Уплотнительное устройство

 

Использование: для уплотнения штока, вала. Сущность изобретения: в корпусе расположены опорное кольцо и узел уплотнения в виде пакета чередующихся колец, охватывающих уплотнительный элемент и поджатых грундбуксой к опорному кольцу. Пакет состоит из нечетного количества колец. Каждое нечетное кольцо выполнено из полимерного материала с твердостью по Бринелю 20 70 МПа. Каждое четное кольцо выполнено из углеродонаполненного полиамида 66 с твердостью по Бриннеллю 160 250 МПа. Между грундбуксой и пакетом колец установлено прижимное кольцо. Все кольца установлены с натягом относительно корпуса и уплотняемого элемента. 4 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнительным устройствам для уплотнения штока, вала и т.д.

Известно уплотнительное устройство с кольцевым многослойным уплотнением и различной твердостью слоев [1] Уплотнение содержит пять последовательно расположенных слоев эластомерного материала. Первый внутренний слой выполнен из наиболее мягкого материала, а наружные четвертый и пятый слои из более твердого по сравнению с первым слоем материала. Второй и третий слои (промежуточные) выполнены из материала более твердого по сравнению с первым слоем, но более мягкого по сравнению с четвертым и пятым слоями.

В известном решении конструктивное выполнение уплотнителей не позволяет обеспечить равномерное распределение удельных контактных давлений по их контактируемым поверхностям и герметичность устройства в целом. Кроме того, возможно закусывание и выдавливание уплотнителей в зазор, что может привести к снижению герметизирующей способности устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является уплотнительное устройство, которое содержит корпус, опорное кольцо, узел уплотнения в виде пакета чередующихся эластичных металлических колец, установленных с зазором относительно корпуса и вала, и грундбуксу, в упомянутом зазоре размещен легкоплавкий уплотнитель [2] Такое уплотнительное устройство сложно в конструктивном выполнении (наличие легкоплавкого уплотнителя, эластичные кольца выполнены со скосами и пазами). Кроме того, возможна утечка легкоплавкого уплотнителя за счет отжатия эластичных колец при его температурном расширении или за счет адгезионного взаимодействия с подвижным валом, что может привести к снижению герметизирующей способности устройства.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение герметичности устройства при упрощении его конструкции.

Это достигается тем, что в уплотнительном устройстве, содержащем расположенные в корпусе опорное кольцо и узел уплотнения в виде пакета чередующихся колец, охватывающих уплотняемый элемент и поджатых грундбуксой к опорному кольцу, пакет состоит из нечетного количества колец, причем каждое нечетное кольцо выполнено из полимерного материала с твердостью по Бринеллю 20-70 МПа, а каждое четное кольцо выполнено из углеродонаполненного полиамида 66 с твердостью по Бринеллю 180-250 МПа, при этом между грундбуксой и пакетом колец установлено прижимное кольцо и все кольца установлены с натягом относительно корпуса и уплотняемого элемента (штока, вала и др.).

Для создания постоянного усилия поджатия узла уплотнения уплотнительное устройство может быть снабжено пружиной, установленной между прижимным кольцом и грундбуксой.

В качестве полимерного материала, из которого выполнены нечетные кольца, могут быть применены любые полимерные материалы с твердостью по Бринеллю 20-70 МПа, преимущественно полиолефины, главным образом полиэтилен высокого давления (ПЭВД) и полипропилен (ПП), фторированные полиолефины, главным образом фторопласт-40 ЛД, а также фторопласт-4, наполненный антифрикционными наполнителями.

В качестве антифрикционных наполнителей могут быть применены наполнители типа порошков металлов (никеля, меди и др.), дисульфида молибдена, нитрида бора.

Четные кольца выполнены из углеродонаполненного полиамида 66, характеризующегося не только повышенной твердостью, но и высокой прочностью.

Опорное и прижимное кольца также выполнены из углеродонаполненного полиамида 66.

Кольца из полимерных материалов в узле уплотнения могут быть выполнены любого профиля в радиальном сечении, предпочтительно >-образного.

На чертеже изображено уплотнительное устройство в разрезе.

Уплотнительное устройство содержит корпус 1 с цилиндрическим отверстием для уплотняемого элемента 2, опорное кольцо 3, узел уплотнения в виде нечетного количества чередующихся колец 4 и 5 из полимерных материалов, прижимное кольцо 6, поджимаемые пружиной 7 и грундбуксой 8. Чередующиеся кольца 4 и 5, опорное кольцо 3, прижимное кольцо 6 выполнены с натягом относительно корпуса 1 и уплотняемого элемента 2.

При подаче рабочей среды в корпус 1 уплотнительного устройства полимерный материал нечетных колец 4 за счет их пластичности заполняет все невыбранные микронеровности по всем контактируемым поверхностям с четными кольцами 5, опорным кольцом 3, прижимным кольцом 6, выполненными из углеродонаполненного полиамида 66, выполняющего роль "каркаса", благодаря чему обеспечивается герметичность уплотнительного устройства.

Последовательное чередование колец 4 и 5 из полимерных материалов в узле уплотнения с различной твердостью по Бринеллю 20-70 МПа и 180-250 МПа позволяет осуществить заполнение всех микронеровностей по их контактируемым поверхностям за счет пластичности полимерного материала колец 4 с меньшей твердостью (кольца 5 из полимерного материала с большой твердостью выполняют функции "каркаса"), тем самым обеспечить их номинальный поверхностный контакт и таким образом создать требуемую герметичность.

Кроме того, полимерный материал колец 4 с меньшей твердостью, попадая на контактируемые поверхности с корпусом 1 и уплотняемым элементом 2, заполняет все невыбранные микронеровности, обеспечивая, таким образом гарантированный натяг колец 4 и 5 в узле уплотнения и выполняя роль смазки уплотняемого элемента 2.

Опорное кольцо 3, прижимное кольцо 5 предохраняют узел уплотнения от его закусывания и выдавливания, являются направляющими и центрирующими уплотняемого элемента, уменьшают радиальное биение, исключают концентрацию тепла.

Пружина 7, установленная между прижимным кольцом 6 и грундбуксой 8, позволяет создать постоянное усилие поджатия пакета чередующихся колец 4 и 5 и тем самым обеспечить постоянное контактное давление по их контактируемым поверхностям и требуемую герметичность уплотнительного устройства в целом.

Узел уплотнения имеет блочное исполнение, благодаря чему упрощается сборка, а также ремонт устройства, который ограничивается заменой пакета колец.

Формула изобретения

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее расположенные в корпусе опорное кольцо и узел уплотнения в виде пакета чередующихся колец охватывающих уплотняемый элемент и поджатых грундбуксой к опорному кольцу, отличающееся тем, что пакет состоит из нечетного количества колец, причем каждое нечетное кольцо выполнено из полимерного материала с твердостью по Бринеллю 20-70 МПа, а каждое четкое кольцо выполнено из углеродонаполненного полиамида 66 с твердостью по Бринеллю 160-250 МПа, при этом между грундбуксой и пакетом колец установлено прижимное кольцо и все упомянутые кольца установлены с натягом относительно корпуса и уплотняемого элемента.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нечетные кольца выполнены из полиолефинов или фторированных полиолефинов.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что нечетные кольца выполнены из фторопласта-4, наполненного анитфрикционными наполнителями.

4. Устройство по пп. 1, 2 и 3, отличающееся тем, что опорное и прижимные кольца выполнены из углеродонаполненного полиамида 66.

5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что кольца выполнены в радиальном сечении 90-120^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1