RU58614U1 - SUSTAINABLE HYDRODYNAMIC SEAL (OPTIONS) - Google Patents

Abstract

Предлагается новое гидродинамически смазываемое вращающееся уплотнение компрессионного типа, которое подходит для удерживания смазки и исключения окружения. В частности, геометрия уплотнения обеспечивает ограничение гидродинамического уплотнения предотвращающим вызванный перекосом износ образом и обеспечивает адекватное пространство внутри сальниковой коробки уплотнения для компенсации теплового расширения. Уплотнение компенсирует большие изменения при изготовлении коэффициента теплового расширения уплотнительного материала, обеспечивает относительно жесткое интегральное пружинящее действие для минимизации вызванного давлением перемещения взад и вперед уплотнения внутри сальниковой коробки, а также сохраняет контактное давление между поверхностями на динамической уплотнительной поверхности раздела в оптимальном диапазоне для гидродинамической смазки и исключения окружения. Геометрия уплотнения также обеспечивает полную опору по окружности уплотнения для приема давления окружения по сравнению с прерывистым характером опоры уплотнения, раскрытым в патентах США №№5873576 и 6036192, и обеспечивает гидродинамическое уплотнение, которое пригодно для использования с не ньютоновскими смазками. (Фиг.1 и 1А)A new compression-type hydrodynamically lubricated rotary seal is offered, which is suitable for holding grease and eliminating the environment. In particular, the seal geometry limits the hydrodynamic seal to prevent distortion caused by wear and provides adequate space inside the packing box to compensate for thermal expansion. The seal compensates for large changes in the manufacture of the thermal expansion coefficient of the sealing material, provides a relatively rigid integral spring action to minimize backward and forward pressure of the seal inside the packing box, and also maintains the contact pressure between the surfaces on the dynamic sealing interface in the optimal range for hydrodynamic lubrication and environment exceptions. The seal geometry also provides full seal circumferential support for receiving ambient pressure compared to the intermittent seal support disclosed in US Pat. Nos. 5873576 and 6036192, and provides a hydrodynamic seal that is suitable for use with non-Newtonian lubricants. (Figs. 1 and 1A)

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Данное изобретение относится в целом к гидродинамическим вращающимся уплотнениям, таким как уплотнения вращающегося вала, для создания уплотнения между относительно вращающейся поверхностью и структурой, которое вклинивает пленку смазки между уплотнением и относительно вращающейся поверхностью для воспрещения износа уплотнения и исключения загрязнений с динамической уплотнительной поверхности раздела. В частности, данное изобретение относится к кольцеобразным вращающимся уплотнениям интерференционного типа, которые состоят из упругого уплотнительного материала, которые расположены внутри канавок для уплотнения и обеспечивают геометрию уплотнения, которая взаимодействует с канавкой для уплотнения с целью обеспечения стойкости к перекосу или скручиванию внутри канавки для уплотнения.This invention relates generally to hydrodynamic rotating seals, such as rotating shaft seals, for creating a seal between a relatively rotating surface and a structure that wedges a lubricant film between the seal and a relatively rotating surface to prevent seal wear and to prevent contamination from the dynamic sealing interface. In particular, this invention relates to interference-type annular rotary seals, which consist of an elastic seal material that are located inside the seal grooves and provide seal geometry that cooperates with the seal groove to provide resistance to skew or torsion within the seal groove.

Уровень техникиState of the art

Гидродинамически смазываемые уплотнения компрессионного типа вращающегося вала, согласно уровню техники, раскрытые в патентах США №№4610319, 5230520, 5678829, 5738358, 5873576 и 6036192, известны в промышленности под торговой маркой "Kalsi Seals" и относятся к изделиям фирмы Kalsi Engineering, Inc. of Sugar Land, Тех. Из уровня техники следует, что ширина тела таких уплотнений в установленном состоянии является трудно предсказуемой и может значительно изменяться в зависимости от многочисленных факторов, включая допуски, изменения сжатия и тепловое расширение. Кроме того, из уровня техники следует, что ширина канавки, предусмотренной для таких уплотнений, должна быть больше, чем ширина в наихудшем случае установки тела уплотнения для предотвращения повышенного контактного давления между поверхностями на динамической уплотнительной поверхности раздела, обусловленного одновременным радиальным и осевым ограничением, и для предотвращения ухудшения гидродинамической пленки и связанного с ней износа в результате такого повышенного контактного давления. Контактное давление на поверхности раздела уплотнения и вращающегося вала является одним из наиболее важных факторов, относящихся к гидродинамическим характеристикам уплотнения, поскольку оно влияет на толщину пленки.Hydrodynamically lubricated rotary shaft compression type seals according to the prior art disclosed in US Pat. of Sugar Land, Tech. From the prior art it follows that the body width of such seals in the installed state is difficult to predict and can vary significantly depending on numerous factors, including tolerances, changes in compression and thermal expansion. In addition, it follows from the prior art that the width of the groove provided for such seals should be greater than the width in the worst case of the installation of the seal body to prevent increased contact pressure between the surfaces on the dynamic sealing interface due to simultaneous radial and axial restriction, and to prevent deterioration of the hydrodynamic film and associated wear due to such increased contact pressure. Contact pressure at the interface between the seal and the rotating shaft is one of the most important factors related to the hydrodynamic characteristics of the seal, since it affects the film thickness.

В патенте США №4610319, на фиг.1 и 1А показано, что ширина установленного гидродинамического уплотнительного элемента 59 меньше ширины канавки 52 для уплотнения. На фиг.1В того же патента показано, что ширина установленного гидродинамического уплотнительного элемента 61 меньше ширины круговой канавки 63 для уплотнения.In US patent No. 4610319, figure 1 and 1A shows that the width of the installed hydrodynamic sealing element 59 is less than the width of the groove 52 for sealing. On figv of the same patent shows that the width of the installed hydrodynamic sealing element 61 is less than the width of the circular groove 63 for sealing.

Аналогичным образом, на всех фигурах в патентах США №№5230520, 5678829 и 5738358, на которых показано установленное гидродинамическое уплотнение, ширина тела уплотнения меньше ширины канавки для уплотнения; смотри патенты США №5230520, фиг.1, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10 и 12, №5678829, фиг.1А, 3А и 4А, и №5738358, фиг.1, 2А, 4 и 5А. Важность необходимости превышения ширины канавки для уплотнения ширины в установленном состоянии тела гидродинамического уплотнения подробно обсуждается также в патентах США №№5873576 и 6036192.Similarly, in all of the figures in US Pat. Nos. 5,230,520, 5,678,829 and 5,738,358, which show an installed hydrodynamic seal, the width of the seal body is less than the width of the seal groove; see US Pat. . The importance of the need to exceed the width of the grooves to seal the width in the installed state of the body of the hydrodynamic seal is also discussed in detail in US patent No. 5873576 and 6036192.

