RU198747U1 - LONG LIFE PISTON SEAL - Google Patents

Abstract

Предложено уплотнение поршня, состоящее из манжеты, проставочного кольца, внутри манжеты расположен металлический сердечник, соединённый с опорным металлическим кольцом, имеющим плотный контакт с поршнем. Уплотнение поршня установлено в кольцевую канавку поршня между поршнем и цилиндром, при этом уплотнение поршня закреплено прижимной пластиной с помощью винтов к поршню. Манжета выполнена из самосмазывающегося материала, например фторопласта. Наружная поверхность манжеты, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической для обеспечения герметичности. К поршню и цилиндру подключены выводы, присоединяемые к источнику низкого напряжения для контроля уровня износа манжеты на основании показаний амперметра. Полезная модель относится к уплотнениям и может найти применение в поршневых объёмных машинах с высоким давлением. Технико-экономическая эффективность заключается в получении более надёжного уплотнения с моментом точного определения допустимого износа манжеты, что в итоге позволит полностью использовать ресурс манжет без предварительной её замены, а также упростить конструкцию, поскольку сборная конструкция манжеты с упругим сердечником исключает применение дополнительного элемента - экспандера. 2 ил.The proposed seal of the piston, consisting of a cuff, a lantern ring, inside the cuff there is a metal core connected to a support metal ring having a tight contact with the piston. The piston seal is installed in the piston annular groove between the piston and the cylinder, while the piston seal is secured by a pressure plate with screws to the piston. The collar is made of a self-lubricating material such as PTFE. The outer surface of the cuff in contact with the surface of the cylinder is cylindrical to ensure tightness. Leads are connected to the piston and cylinder, which are connected to a low voltage source to monitor the level of wear of the cuff based on the ammeter readings. The utility model relates to seals and can be used in high-pressure positive displacement piston machines. The technical and economic efficiency consists in obtaining a more reliable seal with the moment of accurately determining the permissible wear of the cuff, which ultimately will allow full use of the cuff resource without first replacing it, and also simplify the design, since the prefabricated cuff design with an elastic core excludes the use of an additional element - an expander. 2 ill.

Description

Полезная модель относится к уплотнениям и может найти применение в поршневых объёмных машинах с высоким давлением.The utility model relates to seals and can be used in high-pressure positive displacement piston machines.

Известно «Поршневое уплотнение для двигателя внутреннего сгорания» [патент RU № 2381375, опубл. 10.06.2009], содержащее цилиндр, поршень, верхнее компрессионное кольцо и нижнее компрессионное кольцо, установленные в одной верхней поршневой канавке, причем верхний торец верхнего кольца выполнен под острым углом к своему нижнему торцу так, что верхнее кольцо обращено большей вертикальной стороной к оси цилиндра. Known "Piston seal for an internal combustion engine" [patent RU No. 2381375, publ. 06/10/2009], containing a cylinder, a piston, an upper compression ring and a lower compression ring installed in one upper piston groove, and the upper end of the upper ring is made at an acute angle to its lower end so that the upper ring faces the larger vertical side to the cylinder axis ...

Известно «Уплотнение поршня криогенной газовой машины», содержащее непосредственно манжету, которая имеет цилиндрическую опорную часть, воротник и лепестковые язычки, экспандер и проставочное кольцо, размещенные в канавке поршня. На торцевой поверхности канавки выполнена проточка, уступ которой скруглен радиусом ближайшее по технической сущности и принятое за прототип [АС №666341, опубл. 05.06.1979 г.]. Known "Seal of the piston of a cryogenic gas engine", containing directly a cuff, which has a cylindrical support part, collar and tabs, an expander and a lantern ring, placed in the groove of the piston. On the end surface of the groove, a groove is made, the ledge of which is rounded with a radius closest in technical essence and taken as a prototype [AC No. 666341, publ. 06/05/1979].

