Уплотнительная манжета

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалнстическик

Республик (ii)819466 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05.75 (21) 2131345/25-08 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

F 16 т 15/52

Гооударстаеиный комитет

СССР (53) УДК 621.512 (088.8) Опубликовано 07.04.81. Бюллетень № 13 ио деиам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 17.04.81 (54) УП,ЛОТНИТЕ,ЛЬНАЯ МАНЖЕТА

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно компрессорному, и может быть использовано для уплотнения полостей высокого и сверхвысокого давлений газов и жидкостей в условиях возвратно-поступательного или вращательного движения сопрягаемых деталей, в том числе с большими скоростями и удельными давлениями.

Известны конструкции уплотнений 1), имеющие уплотняющий поясок не по прямой линии охватываемого периметра, а по волнистой, что увеличивает площадь контактной поверхности, но исключает компенсацию износа в процессе уплотнения. Такое уплотйение является очень жестким и поэтому очень чувствительным к перекосу осей сопрягаемых поверхностей.

Известные конструкции уплотнений обусловливают работу контактирующих поверхностей вала и уплотнения в области высоких удельных давлений без обеспечения необходимых для таких условий трения скольжения смазочных слоев, что приводит к интенсивному изнашиванию деталей.

Известна также уплотнительная манжета (2),в которой уплотнительный элемент образован внешними и внутренними цилиндрическими деталями, связанными мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами. Ввиду жесткости конструкции его изготавливают из эластичных материалов и поэтому он не пригоден для уплотнения высоких и сверхвысоких давлений.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что на внутреннем цилиндрическом элементе и

1о мембранной перемычке выполнены чередующиеся пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхностях, причем мембрана выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды.

С целью расширения диапазона применения на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы; с целью увеличения срока службы пазы на цилиндрических поверхностях выполнены под углом к образующей; с целью обеспечения гидродинамического режима трения скоЛьжения в уплотняемом сопряжении каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осевого сечения; для уменьшения жесткости

8!9466

55 конструкции без уменьшения при этом до недопустимо малых величин толщины уплотняющей кромки пазы выполнены с изменяющейся по длине паза площадью сечения, обеспечивающей изменение периметра уплотнения и компенсацию износа; для предохранения конусной сильфонной части уплотнения от неравномерных и черезмерных деформаций при сверхвысоких давлениях уплотняемой среды в пазах размещены усили.вающие вставки, соответствующие размеру и форме впадины; для обеспечения работы уплотнения в узлах без жидкой смазки упомянутые выше вставки выполнены из твердых или упругих материалов, обладающих смазывающими свойствами, обеспечивающих одновременное граничное трение скольжения.

На фиг. представлен вариант конструкции уплотнительной манжеты; на фиг. 2— вид в плане фиг. 1; на фиг. 3 — конструкция манжеты с ребрами и пазами рабочей части, расположенными под углом к образующей (к радиусу); на фиг. 4 — вид в плане фиг. 3; на фиг. 5 — конструкция манжеты с пазами на внешнем цилиндрическом элементе при наклоне каждого паза относительно смежной с ним плоскости осевого сечения; на фиг. 6 — вид в плане фиг. Б; на фиг. 7 — вид по стрелке А фиг. 6; на фиг. 8 — вид по стрелке В фиг. 6; на фиг. 9— вариант конструкции манжеты с изменяющейся вдоль образующей конуса шириной паза; на фиг. 10 — вид в плане фиг. 9; на фиг. 11 — вариант монтажа уплотнительной манжеты в узел уплотнения.

Уплотнительная манжета состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндрических уплотнительных элементов, связанных мембранной перемычкой 3 с кольцевыми гофрами. Перемычка 3 выполнена конической с напр,-влением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды. На внутреннем цилиндрическом элементе 2 выполнены чередующиеся пазы 5 и 6, открытые на торцовых и цилиндрических поверхностях.

В уплотнительной манжете, изображенной на фиг. 3 и 4, пазы расположены под углом а к радиусу или по касательной к образующей уплотняемой поверхности, что позволяет обеспечить на достаточно больших скоростях гидродинамический режим трения скольжения в уплотняемом сопряжении (исключить металлический контакт деталей) за счет гидродинамического нагнетания смазочной жидкости в зону трения при вращательном движении. Пазы при необходимости могут быть прямолинейными, криволинейными и с изменяющимся по длине сечением. Кольцевой гофр 4 позволяет при меньшем радиальном габарите мембранной части уплотнения увеличить осевую деформацию этого участка уплотнения, а зна5

25 зо

4О

45 чит увеличить и компенсацию износа за счет осевой деформации.

В уплотнительной манжете, изображенной на фиг. 5 — 8, пазы 5 и 6 выполнены и на внешнем цилиндрическом элементе 1.