В относящейся к продаже и применению гидродинамических уплотнений технической литературе также постоянно указывается на важность обеспечения ширины канавки для уплотнения, которая больше ширины в установленном состоянии тела уплотнения, с целью предотвращения повреждения уплотнения, связанного с одновременным радиальным и осевым ограничением уплотнения. Например, этот вопрос обсуждается в разделе «Выбор ширины сальниковой коробки» каталога уплотнений вращающегося вала PN 362-1 Kalsi Seals, начиная с выпуска каталога от 1 декабря 1993, в котором говорится, что ширину сальниковой коробки для уплотнений Kalsi следует выбирать с учетом размещения сжатого уплотнения. Четыре первичных фактора влияют на ширину сжатого уплотнения: (1) материал уплотнения, смещаемый в осевом направлении в результате радиального сжатия, (2) материал уплотнения, смещаемый в осевом направлении за счет теплового расширения эластомера, (3) объемное разбухание эластомера вследствие воздействия среды и (4) допуски уплотнения. Если длина канавки является недостаточно большой для удовлетворения указанных факторов, то контактное давление между поверхностями уплотнения и вала может резко увеличиваться и приводить к резкому уменьшению гидродинамической смазки и к соответствующему ухудшению характеристик уплотнения.The technical literature relating to the sale and use of hydrodynamic seals also constantly emphasizes the importance of providing a groove width for the seal that is greater than the width in the installed state of the seal body in order to prevent damage to the seal due to simultaneous radial and axial restriction of the seal. For example, this issue is discussed in the section “Selecting the width of the stuffing box” of the Kalsi Seals rotating shaft seal catalog PN 362-1, starting with the release of the catalog dated December 1, 1993, which states that the width of the stuffing box for Kalsi seals should be selected taking into account the placement of the compressed seals. Four primary factors affect the width of the compressed seal: (1) the seal material axially displaced as a result of radial compression, (2) the seal material axially displaceable due to thermal expansion of the elastomer, (3) volumetric swelling of the elastomer due to environmental influences, and (4) seal tolerances. If the length of the groove is not large enough to satisfy these factors, then the contact pressure between the surfaces of the seal and the shaft can increase sharply and lead to a sharp decrease in hydrodynamic lubrication and a corresponding deterioration in the performance of the seal.

Уровень техники учит, что в отсутствии разницы давлений гидродинамические уплотнения вращающегося вала раскрытого в патентах США №№4610319, 5230520, 5678829 и 5738358 типа, могут подвергаться вызванному перекосом износу от соударения с абразивными материалами окружения. Например, в разделе «Выбор ширины сальниковой коробки» каталога уплотнений вращающегося вала PN 362-1 Kalsi Seals говорится, что «уплотнения, используемые в применениях без разницы давлений, могут The prior art teaches that in the absence of a pressure difference, the hydrodynamic seals of a rotating shaft of the type disclosed in US Pat. For example, in the section “Selecting the width of the stuffing box” in the PN 362-1 Kalsi Seals catalog of rotary shaft seals, it says that “seals used in applications without pressure differences can

иметь тенденцию к «извиванию» в сальниковой коробке за счет действия окружного сжатия и теплового расширения. Если извивание присутствует во время вращения, то острая защитная кромка на стороне окружения уплотнения качается по валу и вызывает соударение среды окружения с концом уплотнения на стороне окружения. Если среда окружения содержит абразивные частицы, то соударение может вызывать абразивный износ конца уплотнения на стороне окружения. Некоторые абразивные частицы могут попадать на динамическую уплотнительную поверхность раздела и вызывать износ поверхностей уплотнения и вала».tend to “wriggle” in the stuffing box due to the effect of circumferential compression and thermal expansion. If crimping is present during rotation, then a sharp protective edge on the circumference side of the seal swings along the shaft and causes the environment to collide with the end of the seal on the circumference side. If the environment contains abrasive particles, then the impact can cause abrasion to the end of the seal on the side of the environment. "Some abrasive particles may fall onto the dynamic sealing surface of the interface and cause wear to the surfaces of the seal and shaft."

Механизм износа вследствие вызванного перекосом соударения и решение, которое требует шайбу и механическую пружину для облегчения стабилизации уплотнения против перекоса и для компенсации изменений ширины тела уплотнения, вызываемых допусками уплотнения и тепловым расширением, описаны в журнале SРЕ/IАDС №37627. Этот способ предотвращает износ от вызванного перекосом соударения в отсутствии разницы давлений, однако уплотнение может совершать вызванное давлением перемещение внутри канавки для уплотнения, если давление окружения превышает давление смазки и создает гидравлическое усилие на площади уплотнения, которое превышает силу пружины. Если сила пружины не является очень постоянной по окружности уплотнения, то давление окружения может загибать уплотнение внутри его канавки, вызывая износ от вызванного перекосом соударения.The wear mechanism due to misalignment of the collision and the solution that requires the washer and mechanical spring to facilitate stabilization of the seal against the misalignment and to compensate for changes in the seal body width caused by seal tolerances and thermal expansion are described in the journal SPE / IADC No. 37627. This method prevents wear due to misalignment of the collision in the absence of a pressure difference, however, the seal can make a pressure-induced movement inside the seal groove if the ambient pressure exceeds the lubricant pressure and creates hydraulic force over the seal area that exceeds the spring force. If the spring force is not very constant around the circumference of the seal, then the ambient pressure can bend the seal inside its groove, causing wear due to the skew of the collision.

В патентах США №№5873576 и 6036192 подробно описан механизм износа от вызванного перекосом соударения, а также описано использование упругих пружинных выступов, которые выполнены в виде единого целого с телом уплотнения и выступают из него. Эти упругие выступы предназначены для стабилизации уплотнения против износа от вызванного перекосом соударения с одновременной компенсацией изменений ширины кругового тела уплотнения, вызванных допусками уплотнения, тепловым расширением и материалом уплотнения, смещаемым изменяющимся сжатием уплотнения.US patents Nos. 5873576 and 6036192 describe in detail the wear mechanism due to skewed collisions, and also describe the use of elastic spring protrusions that are integral with and protrude from the seal body. These resilient protrusions are designed to stabilize the seal against wear due to misalignment of the collision while compensating for changes in the width of the circular seal body caused by seal tolerances, thermal expansion, and seal material biased by varying seal compression.

