Способ контактного уплотнения и устройство для его осуществления (его варианты)

 

OIl HCAHMK „)87?182

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву — (22) Заявлено 28.02.80 (21) 2885548/25-08 (5l ). М. Кл.а с присоединением заявки №вЂ”

F !6 1 15/18

Государственнын кюмятет (23) Приоритет— (53) УДК 62-762. .642 (088. 8) .

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень № 40

Il0 делам наобретеннй н отнрытий

Дата опубликования описания 05.11.81 (72) Авторы изобретения

Е. Г. Мясковский и Б. С. Никанюк (7l) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (54) СПОСОБ КОНТАКТНОГО УПЛОТНЕНИЯ И УСТРОИСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) 1

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к способам герметизации и уплотнительным устройствам контактного типа, и может быть использовано в общем, химическом и нефтяном машиностроении, а также в других отраслях промышленности, например, при бурении к эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известен способ контактного уплотнения . зазора между двумя деталями, при кото ром сжимают расположенную между этими деталями набивку и создают тем самым радиальное усилие на уплотняемые поверхности этих деталей.

Недостаток способа заключается в не-. равномерности усилия прижатия набивки к уплотняемым поверхностям, в результате чего активный участок работы набивки приходится на ту ее часть, которая расположена недалеко от нажимного элемента. Активный участок составляет только часть общей длины набивки, которая в связи с этим используется неполностью, Известно контактное уплотняющее устройство, в котором для повышения равномерности распределения удельных давлений по длине набивки последняя располагается в конической расточке уплотняемой летали (1J

Такое устройство несколько улучшает работу набивки, но не решает проблемы, поскольку не обеспечивает достаточно плотного контакта всех участков набивки с соответствующими участками уилотнитсльных поверхностей.

Цель изобретения — повышение герметичности и долговечности уплотнении путем более равномерного распределения эиюры удельных давлений на уплотняемых поверх-, ностях.

Поставленная цель достигается тем, что при сжатии набивки в контакт с уилотиясмыми поверхностями деталей вводят сначала самый далекий от нажимного элемента учасl5 ток набивки, после чего последовательно вводят в контакт все последукнцие ее участки.

Это позволяет активно исиользова гь всю длйну набивки, в результате чего повышается долговечность и герметичность уплотнения..

Последовательное введение в работу ,всех участков набивки может осуицствляться различными способами: за счет выбора

877182 ее формы и (или) формы зазора между де талями, за счет использования в качестве материала с переменной жесткостью или упругостью, за счет расположенных в теле набивки управляющих ее деформацией.устройств.

При этом все эти способы могут использоваться как порознь, так и в различных сочетаниях.

На фиг. I показано контактное уплотняющее устройство, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет формы набивки и сальниковой коробки, а именно путем образования зазора между набивкой и деталями, переменного по длине и увеличивающегося в сторону нажимного элемента; на фиг. 2— набивка в виде втулки .с волнистой уплотняющей поверхностью, имеющей переменную жесткость по длине, достигаемую за счет переменной по высоте и шагу волнистости; на фиг. 3 — контактное уплотняющее устройство, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет переменной жесткости материала набивки; на фиг. 4 — набивка уплотняющего устройства, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет расположения внутри ее устройства, управляющего ее деформацией при сжатии; на фйг. 5 — уплотнительное устройство для пакеровки зазора в межтрубном пространстве буровой скважины, Одним из устройств для осуществления предлагаемого способа является контактное уплотняющее устройство с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений по длине набивки. В этом устройстве для повышения долговечности и герметичности упомянутое средство образовано путем размещения набивки с переменными по ее длине зазорами по отношению к одной и (или) другой детали, увеличивающимися в сторону нажимного элемента.

Устройство состоит из расположенной в корпусной детали 1 набивки 2, выполненной в виде эластичной втулки с коническими поверхностями, образующими с внутренней расточкой корпусной детали 1 и с валом 3 конусообразные зазоры 4 и 5. Набивка 2. поджимается в аксиальном направлении нажимным элементом 6. При сжатий нажимным элементом она укорачивается в аксиальном направлении и увеличивает свой размер в радиальном, При этом давление нажимного элемента передается на всю набивку(а не только на ее прилежащие к нажимному элементу участки, как это имеет место в известных конструкциях, где дальнейшей передаче усилия на всю набивку препятствует сжатие ее передних участков

55 лотняемыми деталями выполняется переменным только на части длины уплотнительного элемента.

Другим. устройством для осуществления предлагаемого способа„является контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, в котором для повышения герметичности и долговечности набивка выполнена из материала,с переменной по ее длине упругостью, увеличивающейся в сторону нажимного элемента.

Устройство состоит из тех же элементов, но только набивка 15 в нем выполнена из материала, жесткость которого увеличии возникающая в связи с этим сила трения).

Благодаря этому все участки начинают утолщаться, при этом первым вступает в контакт с уплотняемыми поверхностями наибопее удаленный от нажимного элемента участок. Дальнейшее аксиальное давление на набивку приводит к тому, что переменный nq ее длине зазор выбирается и постепенно все участки набивки приходят в соприкосновение в уплотняемыми поверхнос10 тями.

