герметизаторами являются элемент 5 и кольца 1,4. 1 з.п.ф-лы, 3 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1733782 Al (я)ю F 16 J 15/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И (21) 4760711/29 (22) 25,05,90 (46) 15.05.92.Бюл. М 18 (71) Н ауч но-исследовательский институт эластомерных материалов и изделий (72) Г.М.Кукин, И.М.Домчишин и М.И.Штительман (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР N

1569462, кл. F 16 J 15/02, 1990, (54) УПЛОТНЕНИЕ НЕПОДВИЖНОГО СОЕДИНЕНИЯ (57) Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям неподвижных соединений, герметизирующим замкнутые объемы, Цель изобретения — повышение надежности и расширение допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизирующих средах. В устройство введены уплотнительные элементы, Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям неподвижных соединений, герметизирующим замкнутые объемы машин и агрегатов с агрессивными рабочими средами, находящимися под высоким избыточным давлением, Целью изобретения является повышение надежности и расширение допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизируемых средах путем использования материалов с различными теплофизическими свойствами.

На фиг.1 показано уплотнение, разрез; на фиг.2 — то же, в момент нагружения его давлением уплотняемой среды; на фиг,3 — то работоспособные при различных температурах, Уплотнение состоит из основного тороидального герметизирующего кольца 1, выполненного из резины на основе фторкаучука, установленного в проточке 2, фторопластовой защитной шайбы 3. Между шайбой

3 и кольцом 1 размещено дополнительное герметизирующее тороидальное кольцо 4 из резины на основе нитрильного каучука в контакте с шайбой 3 и уплотнительный элемент, выполненный из полимерного материала, Кольца 14,уплотнительный элемент 5 и шайба 3 контактируют с поверхностями деталей 6,7 перекрывая зазор 8 между ними. Для низких температур (до -70 С) герметизатором является элемент 5, для температур до температуры стеклования элемента 4, герметизаторами являются кольца 4 и элемент 5, для температур выше температуры стеклования кольца 1, герметизаторами являются элемент 5 и кольца

1,4, 1 з.п,ф-лы, 3 ил, же, при температуре, ниже температуры стеклования резины тороидального кольца, Уплотнение неподвижных соединений состоит из тороидального герметизирующего кольца 1, выполненного из теплоагрессивостойкой резины на основе фторкаучука, установленного в кольцевой проточке 2 с поджатием и со стороны высокого давления, фторопластовой защитной шайбы 3, расположенной в проточке 2 со стороны низкого давления, Между шайбой 3 и кольцом 1 в проточке 2 размещены уплотнительный элемент в виде тороидального кольца 4 из резины в контакт» с защитной шайбой и уплотнительный элемент, выполненный из полимерного материала, пластичного во

1733782

55 всем температурном диапазоне эксплуатации и инертного по отношению к материалам сопряженных деталей 6 и 7 и колец 1 и

Герметизирующие кольца 1,4 уплотнительный элемент 5 и фторопластовая шайба

3 контактируют с поверхностями уплотнительных деталей 6 и 7, перекрывая зазор 8 между ними, который в зоне проточки 2 имеет величину д .

Объем уплотнительного элемента 5 выбирается в интервале 0,3-0,7 D д,. где D — средний диаметр тороидальных колец; д — величина зазора между сопрягаемыми деталями в зоне кольцевой проточки.

Уплотнение работает следующим образом.