Испытания показали, что геометрия уплотнения, раскрытая в патентах США №№5873576 и 6036192, успешно предотвращает вызываемый перекосом износ при отсутствии давления, как и задумывалось, и как таковая представляет улучшение по сравнению с уплотнениями более старой конструкции для определенных применений. Однако, если давление окружения превышает давление смазки, то неполная опора, обеспечиваемая упругими пружинными выступами, может приводить в некоторых вариантах выполнения к деформации тела уплотнения внутри канавки для уплотнения так, что уплотнение занимает скрученное и/или перекошенное положение, которое менее благоприятно для исключения окружения.Tests have shown that the seal geometry disclosed in US Pat. Nos. 5873576 and 6036192 successfully prevents distortion-induced wear in the absence of pressure, as intended, and as such represents an improvement over older seals for certain applications. However, if the ambient pressure exceeds the lubricant pressure, the incomplete support provided by the elastic spring protrusions may, in some embodiments, lead to deformation of the seal body inside the seal groove so that the seal occupies a twisted and / or skewed position, which is less favorable for avoiding the environment .

Испытания также показали, что определенные варианты выполнения уплотнений, выполненных в соответствии с патентами США №№5873576 и 6036192, подвергаются вызванному давлением перемещению в канавке для уплотнения, если давление окружения превышает давление смазки и создает гидравлическое усилие, которое превышает силу пружины упругих пружинных выступов. При последующем снятии давления окружения разница трения между статичной уплотнительной поверхностью раздела и динамической уплотнительной поверхностью раздела может приводить к мгновенному скручиванию уплотнения, что может вызывать всасывание окружения.Tests have also shown that certain embodiments of seals made in accordance with US Pat. Nos. 5873576 and 6036192 undergo pressure-induced displacement in the seal groove if the ambient pressure exceeds the lubricant pressure and creates a hydraulic force that exceeds the spring force of the elastic spring protrusions. Upon subsequent release of environmental pressure, the friction difference between the static sealing interface and the dynamic sealing interface can lead to instantaneous twisting of the seal, which can cause the suction of the environment.

В уплотнениях, раскрытых в патентах США №№5873576 и 6036192, предусмотрены соединительные каналы, которые проходят за упругие пружинные выступы в полость, образованную стенкой канавки на стороне смазки, периферийной стенкой канавки и самими упругими пружинными выступами. Соединительные каналы обычно принимают вид окружных интервалов между пружинными выступами. Испытания показали, что соединительные каналы должны быть небольшими для наилучшего сдерживания уплотнения. Однако, в применениях с большим биением небольшой канал является не оптимальным для использования с не ньютоновскими смазками, такими как пластичная смазка, поскольку сильное сопротивление смазки не очень подходит для необходимого быстрого потока через каналы в ответ на быстро происходящие объемные изменения, вызванные биением. При увеличении рабочей температуры каналы, к сожалению, становятся еще меньше и менее подходящими для не ньютоновских смазок за счет расширения уплотнительного материала.In the seals disclosed in US Pat. Nos. 5873576 and 6036192, connecting channels are provided that extend beyond the elastic spring protrusions into the cavity formed by the groove wall on the lubricant side, the peripheral wall of the groove and the elastic spring protrusions themselves. The connecting channels usually take the form of circumferential intervals between the spring protrusions. Tests have shown that the connecting ducts should be small for the best containment. However, in large runout applications, a small channel is not optimal for use with non-Newtonian lubricants, such as grease, because the strong lubricant resistance is not very suitable for the required rapid flow through the channels in response to rapidly occurring volume changes caused by the runout. With increasing operating temperature, the channels, unfortunately, become even smaller and less suitable for non-Newtonian lubricants due to the expansion of the sealing material.

При нагнетании жидкостей, содержащих частицы, в небольшую полость. и последующем выталкивании из нее, жидкая фракция удаляется легче, чем частицы, и частицы проявляют тенденцию к накапливанию и оставлению в полости, где они создают обычно плотно спрессованную массу. Уплотнения, согласно патентам США №№5873576 и 6036192, не особенно подходят для использования с консистентными смазками, содержащими твердые частицы смазки, поскольку частицы проявляют тенденцию к скапливанию в небольших соединительных каналах и в полости, образованной стенкой канавки на стороне смазки, периферийной стенкой канавки и упругими пружинными выступами. Такие консистентные смазки обычно используются в нефтедобывающей промышленности для смазки сильно нагруженных критичных для работы подшипников.When injecting liquids containing particles into a small cavity. and then expelled from it, the liquid fraction is removed more easily than the particles, and the particles tend to accumulate and leave in the cavity, where they usually create a densely compressed mass. Seals according to US Patent Nos. 5873576 and 6036192 are not particularly suitable for use with greases containing solid lubricant particles, since the particles tend to accumulate in small connecting channels and in the cavity formed by the groove wall on the lubricant side, the peripheral wall of the groove and elastic spring protrusions. Such greases are commonly used in the oil industry to lubricate heavily loaded operation critical bearings.

Относительно мягкие уплотнительные материалы являются часто желательными для гидродинамических уплотнений низкого давления, поскольку они помогают минимизировать контактное давление между поверхностями, максимизировать толщину Relatively soft sealing materials are often desirable for low pressure hydrodynamic seals as they help minimize contact pressure between surfaces, maximize thickness

пленки гидродинамической смазки и минимизировать создаваемое уплотнением тепло. Явления вызванного разницей давлений скручивания, перекоса и перемещения уплотнения, указанные выше применительно к уплотнениям, раскрытым в патентах США №№5873576 и 6036192, к сожалению усугубляются при применении относительно мягкого уплотнительного материала, такого как твердомерный эластомер с твердостью 80 по шкале А Шора.films of hydrodynamic lubrication and minimize the heat generated by the seal. The phenomena caused by the difference in torsion, skew, and movement of the seal mentioned above with respect to the seals disclosed in US Pat. Nos. 5873576 and 6036192 are unfortunately aggravated by the use of a relatively soft sealing material, such as a hardness elastomer with a hardness of 80 on Shore A scale.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Изобретение относится к вращающемуся уплотнительному устройству, содержащему в основном кольцеобразное вращающееся уплотнение интерференционного типа с непосредственным сжатием вместо типа с изгибающимся консольным выступом, задающему объем S уплотнения и задающему средний диаметр Dm уплотнения, и дополнительно содержащему сплошное, в основном круговое тело уплотнения, состоящее из упругого материала и задающее первый конец тела уплотнения и второй конец тела уплотнения. Указанное сплошное, в основном круговое тело уплотнения задает статичную уплотнительную поверхность.The invention relates to a rotary sealing device comprising a mainly annular rotating seal of an interference type with direct compression instead of a type with a bending cantilever defining the volume of the seal S and specifying the average diameter Dm of the seal, and further comprising a solid, basically circular seal body consisting of an elastic material and specifying the first end of the seal body and the second end of the seal body. The specified solid, mostly circular seal body defines a static sealing surface.