Основными недостатками аналога и прототипа является не контролируемый ресурс работы манжет и сложность конструкции манжеты. Использование манжет выше предназначенного срока эксплуатации манжет может привести к неожиданной поломке и выходу из строя всего агрегата.The main disadvantages of the analogue and the prototype are the uncontrolled service life of the cuffs and the complexity of the cuff design. Using the oil seals beyond the intended service life of the oil seals may result in unexpected breakdown and failure of the entire unit.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции манжеты и повышение ресурса манжеты с оповещением (сигнализацией) о достижении предельного уровня её износа. The task of the utility model is to simplify the design of the cuff and increase the resource of the cuff with notification (signaling) about reaching the limit level of its wear.

Поставленная задача решена за счёт того, что в поршневом компрессоре, содержащем уплотнение поршень-цилиндр, в поршне выполнена канавка, в которой размещено уплотнение, состоящее из опорного кольца и манжеты, имеющей металлический упругий сердечник, соединённый с опорным кольцом. Причём к опорному кольцу и цилиндру подключены выводы источника низкого напряжения. The problem is solved due to the fact that in a piston compressor containing a piston-cylinder seal, a groove is made in the piston, in which a seal is located, consisting of a support ring and a cuff having a metal elastic core connected to the support ring. Moreover, the terminals of the low voltage source are connected to the support ring and the cylinder.

На Фиг.1 представлено уплотнение поршня в разрезе в момент начала работы. Figure 1 shows a sectional view of a piston seal at the start of operation.

На Фиг.2 представлено уплотнение поршня в разрезе в момент необходимости замены манжеты, когда произошло истирание цилиндрической опорной части манжеты и металлический сердечник оголяется. Figure 2 shows a sectional view of the piston seal at the moment when the cuff needs to be replaced, when the cylindrical bearing part of the cuff has been abraded and the metal core is exposed.

Уплотнение поршня, установленное между поршнем 1 и цилиндром 2, состоит из манжеты 3, имеющей металлический сердечник 4, соединённый с опорным металлическим кольцом 5 имеющим плотный контакт с поршнем 1, проставочного кольца 6, установленных в кольцевую канавку 7 поршня 1, при этом уплотнение поршня закреплено прижимной пластиной 8 с помощью винтов 9 к поршню 1 (см. Фиг. 1). Манжета 3 выполнена из самосмазывающегося материала, например фторопласта. Наружная поверхность манжеты 3, контактирующая с поверхностью цилиндра 2, выполнена цилиндрической для обеспечения герметичности. К поршню 1 и цилиндру 2 подключены выводы присоединяемые к источнику низкого напряжения 10 для контроля уровня износа манжеты 3 на основании показаний амперметра 11. The piston seal, installed between the piston 1 and the cylinder 2, consists of a cuff 3 having a metal core 4 connected to a support metal ring 5 having tight contact with the piston 1, a spacer ring 6 installed in the annular groove 7 of the piston 1, while the piston seal fixed by the pressure plate 8 with screws 9 to the piston 1 (see Fig. 1). The collar 3 is made of a self-lubricating material, such as fluoroplastic. The outer surface of the cuff 3 in contact with the surface of the cylinder 2 is cylindrical to ensure tightness. Connected to the piston 1 and the cylinder 2 are the leads connected to the low voltage source 10 to control the level of wear of the cuff 3 based on the readings of the ammeter 11.

Уплотнение работает следующим образом. The seal works as follows.