П ри таком исполнении обеспечивается более равномерное поджатие всех участков набивки к уплотняемым поверхностям и связанное с этим более равномерное распределение эпюры удельных давлений. Образующие переменный зазор уплотнительные поверхности набивки и (или) корпуса и вала не обязательно должны быть коническими, они- могут быть и криволинейными, например волнистыми, с переменной вели20 чиной шага и амплитуды гофр 7. В этом случае удаленный от нажимного элемента 6 участок набивки оказывается более мягким и в первую очередь вступает в контакт с уплотняемыми поверхностями корпуса и вала. При дальнейшем аксиальном сжатии г5 набивки. вступают в контакт последующие участки до тех пор, пока вся набивка не будет равномерно прижата к уплотняемым поверхностям.

Пространство между расположенными в

Эо скважине трубами 8 и 9 пакетируется уплотнительным элементом 10, который расположен между буртиком !1 трубы 8 и нажимным элементом 12. Зазор 13 между трубой 8 и уплотнительным элементом, а также зазор 14 между трубой 9 и уплотнительным элементом выполнен увеличивающимся в сторону нажимного элемента 12. При этом для обеспечения начальной фиксации уплотнительного элемента 10 .на трубе 8 небольшой участок его поверхности может . быть выполнен цилиндрическим, т. е. зазор между уплотнительиым элементом и уп877182 вается в сторону нажимного элемента. Для усиления эффекта повышения равномерности распределения эпюры удельных давлений набивка, как и в первом устройстве выполнена конической для создания переменного зазора по ее длине (в принципе необязательно, возможна. и цилиндрическая форма). Важно только, чтобы она вставлялась в корпусную деталь с небольшим зазором. В этом случае по мере аксиального сжатия набивки нажимным элементом в первую очередь будут разжиматься в радиальном направлении более мягкие участки набивки, т. е. те, которые удалены от нажимного элемента. При дальнейшем аксиальном сжатии набивки в контакт будут входить последовательно все новые и новые участки, пока вся набивка не окажется равномерно поджатой к уплотняемым поверхностям корпусной детали и вала.

Еще одним устройством для осуществления предлагаемого способа является контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, в котором упомянутое средство выполнено в виде размещенного в теле набивки устройства, управляющего ее деформацией под действием наЖ и м ного элемента.

Внутри набивки расположено устройство, управляющее ее деформацией под действием нажимного элемента. Устройство выполнено в виде армирующего элемента, представляющего собой сильфон 1б с гофрами переменной жесткости, достигаемой в данном случае за счет переменной высоты и шага волны. При аксиальном сжатии набивки наиболее удаленный от нажимного элемента участок сильфона 16 ввиду своей меньшей жесткости начинает деформироваться в первую очередь и обеспечивает первоначальный контакт набивки с уплотняемыми поверхностями корпусной детали и вала.

По мере дальнейшего аксиального сжатия набивки в контакт вступают все новые и новые участки набивки, пока вся она не окажется равномерно поджатой к уплотняемым поверхностям вала и корпусной детали.

Предлагаемые способ и устройства для его осуществления позволяют существенно повысить долговечность и герметичность за счет обеспечения равномерного распределения эпюры удельных, давлений, что позволяет, в свою очередь, при прочих равных условиях сократить габариты оборудования и соответственно удешевить его изготовление. Наиболее эффективно применение способа в уплотнениях неподвижного соединения, а также в соединениях с небольшой скоростью относительного перемещения уп. лотняемых деталей.

Формула изобретения

I. Способ контактного уплотнения зазора между двумя деталями, при котором сжимают расположенную между этими деталями набивку и создают тем самым радиальное усилие на уплотняемых поверхностях этих деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности путем более равномерного распределения эпюры удельных давлений, при сжатии набивки в контакт с уплотняемыми

IS поверхностями деталей вводят сначала самый далекий от нажимного элемента учас- ток набивки, после чего последовательно вводят в контакт все последующие ее участки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет выбора. ее формы и (или) формы зазора между деталями. дю 3. Способ по пп. I и 2, отличающийся тем, что последовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет переменной жесткости материала, из которого изготовлена набивка.

30 4. Способ по пп. 1 — 3, отличающийся тем, что последовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет расположенных в теле набивки управляющих ее деформацией устройств.

5. Контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой н со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые

40 поверхности деталей по ее длине; отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности, упомянутое средство образовано путем размещения набивки с переменными по ее длине зазорами по отношению к одной и (или) другой деталям, увеличивающимися в сторону нажимного элемента.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что зазоры между набивкой и уплот1 няемыми деталями выполнены переменныS0 ми только на части длины набивки.

7. Контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности

877182 и долговечности, набивка выполнена из ма териала с переменной по ее длине упру гостью, увеличивающейся в сторону нажим ного элемента.

8. Контактное уплотняющее устройство,, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и cQ средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, отличающееся тем, что, с цельЮ повыщения герметичности и долговечности, упомянутое средство выполнено в виде размещенного в теле набивки устройства, управляющего ее де8 . формацией под действием нажимного элемента.

9. Устройство по и. 8, отличающееся тем, что управляющее деформацией набивки устройство выполнено в виде армирующего элемента, с переменкой по его длине жесткостью,.увеличивающейся в сторону нажимного элемента.

l0. Устройство по и. 9, отличающееся тем, что изменение жесткости армнрующе)g го элемента осуществлено за счет изменения формы и (или) частоты расположения составляющих его частей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I Патент США № 3223425, кл. 277 — 115, опублик. 1965.

Составитель Г, Бутома

Редактор H. Безродная Техред А. Войкас Корректор А. Ференц

Заказ 9566 56 Тираж 009 Подписное

ВЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н, о1крытий

1 l 3035. Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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