Сальниковое уплотнение с металлическими уплотнительными кольцами

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CoBoTcKNx

Социапметичееиик

Рееттубпмк (ii)976167 (6l ) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 13. 05. 81 (21) 3287954/25-О8 с присоединением заявки РЙ(23) Приоритет (5! )М. Кл.

F 16 J 15/28

Пкударстеенный кемнтет

СССР ао делим нзабретеннй н открытий

Опублнковано23 . 11.82 . Бюллетень йе 43

Дата опубликования описания 23 . 1 1.82 (53) УДК 62-762 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. С. Зверев и В. B. Крупин

Сиб ирский Государственный институт по роектировайие -. шахт, разрезов и обогатительных фабрик нСибгипрошахтт" --(71) Заявитель (54) САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ

УПЛОТНИТЕЛЬНЫМИ КОЛЫ!АМИ

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при производстве и эксплуатации высокоскоростных горшневых компрессоров и насосов высокого давления.

Известно уплотнительное устройство, содержащее последовательно расположенные манжеты, отделенные камерами. Манжеты установлены в перегородки между камерами. В эти же перегородки вмонтированы дроссели с проходными сечениями, увеличивающимися по направлению потока жидкости. Жидкость, проходя через дроссели, создает по другую сторону манжеты некоторое давление, в результате чего уменьшается давление, действующее на манжеты, и уменьшается износ манжет и плунжера (1 3.

Однако в случае работы на газе требуется выполнять большие камеры и малые сечения дросселей, что существенно сказывается на габарите устройства и повышает требования к чистоте газа; кроме того, при высоком и сверхвысоком давлении газа дросселирование его приводит к существенному увеличению температуры элементов и снижает надежность и работоспособность манжет.

Известно также металлическое уплотнительное кольцо, содержащее тонкостенный уплотнительный элемент.

-Тонкостенный уплотнительный элемент известных металлических уплотнений направлен в сторону высокого давления. Уплотнение происходит в резуль" тате давления рабочей среды (2 ).

Недостатком уплотнения является то, что контактная нагрузка на упго лотнительных поверхностях создается давлением рабочей среды, что при высоком и сверхвысоком давлении создает очень высокие контактные нагрузки, исключающие как возможность

97616 работы при безмасляном сжатии газов, так и снижающие работоспособность и надежность уплотнительных элементов при работе на жидкой среде, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является сальникоl вое уплотнение с металлическими уплотнительными кольцами. Кольца собраны в пакет, который установлен меж- 10 ду сжимающими металлическими кольцами L 3 7.

Однако для конструкций сальников без специальных мер характерно неравномерное распределение давления 35 на кольцах и, как следствие, неравномерный износ колец, что снижает надежность и работоспособность особенно при высоких и сверхвысоких давлений и температуре; кроме того, 20 невозможность поддержания оптимального контактного давления на уплотняемых поверхностях при изменении давления рабочей среды, что особенно сказывается на работоспособности при высокой температуре среды.

Цель изобретения - повышение надежности и работоспособности уплоткения при высоких давлении, температуре и скооостях работы компрессора.

Укаэанная цель достигается тем, что каждое металлическое уплотнительное кольцо снабжено ориентированным в сторону полости низкого давления З упругим уплотнительным элементом и размещенным со стороны полости высокого давления упругим металлическим кольцом, причем на металлическом уплотнительном кольце выполнены ок- ео на, перекрываемые упругим металлическим кольцом.

На фиг. 1 изображен сальник, разрез; на фиг. 2 - вариант выполнения

45 уплотнительного кольца; на фиг.3 разрез А-А кольца на фиг.2; на фиг.4 - второй вариант выполнения уплотнительного кольца; на фиг. 5 разрез Б-Б на фиг.4; на фиг. 6 - третий вариант уплотнительного кольца с прорезями щитка; на фиг. 7 - разрез

В-В на фиг.6.

Сальник содержит корпус 1, в котором установлены делительные кольца 2, которые могут быть выполнены заодно с уплотнительным кольцом 3.