Имеется, по меньшей мере, один динамический уплотнительный выступ, выступающий из указанного сплошного, в основном кругового тела уплотнения и ориентированный в основном противоположно указанной статичной уплотнительной поверхности, и задающий динамическую уплотнительную поверхность, имеющую изменяющуюся ширину, при этом указанный динамический уплотнительный выступ обеспечивает гидродинамическую смазку указанной динамической уплотнительной поверхности.There is at least one dynamic sealing lip protruding from said solid, basically circular seal body and oriented substantially opposite to said static sealing surface, and defining a dynamic sealing surface having a varying width, wherein said dynamic sealing lip provides hydrodynamic lubrication specified dynamic sealing surface.

Указанная статичная уплотнительная поверхность отделена от указанной динамической уплотнительной поверхности глубиной D уплотнения, и указанный первый конец уплотнительного тела отделен от второго конца уплотнительного тела шириной L уплотнения. Объем S уплотнения является величиной пространства, которое занимает уплотнение при комнатной температуре, измеренное в кубических единицах. Объем S уплотнения можно определить с помощью любого подходящего способа, такого как способ, использующий принцип Архимеда, в котором объем вытесненной погруженным объектом жидкости равен объему объекта, или же способа с использованием инженерного программного обеспечения для вычисления объема создаваемой компьютером сплошной модели, представляющей размеры уплотнения, или с помощью способа ручного вычисления, например, с использованием правил Паппуса или Гульдинуса объемных вычислений с использованием среднего поперечного сечения уплотнения. Объем S, Said static sealing surface is separated from said dynamic sealing surface by sealing depth D, and said first end of the sealing body is separated from the second end of the sealing body by the width L of the seal. The volume S of the seal is the amount of space that the seal occupies at room temperature, measured in cubic units. The volume S of the seal can be determined using any suitable method, such as a method using the Archimedes principle, in which the volume of the liquid displaced by an immersed object is equal to the volume of the object, or by using engineering software to calculate the volume of a computer-generated solid model representing the dimensions of the seal, or using a manual calculation method, for example, using the Pappus or Gouldinus rules of volume calculations using the average cross section seals. Volume S

поделенный на произведение ширины L уплотнения на глубину D уплотнения на средний диаметр Dm уплотнения на 3,1416, дает частное менее 0,84.divided by the product of the seal width L by the seal depth D by the average seal diameter Dm by 3.1416, gives a quotient of less than 0.84.

Предпочтительно, чтобы указанный динамический уплотнительный выступ выступал из указанного сплошного, в основном кругового тела на величину Р выступания, которая составляет, по меньшей мере, 30% от указанной глубины D уплотнения.Preferably, said dynamic sealing protrusion protrudes from said continuous, substantially circular body by a protrusion value P, which is at least 30% of said sealing depth D.

Первый конец 26 уплотнительного тела имеет глубину Е, и величина Р выступания указанного динамического уплотнительного выступа предпочтительно составляет, по меньшей мере, 75% указанной глубины Е указанного первого конца уплотнительного тела.The first end 26 of the sealing body has a depth E, and the protrusion value P of said dynamic sealing lip is preferably at least 75% of said depth E of said first end of the sealing body.

Сплошное, в основном круговое тело уплотнения задает теоретическую центральную ось; и при рассмотрении указанного сплошного, в основном кругового тела уплотнения в продольном разрезе вдоль указанной теоретической центральной оси, гидродинамическая входная кривая, имеющая степень кривизны, задается указанным динамическим уплотнительным выступом.A solid, mostly circular compaction body defines a theoretical central axis; and when considering the specified solid, mainly circular seal body in a longitudinal section along the specified theoretical central axis, the hydrodynamic input curve having a degree of curvature is defined by the specified dynamic sealing protrusion.

Указанная степень кривизны указанной гидродинамической входной кривой желательно меньше степени кривизны с радиусом 1/8 дюйма (3 мм) и предпочтительно меньше степени кривизны с радиусом 5/32 дюйма (4 мм), так что радиус кривизны гидродинамической входной кривой больше 1/8 дюйма и предпочтительно больше 5/32 дюйма.The specified degree of curvature of said hydrodynamic input curve is preferably less than the degree of curvature with a radius of 1/8 inch (3 mm) and preferably less than the degree of curvature with a radius of 5/32 inch (4 mm), so that the radius of curvature of the hydrodynamic input curve is greater than 1/8 inch and preferably greater than 5/32 inches.

Указанное сплошное, в основном круговое тело уплотнения предпочтительно задает срезанную поверхность для минимизации объема указанного вращающегося управления интерференционного типа, при этом указанная срезанная поверхность задает статичный уплотнительный выступ, который предпочтительно расположен по существу противоположно указанному динамическому уплотнительному выступу.Said solid, generally circular seal body preferably defines a cut surface to minimize the volume of said rotating control of an interference type, said cut surface defining a static sealing protrusion, which is preferably substantially opposite to said dynamic sealing protrusion.

Указанная срезанная поверхность обычно ориентирована относительно указанного первого конца тела уплотнения под углом 90°, однако для минимизации объема уплотнения указанная срезанная поверхность может быть ориентирована относительно указанного первого конца тела уплотнения под углом больше 90°. Аналогичным образом, указанная статичная уплотнительная поверхность обычно ориентирована относительно указанного первого конца тела уплотнения под углом 90°, однако для минимизации объема уплотнения указанная статичная уплотнительная поверхность может быть ориентирована относительно указанного первого конца тела уплотнения под углом больше 90°. Указанный второй конец тела уплотнения может задавать круговой гребень 74 для обеспечения герметизации стенки канавки для уплотнения.The specified cut surface is usually oriented relative to the specified first end of the seal body at an angle of 90 °, however, to minimize the volume of the seal, the specified cut surface can be oriented relative to the specified first end of the seal body at an angle greater than 90 °. Similarly, said static sealing surface is typically oriented relative to said first end of the sealing body at an angle of 90 °, however, to minimize the volume of the seal, said static sealing surface can be oriented relative to said first end of the sealing body at an angle of greater than 90 °. Said second end of the seal body may define a circular ridge 74 to provide sealing to the walls of the seal groove.