Перед соединением деталей 6 и 7 крепежными элементами в кольцевую проточку

2 устанавливают когьцо 1 со стороны высокого давления среды и шайбу 3 со стороны низкого давления, а между ними располагают кольцо 4 и уплотнительный элемент 5, изготовленный, например, шприцеванием, При подаче среды под давлением Р8, среда воздействует на кольцо 1, которое перемещается в осевом направлении под действием осевой силы, пропорциональной произведению давления на площадь поперечного сечения зазора 8 между деталями 6 и 7 в зоне проточки 2, как показано на фиг,2, и создает давление на пластичный уплотнительный элемент 5 и. кольцо 4, при этом элемент 5 в результате своей высокой пластичности заполняет see макро-и микродефекты уплотняемых поверхностей деталей 6 и 7, в том числе в зоне их контакта с ответными поверхностями тороидальных колец 1 и 4, обеспечивая при этом полное перекрытие микроканалов в зоне контакта и высокую герметичность по всем контактным поверхностям уплотнения, При высоких температурах среды порядка 200-250 С основным герметизатором является герметизирующее кольцо 1, выполненное из резины на основе теплоагрессивостойкого каучука. При низких температурах, когда кольца 1 и 4 застеклованы, происходит утечка среды через его контактную поверхность кольца 1 с деталями 6 и 7, основным герметизатором является пластичный уплотнительный элемент 5, поджимаемый через кольцо 1, уплотняемой средой, при этом агрессивные среды при низких температурах не оказывают разрушающего воздействия на уплотнительный элемент 5.

В том случае, когда кольцо 4 не застекловано, оно является дополнительным герметизатором к элементу 5, что повышает надежность уплотнения, Схема механизма работы уплотнения в этом случае показана на фиг.З, где застеклованное кольцо 1 под действием высокого давления среды Рв непосредственно действует на незастеклованное кольцо 4, деформируя его в осевом направлении по диаметру вращения центра круга D, при этом кольцо 4 деформируется в радиальном направлении и выталкивает в зону контакта застекленного кольца 1 с деталями 6 и 7 пластичный элемент 5, что перекрывает макро-и микроканалы в зоне контакта застеклованного кольца 1 с деталями 6 и 7, предотвращая контактную негерметичность.

При высоких температурах (порядка

250 С), когда возможно из-за температурного расширения фторопластовой шайбы 3 появление зазора, кольцо 4 предотвращает вытеснение пластичного элемента 5 в зазор и таким образом основное герметизирующее кольцо 1 позволяет обеспечивать высокую надежность герметизации при высоких температурах, при этом функцию герметизации выполняют все три герметизирующих элемента.

Таким образам, для низких температур (до -70 С) герметизатором является элемент

5, для температур до температуры стеклования кольца 4, герметизаторами являются кольцо 4, элемент 5, для температур выше температуры стеклования кольца 1, герметизаторами являются элемент 5 и кольца

1,4.

Формула изобретения

1. Уплотнение неподвижного соединения, содержащее размещенные в кольцевой проточке одной из сопрягаемых деталей основное тороидальное герметизирующее кольцо из резины, установленное со стороHbl уплотняемой полости с герметизируемой средой, находящейся под высоким избыточным давлением, защитную шайбу из фторопласта, установленную со стороны низкого давления и уплотнительный элемент, контактирующий с тороидальным кольцом и сопрягаемыми деталями и выполненный из полимерного материала, пластичного во всем температурном диапазоне эксплуатации и инертного по отношению к соприкасающимся с ним деталям конструкции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения допустимого диапазона эксплуатационных условий по температуре при работе в агрессивных герметизируемых средах, оно снабжено дополнительным герметизирую1733782

Фиг.7

Виа.2 щим тороидальным кольцом, размещенным в кольцевой проточке между защитной шайбой и уплотнительным элементом из полимерного материала, а обьем . последнего 5 выбран в интервале 0,3-0,7 Од, где D— г средний диаметр тороидальных колец; д— величина зазора между сопрягаемыми деталями в зоне кольцевой проточки, при этом дополнительное тороидальное кольцо вы- 10 полнено из резины, температура стеклования которой ниже температуры стеклования резины тороидального кольца, расположенного со стороны уплотняемой полости.

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью обеспечения работоспособности уплотнения в температурном диапазоне(250К-70) С при работе в условиях высокого давления до 40 МПа в агрессивных герметизируемых средах, основное тороидальное кольцо выполнено из резины на основе фторкаучука, дополнительное тороидальное кольцо выполнено из резины на основе нитрильного каучука, а уплотнительный элемент выполнен из силоксанового каучука.

1733782 диг.3

Составитель А.Фролов

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Л,Бескид

Редактор М.Васильева

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1655 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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