Кольца 3 зажаты в корпусе 1 между делительными кольцами 2 с помощью

7 ф резинового кольца 4. Уплотнительное кольцо 3 выполнено из металла, снабжено тонким упругим уплотнительным элементом 5, ориентированным в сторону низкого давления. Уплотнительный элемент 5 с натягом охватывает плунжер 6. При этом в теле кольца 3 выполнены окна 7 и перекрыты тонким упругим металлическим кольцом 8, которое установлено со стороны высокого давления. При некоторых вариантах выполнения уплотнительного кольца элемент 5 сливается с телом кольца. Уплотнительное кольцо обеспечивает работу с планируемым контактным давлением, определяемым перепадом давления на кольце. Планируемый режим работы обеспечивается оасчетом.

Уплотнение работает следующим образом.

При повышении давления газа, на" пример в камере сжатия компрессора контактное давление между уплотнительным элементом g и плунжером 6 уменьшается, и газ заполняет полость за первым уплотнительным кольцом 3.

Теперь давление газа увеличивается перед вторым уплотнительным кольцом. При достижении некоторой величины давления газа уменьшается контактное давление уплотнительного кольца, и газ заполняет следующую полость и т.д. В итоге полное дав" ление перед сальником делится в сальнике по количеству уплотнительных колец, работающих как клапаны. Каждое уплотнительное кольцо работает на разность давлений до и после себя. Подбирая количество и упругость колец можно минимизировать утечки газа.

При уменьшении давления в камере сжатия давление в сальнике сбрасывается через окна 7. Кольцо 8 не препятствует, так как установлено со стороны камеры сжатия, т.е. выполняет Функцию обратного клапана. Уплотнительное кольцо 3 при низком давлении (в период всасывания и в начальный период сжатия ) контактирует с плунжером, обеспечивая достаточную герметичность камеры сжатия. При повышении давления происходит перераспределение давления между кольцами. Каждое кольцо 3 работает на оптимально>л перепаде давления. При этом контактная нагрузка может быть сведена к нуле" вой при достаточной для работы устройства герметичности уплотнительно976167

5 го узла. В этом периоде работы уплотнение напоминает бесконтактые уплотнения, но большей эффективности ввиду уменьшенного зазора (qo нулевого 1 между уплотнительными поверхностями.

Данное уплотнение более всех других известных конструкций уплотнений приемлемо для высокоскоростных компрессоров сверхвысокого давления ввиду используемого материала и изменения характера работы от контактного до бесконтактного в зависимости от величины давления уплотняемой среды. Расположение ряда уплотнительных колец на некотором расстоянии друг от друга и с уплотнительным элементом в сторону низкого давления позволяет распределить полное давление запираемой среды между кольцами в 20 соответствии с их уплотняющей способностью. Снабжение кольца уплотнительным элементом, ориентированным в сторону низкого давления, обеспечивает нормируемость потребного кон- З тактного давления сопрягаемых поверхностей в зоне уплотнения, что обуславливает минимум перетечки при планируемом перепаде давления на одном уплотнительном кольце. Последователь ЗО ная постановка уплотнительных колец контактное давление которых с плунжером при увеличении давления газа снижается, т.е. работающих в режиме следящего клапана, обеспечивает вы- З сокую надежность и работоспособность в условиях высокоскоростной циклической работы при незначительных утечках.

Ввиду изложенного, в сальнике соз- ао даны такие условия работы, которые минимизируют износ контактных поверхностей, чем обеспечивается минимум утечек, надежность и высокая длительная работоспособность уплотнения.

Выворачивание уплотнительного элемента при разрежении в камере сжатия предотвращается свободным прохождением газа через окна, которые перекрыты упругим металлическим кольцом, выполняющим функции обратного клапана.

Технико-экономическая э кЬективность изобретения состоит в повышении надежности и работоспособности уплотнения при высоких давлениях, температуре и скоростях работы компрессора.

Формула изобретения

Сальниковое уплотнение с металлическими уплотнительными кольцами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и работоспособности уплотнения при высоком давлении, температуре и скоростях работы компрессора, каждое уплотнительное кольцо снабжено ориентированным в сторону полости низкого давления упругим уплотнительным элементом и размещенным со стороны полости высокого давления упругим металлическим кольцом, причем на уплотнительном кольце выполнены окна, перекрываемые упругим металлическим кольцом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Г 268813, кл. F 16 L 53/00, 1968.

2. Патент Великобритании

И 1164804, кл. F 2 В, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР 46406, кл. F 16 J 15/28, 1935 (прототип).

976167

В-В

Фиг, 7

ВНИИПИ Заказ 8973/62

Тираж 990 Подписное филиал ППП "Патейт", г.ужгород,ул.Проектная,4