Указанное вращающееся уплотнение интерференционного типа может, как вариант, содержать первый отрезок и второй отрезок 62, при этом первый отрезок находится вблизи указанного первого конца тела уплотнения, а второй отрезок находится вблизи указанного второго конца тела уплотнения, и указанный первый отрезок содержит первый упругий материал, а указанный второй отрезок содержит второй упругий материал. Модуль упругости указанного первого упругого материала меньше модуля упругости указанного второго упругого материала. При желании указанный первый упругий материал может быть пористым волоконным материалом, обеспечивающим меньшую жесткость, чем жесткость указанного второго упругого материала.Said interference-type rotating seal may optionally comprise a first segment and a second segment 62, wherein the first segment is near said first end of the seal body, and the second segment is near said second end of the seal body, and said first segment contains first elastic material, and the specified second segment contains a second elastic material. The elastic modulus of said first elastic material is less than the elastic modulus of said second elastic material. If desired, said first elastic material may be a porous fiber material providing less rigidity than the rigidity of said second elastic material.

Вращающееся уплотнительное устройство, согласно данному изобретению, может дополнительно содержать структуру, имеющую в основном круговую канавку для уплотнения, заданную первой стенкой канавки, второй стенкой канавки, расположенной на расстоянии от указанной первой стенки канавки, и периферийной стенкой канавки для уплотнения, при этом указанная в основном круговая канавка для уплотнения имеет объем канавки для уплотнения, при этом указанный объем S уплотнения меньше указанного объема канавки для уплотнения.The rotary sealing device according to this invention may further comprise a structure having a generally circular seal groove defined by a first groove wall, a second groove wall located at a distance from said first groove wall, and a peripheral wall of the seal groove, wherein generally, the circular seal groove has a volume of the seal groove, wherein said seal volume S is less than the specified volume of the seal groove.

Вращающееся уплотнительное устройство, согласно данному изобретению, может дополнительно включать относительно вращаемую поверхность, при этом указанная в основном круговая канавка для уплотнения удерживает указанное уплотнение интерференционного типа с прижиманием к указанной относительно вращаемой поверхности, указанный первый конец тела уплотнения находится в контакте с указанной первой стенкой канавки, а указанный второй конец тела уплотнения находится в контакте с указанной второй стенкой канавки.The rotary sealing device according to the invention may further include a relatively rotatable surface, wherein said generally circular seal groove holds said interference type seal while pressing against said rotatable surface, said first end of the seal body is in contact with said first groove wall and said second end of the seal body is in contact with said second wall of the groove.

С точки зрения описания, указанная канавка для уплотнения и указанная относительно вращаемая поверхность задают сальниковую коробку уплотнения, имеющую объем сальниковой коробки, и при этом указанный объем S уплотнения должен быть меньше 85% указанного объема сальниковой коробки уплотнения.From a description point of view, said seal groove and said relatively rotatable surface define a packing box having a packing box volume, and wherein said packing volume S should be less than 85% of said packing packing box volume.

Указанное вращающееся уплотнение интерференционного типа может быть ориентировано для радиальной герметизации, при этом указанная статичная уплотнительная поверхность имеет больший диаметр, чем указанная динамическая уплотнительная поверхность, или же указанное вращающееся уплотнение интерференционного типа может быть ориентировано для радиальной герметизации, при этом указанная динамическая уплотнительная поверхность 18 имеет больший диаметр, чем указанная статичная уплотнительная поверхность. В качестве альтернативного решения, указанное вращающееся уплотнение интерференционного типа может быть Said interference-type rotating seal may be oriented for radial sealing, wherein said static sealing surface has a larger diameter than said dynamic sealing surface, or said interference-type rotating seal may be oriented for radial sealing, wherein said dynamic sealing surface 18 has larger diameter than the specified static sealing surface. Alternatively, said rotating interference-type seal may be

ориентировано для осевой герметизации, при этом указанный первый конец тела уплотнения имеет больший диаметр, чем указанный второй конец 28 тела уплотнения, или же указанное вращающееся уплотнение интерференционного типа может быть ориентировано для осевой герметизации, при этом указанный второй конец тела уплотнения имеет больший диаметр, чем указанный первый конец тела уплотнения.oriented for axial sealing, wherein said first end of the seal body has a larger diameter than said second end 28 of the seal body, or the specified rotating interference-type seal can be oriented for axial sealing, while said second end of the seal body has a larger diameter than the specified first end of the seal body.

Гибкая переходная пятка может быть задана динамическим уплотнительным выступом, имеющим круговое пересечение с указанным вторым концом тела уплотнения на удалении от указанной динамической уплотнительной поверхности, и имеющего круговое пересечение с указанной динамической уплотнительной поверхностью на удалении от указанного второго конца тела уплотнения. Указанная гибкая переходная пятка может быть фаской, задающей угол фаски относительно второго конца 28 тела уплотнения, при этом этот угол фаски предпочтительно составляет менее 31°.A flexible transition heel can be defined by a dynamic sealing lip that has a circular intersection with the specified second end of the sealing body away from the specified dynamic sealing surface, and having a circular intersection with the specified dynamic sealing surface at a distance from the specified second end of the sealing body. Said flexible transition heel may be a chamfer defining a chamfer angle with respect to the second end 28 of the seal body, and this chamfer angle is preferably less than 31 °.

Указанная периферийная стенка 4 канавки и указанная относительно вращаемая поверхность находятся на радиальном расстоянии DG друг от друга, а указанное радиальное расстояние между указанной первой стенкой канавки и второй стенкой канавки составляет LG. Предпочтительно, чтобы результат математического умножения DxL был равен или больше результата умножения DGxLG.The specified peripheral wall 4 of the grooves and the indicated relatively rotatable surface are at a radial distance DG from each other, and the specified radial distance between the specified first wall of the groove and the second wall of the groove is LG. Preferably, the result of the mathematical multiplication DxL is equal to or greater than the result of the multiplication DGxLG.

Первичной целью данного изобретения является создание нового гидродинамически смазываемого вращающегося уплотнения компрессионного типа, которое пригодно для удерживания смазки и исключения окружения.The primary objective of this invention is to provide a new, hydrodynamically lubricated, rotary compression-type seal that is suitable for holding lubricant and eliminating the environment.

