RU2037077C1 - Механическое уплотнение - Google Patents
Механическое уплотнение Download PDFInfo
- Publication number
- RU2037077C1 RU2037077C1 RU9393048995A RU93048995A RU2037077C1 RU 2037077 C1 RU2037077 C1 RU 2037077C1 RU 9393048995 A RU9393048995 A RU 9393048995A RU 93048995 A RU93048995 A RU 93048995A RU 2037077 C1 RU2037077 C1 RU 2037077C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bores
- collars
- rings
- seal
- sealing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/26—Sealings between relatively-moving surfaces with stuffing-boxes for rigid sealing rings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
Использование: в гидравлических и пневматических машинах с вращательным или возвратно - поступательным движением рабочих органов. Сущность изобретения: в устройстве на наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки. Бурты или расточки выполнены попарно. Каждая пара развернута относительно другой на угол 180/n, где n - число пар буртов или расточек. Уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к механическим уплотнениям, предназначенным для установки на гидравлические и пневматические машины и устройства, рабочие органы которых совершают вращательное и/или возвратно-поступательное движение.
Известно уплотнение вала или штока, содержащее притертые одно к другому и поджимаемые к уплотняемым поверхностям этих элементов в противоположных направлениях эксцентричные кольца из антифрикционного материала, которые расположены в упругой обойме.
В таком уплотнении ввиду неопределенности углового смещения пар колец возможно повышенное перетекание среды, находящейся под более высоким давлением, в зону пониженного давления, что снижает герметичность и надежность уплотнения в целом. В случае применения уплотнения с несколькими парами эксцентричных колец возникает необходимость в фиксации их взаимного положения, что значительно усложняет уплотнение и приводит к его удорожанию.
Задачей изобретения является создание механического уплотнения, которое обеспечивало бы уменьшение зазоров между элементами устройства и валом или штоком или цилиндром машины с одновременной компенсацией износа трущихся поверхностей, в результате чего произошло бы снижение утечек среды и увеличен срок службы уплотнения, а также упрощены его изготовление и сборка.
Технический результат достигается тем, что в механическом уплотнении вала или штока или цилиндра машины, работающем под избыточным давлением, содержащем уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотняемым поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях, на наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на буртах или в расточках.
Бурты или расточки в обойме выполнены попарно так, чтобы их оси располагались симметрично с двух сторон от оси обоймы, при этом плоскости, которые пройдут через оси парных буртов или расточек, должны быть развернуты одна относительно другой на угол, равный 180/n, где число n число пар расточек или буртов.
Для уменьшения времени притирки уплотнительных поверхностей, чтобы при этом не снижался их срок службы, трущиеся уплотнительные поверхности вала, штока или цилиндра и/или уплотнительных колец имеют покрытие из антрифрикционного и/или износостойкого материала и выполнены с увеличенной шероховатостью.
Такое выполнение механического уплотнения позволяет уменьшить утечки среды, повысить срок службы уплотнения и снизить его стоимость.
На фиг. 1 изображено механическое уплотнение вала или штока, расположенное в корпусе машины, продольный разрез; на фиг.2 сечение А-А на фиг;1; на фиг. 3 упругая обойма с двумя эксцентричными расточками; на фиг.4 вариант механического уплотнения плунжера скважинного штангового насоса, продольный разрез; на фиг.5 сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.6 упругая обойма с двумя парами эксцентричных буртов; на фиг.7 участок поверхности цилиндрического кольца или вала, штока или цилиндра; на фиг.8 тот же участок после приработки.
Механическое уплотнение рассматривается в варианте уплотнения вала, штока или цилиндра (фиг.1-6). В сальниковой камере корпуса 21 машины установлено механическое уплотнение, которое содержит упругий элемент в виде обоймы 2 из эластомерного материала и уплотнительных колец 3 и 4. Упругая обойма 2 выполнена, например, и резины. На внутренней поверхности упругой обоймы 2 выполнены эксцентрично расположенные расточки 5 и 6, оси которых смещены относительно оси вала или штока на величину эксцентриситета е1 и е2 и расположены симметрично с двух сторон от оси вала или штока, т.е. развернуты на 180о. Со стороны повышенного давления среды в упругой обойме 2 имеется опорный бурт 7. Уплотнительные кольца 3 и 4 установлены в эксцентричные расточки 5 и 6 с небольшим диаметральным и осевым натягом, которые обеспечиваются за счет соотношения диаметральных и осевых размеров металлической обоймы 8 и фланца 9. При установке уплотнения на вал или шток 10 уплотнительные кольца 3 и 4 ввиду их эксцентричного относительно оси вала или штока расположения касаются соответственно в точках а и б, т.е. с противоположных от оси вала или штока сторон, при этом за счет сжатия резиновой обоймы 2 каждое кольцо прижимается к валу или штоку с усилием F.
