Сальниковое уплотнение из фторопласта для компрессора

 

Социалистических

„,)929935

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 29.10.80 (21) 2997735/25-08 (51) М. Кл. с присоединением заявки _#_ —

F I6 J 15/18

Гесудлрстванный кюмнтет (23) Приоритет—

СССР па делан нзобретеннй н нткрытий

Опубликовано 23.05.82. Бюллетень Мо 19

Дата опубликования описания 28.05.82 (53) УДК 62-762 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Зверев, А. А. Мещеряков и В. В. Крупин

Сибирский государственный институт по проектированию шахт, разрезов и обогатительных фабрик «Сибгип1 ошахт» (71) Заявитель (54) САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ИЗ ФТОРОПЛАСТА

ДЛЯ КОМПРЕССОРЮ8

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения компрессоров.

Известно уплотнение поршня, выполненное в виде фторопластовой тонкостенной юбки, закрепленной на штоке при помощи стяжного устройства, прижимаемого к уплотняемой поверхности при помощи распорного устройства. Распорное устройство выполнено в виде пакета из установленных на штоке и чередующихся между собой жестких и эластичных, например резиновых, дисков разного диаметра, причем диаметр дисков из эластичного материала больше диаметра дисков из жесткого материала (1).

К недостаткам этого уплотнения относятся сравнительно небольшой ресурс, особенно при сухом трении и высоком давлении, ввиду относительной мягкости, снижении прочности при повышении температуры и текучести материала «юбки». Конструкция не предусматривает режим работы с высокой температурой и давлением, так как при 80 — 100 С подобные фторопластовые уплотнения нельзя нагружать выше

30кг/см . Этот допустимый температурный

2 интервал работы фторопласта известного уплотнения снижает степень сжатия компримируемого газа, которая определяет температуру в камере сжатия и нагрев контактирующей с уплотнением поверхности.

Конструкция по прочности не предназначена для работы на высокое давление.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является сальниковое уплотнение для компрессора, содержащее корпус с камерами для уплотнительных колец, которые выполнены из фторопласта. В камере сальника, кроме фторопластового кольца, установлено опорное кольцо, предотвращающее экструзию фторопласта, и распределительное

15 кольцо с радиальными и осевыми канавками для подвода газа к уплотняющему кольцу (2).

Недостатком известного сальника в ус20 ловиях сухого трения является то, что ввиду низкой теплопроводности <рторопласта и снижения прочности при сравнительно небольшом повышении температуры резко снижается ресурс уплотнения. Кроме того, известный саль1 ик характеризуется малым

929935

3 диапазоном давлений, в пределах которого может без смазки работать уплотнение.

Цель изобретения — увеличение ресурса работы фторопластового уплотнения в условиях сухого трения и широкого диапазона давлений.

Поставленная цель достигается тем, что каждое уплотнительное кольцо выполнено с ластами в обе стороны, причем у одного ласта в сторону низкого давления толщина плавно уменьшается, антиэкструзионное кольцо расположено над ластом имрофилировано по его поверхности, а в пространстве камеры над другим ластом расположен объемно сжатый эластичный элемент.

При этом целесообразно уплотнительное кольцо выполнить сборным, т.е. установить между ластами кольца в контакте с плунжером вкладыш из антифрикционной самосмазывающейся пластмассы.

На фиг. 1 изображен компрессор с камерным сальником-направляющей, общий вид; на фиг. 2 — камера сальника с уплотнительными кольцами; на фиг. 3 то же, с другой формой уплотнительных колец; на фиг. 4 — то же, с вкладышем.

Уплотнение состоит из корпуса 1 с гильзами 2, образующими камеры Е, в которых установлены опорные антиэкструзионные кольца 3, эластичный элемент 4 и второпластовые кольца 5. Каждое фторопластовое кольцо выполнено с двумя ластами 6 и 7.

Ласт 6 переменной толщины, например от 6 — 20 мкм в тонкой части, обращенной в сторону низкого давления.

Металлическое опорное экструзионное кольцо 3 контактирует с поверхностью ласта 6 по всей поверхности и имеет зазор с плунжером 8, равный толщине ласта 6.

Эластичный элемент 4 заполняет пространство над ластом 7. При стягивании сальника эластичный элемент 4 обжимается со всех сторон и создает аксиальное напряжение в кольце 5, а также обеспечивает предварительное контактное давление ласта 7 на поверхность плунжера 8, причем возникающие напряжения в кольце 5 находятся в пределе, вызывающем лишь обратимые деформации.