Другой целью данного изобретения является ограничение гидродинамического уплотнения так, чтобы предотвратить вызванный перекосом износ, обеспечение адекватного пространства внутри сальниковой коробки уплотнения для теплового расширения, компенсации больших изменений коэффициента теплового расширения уплотнительного материала, обеспечение относительно жесткого интегрального пружинного действия для минимизации вызванного давлением перемещения взад и вперед уплотнения внутри сальниковой коробки, и сохранение контактного давления между поверхностями внутри динамической уплотнительной поверхности раздела в оптимальном диапазоне для эффективной гидродинамической смазки и исключения окружения.Another objective of the present invention is to limit hydrodynamic compaction so as to prevent distortion-induced wear, to provide adequate space inside the packing box for thermal expansion, to compensate for large changes in the coefficient of thermal expansion of the sealing material, to provide a relatively rigid integral spring action to minimize back and forth pressure-induced movements seals inside the stuffing box, and maintaining contact pressure between the surfaces inside the dynamic sealing interface in the optimal range for effective hydrodynamic lubrication and elimination of the environment.

Другой целью данного изобретения является обеспечение полной опоры по окружности уплотнения для приема давления окружения по сравнению с прерывистой опорой, согласно патентам США №№5873576 и 6036192.Another objective of this invention is the provision of full support around the circumference of the seal to receive environmental pressure compared with intermittent support, according to US patent No. 58873576 and 6036192.

Целью изобретения является также создание гидродинамического уплотнения, которое пригодно для использования с не ньютоновскими смазками.The aim of the invention is also the creation of a hydrodynamic seal, which is suitable for use with non-Newtonian lubricants.

Различные цели и признаки данного изобретения достигаются с помощью гидродинамического вращающегося уплотнения компрессионного типа, выполненного с возможностью размещения внутри круговой канавки для уплотнения, заданной первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками канавки и периферийной стенкой канавки для уплотнения, и выполненного с возможностью герметизации периферийной стенки канавки для уплотнения и создания уплотнительной поверхности раздела с относительно вращаемой поверхностью, расположенной противоположно периферийной стенке канавки для уплотнения, и выполненного с возможностью задания перегородки между смазкой и окружением.Various objects and features of the present invention are achieved by using a compression type hydrodynamic rotating seal configured to fit inside a circular seal groove defined by the first and second spaced apart groove walls and the peripheral wall of the seal groove, and configured to seal the peripheral the walls of the groove for sealing and creating a sealing interface with a relatively rotatable surface located ivopolozhno peripheral wall of the seal groove and adapted to partition tasks between the lubricant and the environment.

Гидродинамическое уплотнение, согласно данному изобретению, содержит сплошное круговое тело, состоящее из уплотнительного материала, и выполненное с возможностью размещения внутри круговой канавки для уплотнения и задающее первый и второй противоположные концы, при этом указанное сплошное круговое тело уплотнения выполнено с возможностью сжатия между периферийной стенкой канавки уплотнения и относительно вращаемой поверхностью, и выполнено с возможностью сжатия между первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками канавки для уплотнения.The hydrodynamic seal according to this invention comprises a continuous circular body consisting of a sealing material, and arranged to be placed inside a circular groove for sealing and defining first and second opposite ends, wherein said continuous circular seal body is configured to compress between a peripheral wall of the groove seals and relatively rotatable surface, and is configured to compress between the first and second walls located at a distance from each other s seal groove.

Уплотнение имеет круговой динамический уплотнительный выступ, проходящий из указанного сплошного кругового тела уплотнения для сжатого уплотнительного контакта с относительно вращаемой поверхностью и для сжатия указанного сплошного кругового тела уплотнения, и имеет волновую гидродинамическую входную геометрию, обеспечивающую гидродинамическое вклинивание пленки смазки между указанными круговым динамическим уплотнительным выступом и относительно вращаемой поверхностью в ответ на вращение относительно вращаемой поверхности. Гидродинамическая входная геометрия предпочтительно является радиусом более 1/8 дюйма (3 мм). Круговой динамический уплотнительный выступ имеет круговую защитную геометрию с острой кромкой, заданную одним концом указанного кругового гидродинамического уплотнительного выступа и выполненную с возможностью взаимодействия с окружением для исключения проникновения окружения на уплотнительную поверхность раздела указанных вращающегося уплотнения и относительно вращаемой поверхности.The seal has a circular dynamic sealing lip extending from the indicated continuous circular sealing body for compressed sealing contact with a relatively rotatable surface and for compressing said continuous circular sealing body, and has a wave hydrodynamic input geometry providing a hydrodynamic wedging of the lubricant film between said circular dynamic sealing ledge and relatively rotatable surface in response to rotation with respect to the rotatable surface. The hydrodynamic input geometry is preferably a radius of more than 1/8 inch (3 mm). The circular dynamic sealing lip has a circular protective geometry with a sharp edge defined by one end of the said circular hydrodynamic sealing lip and configured to interact with the environment to prevent the environment from penetrating the sealing interface of said rotating seal and relative to the rotating surface.

Уплотнение может иметь также, по меньшей мере, один круговой статичный уплотнительный выступ, проходящий из указанного сплошного кругового тела уплотнения и расположенный противоположно указанному круговому динамическому уплотнительному выступу для сжатого уплотнительного контакта с периферийной The seal may also have at least one circular static sealing lip extending from said continuous circular sealing body and located opposite said circular dynamic sealing lip for compressed sealing contact with a peripheral

стенкой канавки для уплотнения и для сжатия указанного сплошного кругового тела уплотнения. Круговой статичный уплотнительный выступ может проходить из указанного сплошного кругового тела уплотнения на меньшее расстояние, чем проходит указанный динамический уплотнительный выступ из указанного сплошного кругового тела уплотнения. Круговой статичный уплотнительный выступ и круговой динамический уплотнительный выступ могут быть расположены каждый на осевой концевой части указанного кругового тела уплотнения. Тело уплотнения имеет пропорции для обеспечения сжатия между первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками канавки для уплотнения.the wall of the groove for sealing and for compressing said continuous solid seal body. The circular static sealing lip may extend from the specified continuous circular sealing body to a smaller distance than the specified dynamic sealing lip from the specified continuous circular sealing body. A circular static sealing lip and a circular dynamic sealing lip may each be located on the axial end portion of said circular sealing body. The seal body is proportioned to provide compression between the first and second spaced apart walls of the seal groove.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Для лучшего понимания указанных выше признаков, преимуществ и целей данного изобретения ниже приводится подробное описание на примере вариантов выполнения, изображенных на прилагаемых чертежах. Следует однако отметить, что прилагаемые чертежи лишь иллюстрируют типичные варианты выполнения данного изобретения, и поэтому их не следует рассматривать как ограничивающие изобретение, поскольку изобретение может иметь другие одинаково эффективные варианты выполнения.For a better understanding of the above features, advantages and objectives of the present invention, a detailed description is given below by the example of embodiments depicted in the accompanying drawings. However, it should be noted that the accompanying drawings only illustrate typical embodiments of the present invention, and therefore should not be construed as limiting the invention, since the invention may have other equally effective embodiments.