На фиг. 4, 5 и 6 приведен вариант механического уплотнения плунжера скважинного штангового насоса, в котором полый плунжер 11 размещен в цилиндре 12 и разделяет в насосе полость 13 высокого давления и полость 14 низкого давления. На цилиндрической поверхности плунжера 11 установлено механическое уплотнение, которое содержит упругую обойму 15 из эластомерного материала и набор уплотнительных колец 16, выполненных из жестких неэластомерных материалов. Кольца 16 взаимодействуют с обоймой 15 и внутренней поверхностью цилиндра 12. Упругая обойма 15 на наружной поверхности имеет ряд эксцентричных буртов 17-20, которые выполнены попарно, причем в каждой паре буртов их оси находятся симметрично с двух сторон от оси обоймы, т.е. развернуты на 180о. В зависимости от количества уплотнительных колец каждая пара буртов развернута на определенный угол с тем, чтобы максимально перекрыть проход среды из полости высокого давления в полость с низким давлением. Так для уплотнения с одной парой колец лучшим вариантом является разворот колец на 180о. Для двух пар (фиг.5 и 6) плоскости, в которых находятся оси эксцентричных буртов, развернуты на 90о. Для трех пар этот угол равен 60о, для четырех пар 45о и т.д. Таким образом в общем случае угол разворота α может быть определен из соотношения α= 180/n, где n число пар буртов или расточек.
Упругая обойма 15 со стороны высокого давления имеет бурт 21, к которому с помощью переходника 22 прижимается комплект уплотнительных колец 16.
Уплотнительные концентричные кольца 16, установленные на эксцентричные бурты, касаются с поверхностью цилиндра 12 в выточках а, б, в и г (фиг.5), равномерно распределенные по окружности цилиндра. При большем количестве пар колец плунжер сможет работать с высоким перепадом давления. Так, например, при 20 кольцах насосы с аналогичным уплотнением плунжера длительно работают при перепаде давления до 10 МПа. При этом следует учесть, что по мере притирки трущихся поверхностей колец и вала, штока или цилиндра, эффективность работы уплотнения увеличивается, так как уплотнительный зазор стремится к нулю, а самоуплотнение из щелевого превращается в контактное.
С целью ускорения процесса притирки, а также снижения сил трения, трущиеся поверхности уплотнительных колец 3, 4, 16 и/или вала, штока 10 или цилиндра 12 выполняются из износостойкого материала с шероховатой поверхностью, которая затем покрывается антифрикционным слоем 23, например из меди, бронзы, хрома, фторопласта и т.п. (фиг.7). Шероховатая поверхность с необходимыми размерами впадин 24 и выступов 25 может быть выполнена различными способами, например в виде резьбы, рифлением, дробе- и пескоструйной обработкой. Антифрикционное покрытие 23 может быть нанесено с помощью гальваники, натиранием, а также в виде композиционных покрытий, состоящих из клея или смолы, смешанных с мелкими частичками графита, дисульфида молибдена, фторопласта и других аналогичных материалов.
Механическое уплотнение работает следующим образом.
При установке механического уплотнения в корпус машины или в цилиндр уплотнительные кольца прижимаются к уплотняемой поверхности вала, штока или цилиндра в тех местах, где ширина кольца максимальна вместе с обоймой. В местах прижатия колец щелевой зазор равен нулю. С противоположной от точки касания стороны щелевой зазор максимальный. Однако ввиду того, что расточки и бурты в обойме выполнены эксцентричными и кольца по торцам плотно прижаты друг к другу и соответствующим образом попарно развернуты относительно одно другого между уплотняемой поверхностью и набором колец образуется сложная лабиринтная щель и, следовательно, большое гидравлическое сопротивление потоку жидкости из полости высокого давления в полость низкого давления. Гидравлическое сопротивление в зазоре уплотнения возрастает также ввиду того, что поток жидкости, проходя через зазор, многократно меняет свое направление. Размеры зазора в работающем уплотнении постепенно уменьшаются за счет приработки трущихся поверхностей колец и уплотняемой поверхности вала, штока или цилиндра, при этом происходит автоматическое прижатие трущихся поверхностей, и, следовательно, компенсация износа за счет эластомерной упругой обоймы. Еще больший эффект достигается в случае применения шероховатых поверхностей с мягким покрытием в качестве трущихся поверхностей уплотнения. В начальный период трущиеся поверхности быстро прирабатываются (фиг.8), мягкий слой частично снашивается, при этом герметичность соединения улучшается и одновременно увеличивается несущая способность пары трения за счет того, что в работу вступают участки износостойкого материала. Таким образом достигается повышенная герметичность уплотнения с одновременным увеличением срока его службы. Кроме того, стоимость изготовления уплотнения снижается по сравнению с уплотнением с эксцентричными кольцами, так как изготовление концентричных колец не требует специальной оснастки. Сборка колец также упрощается и не требуется фиксация их взаимного расположения, так как они устанавливаются на бурты или в расточки упругой обоймы.