Уплотнительное кольцо 5 выполняется из «фторопласта-4 способом вытяжки или экструзии в прессформе, например, при температуре наибольшей скорости кристаллизации, которая на несколько градусов ниже температуры плавления кристаллитов. При выдавливании ласта 6 ввиду его незначительной толщины происходит рекристаллизация, т. е. формирование ориентированных вдоль ласта кристаллитов, и фторопласт, формирующий ласт, приобретает высокую прочность. Прочность ласта при растяжении в направлении экструзии достигает 1000 кг/см а относительное удлинение, наоборот, снижается до 20 — 30 /о.

З0

4

Целесообразно в кольце 5 между ластами 6 и 7 установить вкладыш 9 в контакте с плунжером 8.

Так как эластичный элемент 4 в камере E находится во всестороннем сжатии, то ласт 7 контактирует с плунжером 8 с некоторым предварительным давлением, обеспечивая начальный процесс уплотнения при сжатии рабочей среды, собственно же уплотняет ласт 6, и здесь происходит наибольший износ, сопровождаемый значительным выделением тепла. Так как повышение температуры вызывает снижение предела текучести, что приводит к интенсификации износа, то решающее значение имеет хороший теплоотвод от поверхности ласта, контактирующий с плунжером 8. Такой теплоотвод обеспечен незначительной толщиной ласта и контактом его всей верхней поверхностью с опорным антиэкструзионным кольцом 3 из металла с высокой теплопроводностью, например медью.

Теплота, возникающая при трении ласта 6 с плунжером, распространяется в опорное кольцо 3 и дальше в охлаждаемый корпус 1 сальника.

Ввиду текучести фторопласта материал ласта 6 в пространстве между опорным кольцом 3 и плунжером 8 находится под давлением. Выдавиться фторопласт не может из-за малой величины зазора, поэтому давление фторопласта в упомянутом пространстве снижается только от износа. Но, вследствие, опять же, высокой текучести фторопластов, он перетекает в упомянутое пространство, восстанавливая давление и ласт 6. Компенсация ласта 6 происходит до тех пор, пока эластичный материал 4 находится в объемном сжатии. Вкладыш 9 формирует зазор, через который выдавливается уже подготовленный для работы ласт 6. Это также повышает ресурс.

Так как сальник имеет протяженность (из-за наличия ряда уплотняющих блоков), то он одновременно является для плунжера

8 направляющей. При этом контактирует он с плунжером по уплотнительным кольцам 5. При потере кольцом 5 функции по уплотнению функция направляющей плунжера у него сохраняется. При работе в условиях высокого давления в бессмазочном режиме (сухое трение) отсутствие контакта плунжера с металлическими элементами существенно улучшает температурный режим работы полимерного уплотнения, что также повышает ресурс его работы.

Технико-экономической эффективностью изобретения является увеличение ресурса работы уплотнения из фторопласта. Изобретение решает проблему создания оптимальной конструкции, учитывающей ocdбенности такого ценного материала для уплотнения, каким является «фторопласт-4», за счет чего и обеспечивается эффективность уплотнения.

929935

Формула изобретения

1. Сальниковое уплотнение из фторопласта для компрессоров, содержащее корпус, плунжер, гильзы, образующие камеры, в которых расположены уплотнительные и металлические опорные антиэкструзионные кольца, отличающееся тем, что, с целью увеличения ресурса работы фторопластового уплотнения в условиях сухого трения и широкого диапазона давлений, каждое уплотнительное кольцо выполнено с ластами в обе стороны, причем у одного ласта в сторону низкого давления толщина плавно уменьшается, антиэкструзионное кольцо расположено над ластом и профилировано по его поверхности, а в пространстве камеры над другим ластом расположен объемно сжатый эластичный элемент.

2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо снабжено

5 вкладышем из антифрикционной самосмазывающейся пластмассы, расположенным между ластами кольца и плунжером.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1о 1. Авторское свидетельство СССР

¹ 249129, кл. F 16 J 15/32, 1967.

2. «Химическое и нефтяное машиностроение», !969, № 8, с. 4 (прототип).

929935

Составитель Г. Бутома

Редактор Л. Лукач Техред А. Бойкас Корректор А. Дзятко

Заказ 3271/46 Тираж 981 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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