На чертежах изображено:The drawings show:

фиг.1 - частичный продольный разрез устойчивого к перекосу гидродинамического уплотнения, представляющего предпочтительный вариант выполнения и наилучший режим данного изобретения;figure 1 is a partial longitudinal section of a distortion-resistant hydrodynamic seal, representing a preferred embodiment and the best mode of the present invention;

фиг.1А - разрез устойчивого к перекосу гидродинамического уплотнения, согласно фиг.1, расположенного внутри круговой сальниковой коробки уплотнения структуры, такой как корпус, и находящегося в уплотнительном контакте с относительно вращаемой поверхностью;FIG. 1A is a sectional view of a skew-resistant hydrodynamic seal, according to FIG. 1, located inside a circular packing box of a structure seal, such as a housing, and in sealing contact with a relatively rotatable surface;

фиг.2 и 3 - графики предсказываемого с помощью анализа методом конечных элементов контактного давления, которое возникает на контуре контакта между поверхностями динамического уплотнительного выступа и относительно вращаемой поверхностью, которые показывают ход изменения контактного давления между поверхностями в зависимости от размера гидродинамической входной кривой уплотнения, при этом на фиг.2 представлена наиболее часто встречаемая гидродинамическая входная кривая, согласно уровню техники, а на фиг.3 представлена более крупная гидродинамическая входная кривая, предпочтительная для данного изобретения;2 and 3 are graphs of the contact pressure predicted by the finite element analysis that occurs on the contact contour between the surfaces of the dynamic sealing lip and the relatively rotatable surface, which show the progress of the contact pressure between the surfaces depending on the size of the hydrodynamic input seal curve, this figure 2 presents the most common hydrodynamic input curve, according to the prior art, and figure 3 presents a larger idrodinamicheskaya inlet curve preferred for the present invention;

фиг.4 - частичный продольный разрез уплотнения, ориентированного для радиальной герметизации и имеющего динамический уплотнительный выступ, расположенный на внутренней периферии для уплотнения по существу цилиндрической относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность вала;4 is a partial longitudinal section of a seal oriented for radial sealing and having a dynamic sealing lip located on the inner periphery for sealing a substantially cylindrical relative to a rotating surface, such as a shaft surface;

фиг.4А - частичный продольный разрез уплотнения, ориентированного для радиальной герметизации и имеющего динамический уплотнительный выступ, расположенный на наружной периферии для уплотнения по существу цилиндрической относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность отверстия в корпусе;figa is a partial longitudinal section of a seal oriented for radial sealing and having a dynamic sealing protrusion located on the outer periphery for sealing a substantially cylindrical relative to the rotating surface, such as the surface of the holes in the housing;

фиг.4В и 4С - частичный продольный разрез уплотнения, ориентированного для осевой (торцевой) герметизации и имеющего динамический уплотнительный выступ, расположенный с осевой ориентацией для уплотнения по существу плоской относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность плеча вала;4B and 4C are a partial longitudinal section through a seal oriented for axial (end) sealing and having a dynamic sealing protrusion located with an axial orientation for sealing substantially flat relative to a rotating surface, such as a shaft shoulder surface;

фиг.5-8 - частичный продольный разрез двунаправленных гидродинамически смазываемых уплотнений, представляющих альтернативные варианты выполнения данного изобретения;5-8 are a partial longitudinal section of bi-directional hydrodynamically lubricated seals representing alternative embodiments of the present invention;

фиг.9 и 9А - частичный продольный разрез двунаправленных гидродинамически смазываемых уплотнений, представляющих другие альтернативные варианты выполнения данного изобретения, при этом на фиг.9А уплотнение показано внутри круговой канавки для уплотнения в уплотнительном контакте с относительно вращаемой поверхностью;FIGS. 9 and 9A are a partial longitudinal sectional view of bi-directional hydrodynamically lubricated seals representing other alternative embodiments of the present invention, with FIG. 9A showing a seal inside a circular groove for sealing in a sealing contact with a relatively rotatable surface;

фиг.10 - частичный продольный разрез гидродинамически смазываемого уплотнения интерференционного типа, представляющего другой вариант выполнения данного изобретения и состоящего из двух дополняющих друг друга материалов; иfigure 10 is a partial longitudinal section of a hydrodynamically lubricated seal interference type, representing another embodiment of the present invention and consisting of two complementary materials; and

фиг.11 и 11А - частичный продольный разрез гидродинамически смазываемого уплотнения интерференционного типа, представляющего другой вариант выполнения данного изобретения, при этом на фиг.11 показано не сжатое состояние уплотнения, а на фиг.11А показано уплотнение в сжатом состоянии внутри круговой сальниковой коробки уплотнения.11 and 11A are a partial longitudinal section of a hydrodynamically lubricated interference-type seal representing another embodiment of the present invention, while FIG. 11 shows an uncompressed state of the seal, and FIG. 11A shows the seal in a compressed state inside a circular seal packing box.

Описание предпочтительного варианта выполненияDescription of the preferred embodiment

Данное изобретение относится к гидродинамически смазываемому уплотнению компрессионного типа (т.е. интерференционного типа, а не типа с эластичным консольным выступом) вращающегося вала, которое пригодно для удерживания смазки и исключения окружения, которое взаимодействует с установочной канавкой для обеспечения стойкости к износу. Оно выполнено так, что его геометрия, контактное давление между поверхностями и реакция на относительное вращательное движение This invention relates to a hydrodynamically lubricated seal of a compression type (i.e., an interference type, rather than a type with an elastic cantilever protrusion) of a rotating shaft, which is suitable for holding lubricant and eliminating the environment that interacts with the alignment groove to provide wear resistance. It is designed so that its geometry, contact pressure between the surfaces and the reaction to relative rotational motion

комбинируются для создания гидродинамической пленки смазки, которая отделяет уплотнение от сопряженной относительно вращаемой поверхности, и комбинируются для исключения окружения, и тем самым способствуют длительному сроку службы уплотнения. Толщина пленки пропорциональна давлению между поверхностями, а также зависит от других факторов, таких как форма в установленном состоянии гидродинамической геометрии и вязкость смазки. Уплотнения, согласно данному изобретению, являются двунаправленными, т.е. они обеспечивают эффективную гидродинамическую смазку при относительном вращении по часовой стрелке или против часовой стрелки.combined to create a hydrodynamic film of lubricant that separates the seal from the mating relative to the rotating surface, and combined to exclude the environment, and thereby contribute to a long service life of the seal. The film thickness is proportional to the pressure between the surfaces, and also depends on other factors, such as the shape in the installed state of the hydrodynamic geometry and the viscosity of the lubricant. The seals according to this invention are bidirectional, i.e. they provide effective hydrodynamic lubrication with relative clockwise or counterclockwise rotation.

