Уплотнение подвижных и неподвижных соединений

Изобретение относится к устройствам для уплотнения различных узлов и деталей подвижных и неподвижных соединений, в том числе находящихся под давлением газов или жидкостей. Уплотнение подвижных и неподвижных соединений состоит из уплотняющего элемента, уплотняемой пары и нажимных элементов. Уплотняющий элемент выполнен в поперечном сечении в форме овала, большая ось которого в свободном состоянии наклонена по отношению к оси уплотняемой пары, а нажимные поверхности нажимных элементов выполнены овальными, большие оси которых наклонены в ту же сторону, что и большая ось овала, под углом, превышающим угол наклона последней. Изобретения повышает долговечность и надежность работы устройств. 3 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для уплотнения различных узлов и деталей подвижных и неподвижных соединений, в том числе находящихся под давлением газов или жидкостей, и может найти применение в газо- и гидроаппаратуре, трубопроводной арматуре, машинах и аппаратах, работающих под давлением.

Известны уплотнительные устройства, например шевронные многорядные уплотнения для гидравлических устройств, в которых шток или плунжер уплотняется набором шевронных манжет через опорное и нажимное кольца и втулки (см. В.И.Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя, т.3, изд. 7, «Машиностроение», Москва, 1992, с.227-282, рис.36).

Недостатком этих уплотнений является сложность конструкции манжет, трудоемкость их монтажа и демонтажа, а также необходимость постоянного контроля за их работой, так как они не обладают способностью самоуплотнения от давления уплотняемой среды.

За прототип взято уплотнение шпинделей вентилей, имеющих винтовое, то есть возвратно-поступательное и вращательное движение, и состоящих из крышки, шпинделя, набивки, нажимной втулки и накидной гайки (см. В.И.Анурьев. Справочник конструктора-машиностроителя, т.3, изд.7, «Машиностроение», Москва, 1992, стр.316, рис.51). Недостатком этих устройств, как и предыдущих, также является сложность набивки, ее монтажа и демонтажа, а также необходимость постоянного контроля за работой уплотнения.

Техническим результатом изобретения является упрощение уплотняющего элемента, повышение надежности работы уплотнения, упрощение монтажа и демонтажа уплотняющего элемента.

Этот результат достигается за счет того, что уплотнение состоит из уплотняемой пары, уплотняющего элемента и нажимных элементов.

Новизна заключается в том, что уплотняющий элемент выполнен в поперечном сечении в форме овала, большая ось которого в свободном состоянии наклонена по отношению к оси уплотняемой пары, а нажимные поверхности нажимных элементов выполнены овальными, большие оси которых наклонены в ту же сторону, что и большая ось овала, под углом, превышающим угол наклона последней.

На фиг.1 прилагаемых чертежей изображено уплотнение в сборе в рабочем положении.

На фиг.2 - уплотняющий элемент в свободном состоянии.

На фиг.3 - уплотнение в сборе перед затяжкой накидной гайки.

Предлагаемое уплотнение (фиг.1) состоит из уплотняемой пары, т.е. корпуса (цилиндра, крышки) 1 и штока (поршня, шпинделя) 3, нажимной втулки 2, накидной гайки 4 и уплотняющего элемента 5.

Уплотняющий элемент 5 выполнен из упругого эластичного материала, типа резины, и имеет в поперечном сечении форму овала (фиг.2), большая ось 6 которого в свободном состоянии наклонена под углом α к оси уплотнения вершиной 7 навстречу давлению «Р» уплотняемой среды. Нажимная поверхность 8 корпуса 1 и нажимная поверхность 9 нажимной втулки 2 также выполнены в форме овалов, большие оси 10 которых наклонены в ту же сторону под углом к оси уплотнения, превышающим угол α на 10° и более.

Вместо выполненной за одно целое овальной нажимной поверхности 8 в корпусе может быть установлена втулка с соответствующим профилем поверхности.

Вместо накидной гайки могут быть другие варианты крепления, например фланец, затягиваемый гайками и пр.

Сборка уплотнения.

В корпусе 1 (фиг.3) устанавливается свободно уплотняющий элемент 5 меньшим диаметром к овальной нажимной поверхности 8. Сверху устанавливается нажимная втулка 2, которая затягивается накидной гайкой 4 (фиг.1). При этом овальные нажимные поверхности 8 и 9 сближаются, нажимают на овал уплотняющего элемента 5 и поворачивают его в сторону увеличения угла α большой оси 6 овала до тех пор, пока уплотняющий элемент не упрется своими поверхностями в шток 3 и корпус 1. После чего уплотнение станет герметичным. При износе уплотняющего элемента достаточно подтянуть накидную гайку 4 и за счет дальнейшего поворота овала уплотняющего элемента герметичность уплотнения восстановится.

Работа уплотнения.

При работе уплотнения на уплотняющий элемент воздействует давление «Р» уплотняемой среды через зазор между штоком и корпусом, которое создает силу, направленную на дальнейший поворот овала уплотняющего элемента, увеличивая степень герметизации уплотнения. Таким образом осуществляется самоуплотнение. При снятии давления эффект самоуплотнения автоматически исчезает.

При демонтаже уплотнения вывинчивается накидная гайка 4, осевое давление на нажимную втулку 2 и на уплотняющий элемент 5 снимается, овал поворачивается обратно в свободное состояние. При этом наружный диаметр уплотняющего элемента уменьшается, а внутренний - увеличивается, и он свободно извлекается из посадочного отверстия корпуса 1.

Предлагаемое уплотнение (фиг.1) может быть применено для уплотнения цилиндров, шпинделей, вентилей, штоков, поршней и прочих аналогичных устройств. Предлагаемое уплотнение было испытано на стенде для гидравлического испытания крупногабаритных емкостей и показало высокую надежность в работе. Затраты на монтаж и демонтаж снизились в несколько раз.

В целом предлагаемое изобретение универсально и может быть использовано в самых разнообразных технических устройствах, где необходимо предотвратить утечку газа или жидкости.

Уплотнение подвижных и неподвижных соединений, состоящее из уплотняющего элемента, уплотняемой пары и нажимных элементов, отличающееся тем, что уплотняющий элемент выполнен в поперечном сечении в форме овала, большая ось которого в свободном состоянии наклонена по отношению к оси уплотняемой пары, а нажимные поверхности нажимных элементов выполнены овальными, большие оси которых наклонены в ту же сторону, что и большая ось овала, под углом, превышающим угол наклона последней.