Изобретение может применяться в насосах, компрессорах, мешалках, в запорной арматуре, в гидро- и пневмоустройствах и других машинах и аппаратах, работающих под избыточным давлением.
Claims (3)
1. МЕХАНИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ вала, или штока, или цилиндра машины, содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и поджатые к уплотняемым поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях, отличающееся тем, что на наружной или внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки, а уплотнительные кольца выполнены с концентричными цилиндрическими поверхностями и расположены на упомянутых буртах или в расточках.
2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что бурты или расточки упругой обоймы выполнены попарно, а их оси расположены эксцентрично с двух сторон от оси упругой обоймы, при этом плоскости, проходящие через оси парных буртов или расточек, развернуты одна относительно другой на угол 180/n, где n-число пар буртов или расточек.
3. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что трущиеся поверхности уплотнительных колец и/или вала, или штока, или цилиндра выполнены шероховатыми и на них нанесено покрытие из антифрикционного и/или износостойкого материала.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393048995A RU2037077C1 (ru) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Механическое уплотнение |
PCT/RU1994/000027 WO1995012080A1 (fr) | 1993-10-25 | 1994-02-16 | Garniture mecanique d'etancheite destinee a des connexions mobiles entre des machines |
US08/632,432 US5820130A (en) | 1993-10-25 | 1994-02-16 | Mechanical seal for movable joints of machines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9393048995A RU2037077C1 (ru) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Механическое уплотнение |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2037077C1 true RU2037077C1 (ru) | 1995-06-09 |
RU93048995A RU93048995A (ru) | 1996-06-27 |
Family
ID=20148533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9393048995A RU2037077C1 (ru) | 1993-10-25 | 1993-10-25 | Механическое уплотнение |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5820130A (ru) |
RU (1) | RU2037077C1 (ru) |
WO (1) | WO1995012080A1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009028981A1 (fr) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Ponomarev Anatoly Konstantinov | Soupape à tiroir |
RU2451833C1 (ru) * | 2011-04-08 | 2012-05-27 | Петр Олегович Александров | Насос |
RU2674838C1 (ru) * | 2018-03-05 | 2018-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" | Безманжетное уплотнение штока или вала в гидравлических и пневматических приводах |
RU2679291C1 (ru) * | 2018-03-12 | 2019-02-06 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Механическое уплотнение |
RU191456U1 (ru) * | 2019-05-30 | 2019-08-06 | Борис Семенович Захаров | Механическое уплотнение плунжера скважинного штангового насоса |
RU2709005C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2019-12-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Механическое уплотнение |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19734497C2 (de) * | 1997-08-08 | 1999-06-10 | Daimler Chrysler Ag | Dichtungsanordnung zur Abdichtung einer Kolbenstange |
US6059202A (en) * | 1998-04-30 | 2000-05-09 | Stoneage, Inc. | High pressure liquid rotary coupling with slip seal |
DE10021460A1 (de) * | 2000-05-04 | 2001-11-15 | Patrick Vos | Dichtungsring zur Abdichtung eines Lagergehäuses bzw. Stehlager mit Dichtungsring |
DE102015226691A1 (de) * | 2015-12-23 | 2017-06-29 | Trelleborg Sealing Solutions Germany Gmbh | Rotationsdichtungsanordnung und Rotationsdichtung mit Schraubenfederdichtelement |
CN109932169B (zh) * | 2019-04-08 | 2020-05-29 | 浙江大学 | 一种密封环轴线偏角可调的机械密封试验装置 |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR610451A (fr) * | 1925-05-08 | 1926-09-06 | Dujardin Et Cie | Dispositif d'étanchéité pour pistons |
US1560307A (en) * | 1925-07-08 | 1925-11-03 | Dock J Peeler | Piston |
US2804050A (en) * | 1949-10-29 | 1957-08-27 | Heinz E Spilling | Piston rod seal |
US2863632A (en) * | 1956-12-17 | 1958-12-09 | Gen Electric | Slip ring expansion joint |
US3442518A (en) * | 1966-05-11 | 1969-05-06 | Langford W Henshaw | Packing for stuffing boxes |