Здесь уплотнительная манжета имеет винтовое или под углом ф относительно смежной с ним плоскости осевого сечения расположение пазов 5 и 6, что обеспечивает более длительный периодический контакт рабочих поверхностей сопряжения со смазкой, уменьшая теплообразование в зоне трения и улучшая теплоотвод; делает возожным при таком расположении пазов и впадин обеспечить гидродинамический режим трения скольжения в уплотняемом сопряжении. На фиг. 9 и 10 представлен вариант манжеты с уменьшенной жесткостью за счет изменяющейся по длине паза площади сечения. Это дает возможность использовать конструкцию уплотнения и на очень малых давлениях, не уменьшая при этом до недопустимо малых величин толщину уплотняющей кромки уплотнения. Уплотняющая кромка в этом случае может иметь любую необходимую толщину за счет .того, что паз в конусной части уплотнения выходит на очень тонкий радиальный разрез, обеспечивающий изменение периметра уплотнения и компенсацию износа.

Для уплотнЕния высоких и сверхвысоких давлений заявляемая конструкция элемента уплотнения может собираться в пакеты.

Вариант монтажа заявляемой манжеты в узле уплотнения представлен на фиг. 11.

Для уменьшения деформаций и предохранения от разрушения конусной с пазами части уплотнения при высоких давлениях в пазы со стороны низкого давления встав.ляют вставки, соответствующие размерам и форме паза и препятствующие черезмерной деформации. Эти вставки могут быть выполнены из твердых самосмазывающихся материалов (типа сухой смазки) и обеспечивать одновременно граничное трение скольжения в конструкциях узлов, где отсутствует жидкая смазка.

Манжета может быть выполнена как из металлов для высоких и сверхвысоких давлений, так и из пластиков для средних и низких давлений.

Работает манжета следующим образом.

Под действием давления уплотняемой среды перемычка 3 перемещается в пределах упругих деформаций вдоль, оси, увлекая за собой внутренний элемент 2 и обеспечивая его деформацию в радиальном направлении.

При этом перемычка 3 под действием уплотняемого давления и вследствие своей деформации совершает радиальные перемещения, уменьшая охватывающий периметр детали в зоне уплотняемого сопряжения. Имеющие при этом место незначительные изменения формы контактирующей поверхности

819466

5 ликвидируются в процессе приработки уплотнения.

При необходимости иметь предварительный натяг манжету обрабатывают в сдеформированном состоянии на тот диаметр, который необходим с учетом натяга. Пазы манжеты взаимодействуют с жидкой смазкой соответственно как лопасти и полости лопастного насоса. С учетом требуемого гидродинамического эффекта выбирают форму и размеры пазов и впадин, а также их расположение вдоль радиуса.

Управляя жесткостью перемычки 3, можно регулировать контактные давления на трущихся поверхностях и поддерживать их в пределах допустимых норм даже при самых высоких уплотняемых давлениях. Манжета ввиду возможности самоустанавливаться по уплотняемой поверхности за счет имеющейся упругости способна уплотнять не только цилиндрические, но и плоские поверхности, поверхности других форм, в том числе и поверхности с большими отклонениями от формы.

Манжета позволяет повысить надежность работы уплотняемого узла за счет обеспечения в условиях любых уплотняемых давлений допустимых величин контактных давлений на трущихся поверхностях уплотняем ых деталей, улучшения режима смазки, в том числе путем организации гидродинамического режима трения скольжения, за счет уменьшения теплообразования в контактной зоне и улучшения теплоотвода из зоны трения с помощью гофрированной контактной поверхности.

Манжета способна в значительных размерах компенсировать износ по уплотняемому периметру и таким образом увеличить долговечность работы узла уплотнения.

Формула изобретения

1. Уплотнительная манжета, состоящая из внешнего и внутреннего цилиндрических

6 уплотнительных элементов, связанных мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами,,отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, на внутреннем цилиндрическом элементе и мембранной перемычке выполнены чередующиеся пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхностях, причем мембрана выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды.

2. Манжета по пп. 1, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона применения, на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы.

3. Манжета по пп. 1 и 2, отлнчающаяся тем, что, с целью увеличения срок:; службы, пазы на цилиндрических поверхностях выполнены под углом к образующей.

4. Манжета по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осеВого сечения.

5. Манжета по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что пазы выполнены с изменяющейся по длине паза площадью сечения.

6. Манжета по пп. 1 — 2, отличающаяся тем, что, с целью расширения пределов применения, в пазах размещены усиливающие вставки.

7. Манжета по пп. 6, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы при работе в несмазывающих средах, усиливаю30 щие вставки выполнены из материалов, обладающих смазывающими свойствами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3449021, кл. 308 — 3,5, опублик. 969.

2. Патент США № 2781208, кл. 277 — 212, опублик. 1957 (прототип).

819466

Составитель А. Бажал

Редактор Б. Федотов Техред А. Бойкас Корректор Н. Стец

Заказ 1323/11 Тираж 1006 Подписое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4