Собранное уплотнение поршня установлено в цилиндр 2. При работе поршневой машины, когда давление в компрессоре мало, манжета 3 поджата к поверхности цилиндра 2 за счёт упругих свойств сердечника 4. При движении поршня 1 и увеличении давления в рабочей камере со стороны прижимной пластины 8, газ давит на манжету со стороны паза образованного проставочным кольцом 6 и внутренней поверхностью манжеты 3. Манжета 3 сильнее прижимается к поверхности цилиндра 2 за счёт давления газа, обеспечивая надёжное уплотнение. Чем больше давление газа в поршневой машине, тем сильнее манжета 3 прижимается к поверхности цилиндра 2, поэтому наилучшая герметичность обеспечивается при высоких давлениях газа. Опорное кольцо 5 плотно насажено на поршень 1 и служит для создания надёжного электрического контакта между сердечником 4 и поршнем 1. Поршень 1 и цилиндр 2 подсоединены к источнику низкого напряжения 10, однако ток по цепи не протекает, поскольку имеется разрыв электрической цепи за счёт изнашиваемого слоя манжеты - Δ, что фиксируется амперметром 11 (I=0) (Фиг.1.) The assembled piston seal is installed in cylinder 2. When the piston machine is operating, when the pressure in the compressor is low, the cuff 3 is pressed against the surface of cylinder 2 due to the elastic properties of the core 4. When the piston 1 moves and the pressure in the working chamber from the pressure plate 8 increases, gas presses on the cuff from the side of the groove formed by the lantern ring 6 and the inner surface of the cuff 3. The cuff 3 is more strongly pressed against the surface of the cylinder 2 due to gas pressure, providing a reliable seal. The higher the gas pressure in the piston engine, the stronger the cuff 3 is pressed against the surface of the cylinder 2, therefore the best tightness is ensured at high gas pressures. The support ring 5 is tightly mounted on the piston 1 and serves to create a reliable electrical contact between the core 4 and the piston 1. Piston 1 and cylinder 2 are connected to a low voltage source 10, but the current does not flow through the circuit, since there is an open circuit due to the wear layer cuff - Δ, which is fixed by the ammeter 11 (I = 0) (Fig. 1.)

Когда весь слой манжеты - Δ будет изношен, происходит замыкание сердечника 4 и цилиндра 2, электрическая цепь образованная цилиндром 2, сердечником 4, опорным кольцом 5 и поршнем 1 становится замкнутой и начинает течь ток, фиксируемый амперметром 11 (I>0).When the entire layer of the cuff - Δ is worn out, the core 4 and the cylinder 2 are closed, the electric circuit formed by the cylinder 2, the core 4, the support ring 5 and the piston 1 becomes closed and the current, which is recorded by the ammeter 11 (I> 0), begins to flow.

Другими словами первоначально цепь разомкнута за счёт изолирующего слоя цилиндрической части манжеты. При истирании цилиндрической опорной части манжеты сердечник оголяется, замыкается электрическая цепь и показания прибора, фиксирующего прохождение тока сигнализирует о исчерпании ресурса манжеты и соответственно необходимости её замены.In other words, the circuit is initially open due to the insulating layer of the cylindrical part of the cuff. When the cylindrical supporting part of the cuff is abraded, the core is exposed, the electrical circuit is closed, and the readings of the device that fixes the passage of current signals the exhaustion of the cuff resource and, accordingly, the need to replace it.

Технико-экономическая эффективность заключается в получении более надёжного уплотнения с моментом точного определения допустимого износа манжеты, что в итоге позволит полностью использовать ресурс манжет без предварительной её замены, а также упростить конструкцию, поскольку сборная конструкция манжеты с упругим сердечником исключает применение дополнительного элемента - экспандера.The technical and economic efficiency consists in obtaining a more reliable seal with the moment of accurately determining the permissible wear of the cuff, which ultimately will allow full use of the cuff resource without first replacing it, and also simplify the design, since the prefabricated cuff design with an elastic core excludes the use of an additional element - an expander.

Claims (1)

Уплотнение поршня, установленное между поршнем и цилиндром, содержащее проставочное кольцо и манжету, выполненную из самосмазывающегося материала, установленные в канавке поршня, отличающееся тем, что в манжете расположен металлический упругий сердечник, соединённый с опорным металлическим кольцом, имеющим плотный контакт с поршнем, к поршню и цилиндру подключены выводы, присоединяемые к источнику низкого напряжения с возможностью фиксации прохождения тока по образованной цилиндром, сердечником, опорным кольцом и поршнем электрической цепи.A piston seal installed between the piston and the cylinder, containing a lantern ring and a lip made of self-lubricating material, installed in the piston groove, characterized in that a metal elastic core is located in the cuff, which is connected to a support metal ring having close contact with the piston; leads are connected to the piston and the cylinder, which are connected to a low voltage source with the possibility of fixing the passage of current through the electric circuit formed by the cylinder, core, support ring and piston.

Images