FR1553550A (ru) * | 1967-02-14 | 1969-01-10 | ||
SU401848A1 (ru) * | 1971-08-12 | 1973-10-12 | Центральное конструкторское бюро опытным производством Белорусской ССР | Радиально-торцовое уплотнение вращающегося вала |
US4292014A (en) * | 1980-09-12 | 1981-09-29 | Lupke Manfred Arno Alfred | Feed mechanism comprising an endless member configured as a double helix |
US4702671A (en) * | 1985-05-30 | 1987-10-27 | General Electric Company | Slip ring expansion joint |
SU1488642A1 (ru) * | 1987-04-22 | 1989-06-23 | Yurij Ya Golyshev | Уплотнение вала |
SU1588965A1 (ru) * | 1988-03-21 | 1990-08-30 | Предприятие П/Я В-8670 | Уплотнение фланцевого соединени |
US5037115A (en) * | 1989-09-11 | 1991-08-06 | Brandon Ronald E | Piston ring assemblies for high temperature seals |
SU1724977A1 (ru) * | 1990-03-12 | 1992-04-07 | 13 340030 Донецк, Егорова 5-1 | Уплотнение |
RU2005935C1 (ru) * | 1992-01-30 | 1994-01-15 | Борис Семенович Захаров | Уплотнение сборного поршня |
US5433453A (en) * | 1994-03-02 | 1995-07-18 | Imo Industries, Inc. Quabbin Division | Articulated snout rings having spaced teeth |
-
1993
- 1993-10-25 RU RU9393048995A patent/RU2037077C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-02-16 US US08/632,432 patent/US5820130A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-02-16 WO PCT/RU1994/000027 patent/WO1995012080A1/ru active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 391315, кл. F 16J 15/26, 1973. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009028981A1 (fr) * | 2007-08-30 | 2009-03-05 | Ponomarev Anatoly Konstantinov | Soupape à tiroir |
RU2451833C1 (ru) * | 2011-04-08 | 2012-05-27 | Петр Олегович Александров | Насос |
RU2674838C1 (ru) * | 2018-03-05 | 2018-12-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "УВИКОМ" | Безманжетное уплотнение штока или вала в гидравлических и пневматических приводах |
RU2679291C1 (ru) * | 2018-03-12 | 2019-02-06 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Механическое уплотнение |
RU2709005C1 (ru) * | 2019-05-13 | 2019-12-13 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Механическое уплотнение |
RU191456U1 (ru) * | 2019-05-30 | 2019-08-06 | Борис Семенович Захаров | Механическое уплотнение плунжера скважинного штангового насоса |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1995012080A1 (fr) | 1995-05-04 |
US5820130A (en) | 1998-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6767016B2 (en) | Hydrodynamic rotary seal with opposed tapering seal lips | |
CA2601617C (en) | Low torque hydrodynamic lip geometry for bi-directional rotation seals | |
RU2037077C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
US7052020B2 (en) | Hydrodynamic rotary seal | |
EP0252636B1 (en) | Self-compensating seal | |
AU2015270310B2 (en) | High-pressure rotary seal-plug assembly with expandable continuous ring | |
RU2679291C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
WO2015162581A1 (en) | A valve, and a method for effectively sealing an area between two surfaces in a valve and use thereof | |
RU2176043C2 (ru) | Поршневое кольцо и поршневой компрессор с сухим ходом | |
RU18842U1 (ru) | Механическое уплотнение | |
RU2195592C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
RU2241882C1 (ru) | Механическое уплотнение плунжерного насоса | |
RU2025629C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
RU191456U1 (ru) | Механическое уплотнение плунжера скважинного штангового насоса | |
RU68084U1 (ru) | Механическое уплотнение плунжерного насоса | |
RU2162966C1 (ru) | Поршень скважинного штангового насоса | |
RU2084728C1 (ru) | Плунжер скважинного штангового насоса | |
RU2709005C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
RU93479U1 (ru) | Двойное механическое уплотнение плунжерного насоса | |
CA2601282C (en) | Hydrodynamic rotary seal with opposed tapering seal lips | |
RU2422708C1 (ru) | Механическое уплотнение | |
RU2256113C2 (ru) | Уплотнение подвижного соединения | |
RU2005935C1 (ru) | Уплотнение сборного поршня | |
RU2152550C1 (ru) | Торцовое уплотнение и способ его изготовления | |
RU2168087C2 (ru) | Гидродинамическое торцовое уплотнение |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121026 |