Изобретение направлено на предотвращение абразивного износа вследствие соударений в установках, где имеется небольшая разница давлений или отсутствует разница давлений на уплотнении, и в установках, где давление окружения может быть больше или меньше давления смазки, и в применениях, где давление колеблется, реверсируется и/или пульсирует. Уплотнение, согласно данному изобретению, является также устойчивым к вызванному давлению смещению внутри канавки для уплотнения и иногда возникающему одновременному скручиванию динамического уплотнительного выступа внутри канавки для уплотнения, которое в уплотнениях, согласно уровню техники, может приводить к всасыванию абразивных материалов. Эксперименты, проведенные изобретателями и их сотрудниками подтвердили, что совокупные признаки и преимущества данного изобретения обеспечивают более высокую абразивную стойкость, чем уплотнения, согласно представляющему уровень техники патенту США №5230520, при отсутствии разницы давлений, что является состоянием, в котором вызванный перекосом износ может быть проблемой.The invention is directed to preventing abrasion due to collisions in installations where there is little pressure difference or there is no pressure difference across the seal, and in installations where the ambient pressure may be greater or less than the lubricant pressure, and in applications where the pressure fluctuates, reverses and / or throbbing. The seal according to this invention is also resistant to pressure-induced displacement inside the seal groove and sometimes the simultaneous twisting of the dynamic seal protrusion inside the seal groove, which in the seals according to the prior art can lead to the absorption of abrasive materials. Experiments by the inventors and their employees have confirmed that the combined features and advantages of this invention provide higher abrasion resistance than seals according to the prior art, US Pat. No. 5,230,520, in the absence of a pressure difference, which is a condition in which wear caused by skew can be a problem.

На фиг.1 и 1А показаны два вида, которые представляют предпочтительный вариант выполнения изобретения. На фиг.1 и 1А показано в частичном продольном разрезе гидродинамически смазываемое уплотнение 2 интерференционного типа вращающегося вала, при этом на фиг.1 показано уплотнение 2 в не установленном состоянии, а на фиг.1А показано установленное состояние уплотнения 2 внутри в основном круговой канавки 3 для уплотнения структуры 20, такой как корпус, и прижатое с герметизацией к периферийной стенке 4 канавки и к относительно вращаемой поверхности 6, и удерживаемое в устойчивом к перекосу заключении между первой стенкой 8 и второй стенкой 10 в основном круговой канавки 3 для уплотнения.1 and 1A show two views that represent a preferred embodiment of the invention. Figures 1 and 1A show, in partial longitudinal section, a hydrodynamically lubricated seal 2 of the interference type of a rotating shaft, figure 1 shows the seal 2 in an uninstalled state, and Figure 1A shows the installed state of the seal 2 inside the generally circular groove 3 for sealing the structure 20, such as a housing, and pressed against the peripheral wall 4 of the groove and relatively rotatable surface 6, and held in a torsion-resistant conclusion between the first wall 8 and the second wall 10 in the base SG circumferential groove 3 for sealing.

Уплотнение 2 имеет сплошное в основном круговое тело 5 уплотнения, которое имеет первый конец 26 тела уплотнения, имеющий глубину Е, и которое имеет второй конец 28 тела уплотнения.The seal 2 has a solid substantially circular seal body 5, which has a first end 26 of the seal body having a depth E, and which has a second end 28 of the seal body.

В промышленности гидродинамических уплотнений первую стенку 8 канавки часто называют стенкой сальниковой коробки на стороне смазки, а вторую стенку 10 канавки часто называют стенкой сальниковой коробки на стороне окружения. Аналогичным образом, первый конец 26 тела уплотнения часто называют смазываемым концом, а второй конец 28 тела уплотнения часто называют концом окружения. Первая стенка 8 канавки и вторая стенка 10 канавки находятся противоположно на расстоянии друг от друга, и первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения расположены в основном противоположно друг другу. Периферийная стенка 4 канавки и относительно вращаемая поверхность 6 также расположены в основном противоположно друг другу, и периферийная стенка 4 канавки имеет размер, обеспечивающий удерживание уплотнения 2 с прижатием к относительно вращаемой поверхности 6.In the hydrodynamic seal industry, the first groove wall 8 is often referred to as the packing box wall on the lubrication side, and the second groove wall 10 is often referred to as the packing box wall on the surround side. Similarly, the first end 26 of the seal body is often called the lubricated end, and the second end 28 of the seal body is often called the end of the environment. The first groove wall 8 and the second groove wall 10 are oppositely spaced from each other, and the first end 26 of the seal body and the second end 28 of the seal body are substantially opposite to each other. The peripheral wall 4 of the grooves and the relatively rotatable surface 6 are also located substantially opposite to each other, and the peripheral wall 4 of the grooves is sized to hold the seal 2 pressed against the relatively rotatable surface 6.

Для пояснения терминологии данной заявки, канавка 3 для уплотнения является пустым пространством в структуре 20, которая задана периферийной стенкой 4 канавки, первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки. Сальниковая коробка уплотнения является закрытым пространством, заданным периферийной стенкой 4 канавки, первой стенкой 8 и второй стенкой 10 в основном круговой канавки 3 для уплотнения и относительно вращаемой поверхностью 6.To clarify the terminology of this application, the groove 3 for sealing is an empty space in the structure 20, which is defined by the peripheral wall 4 of the groove, the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove. The packing box is a closed space defined by the peripheral wall 4 of the groove, the first wall 8 and the second wall 10 of the generally circular groove 3 for sealing and a relatively rotatable surface 6.

Данное изобретение применяется там, где относительно вращаемая поверхность 6 герметизируется относительно структуры 20, при этом структура 20 или относительно вращаемая поверхность или обе выполнены с возможностью вращения. Хотя первая стенка 8 канавки и вторая стенка 10 канавки показаны в фиксированном постоянном соотношении друг с другом, это не должно ограничивать изобретение, поскольку изобретение допускает другие одинаково подходящие формы. Например, первая стенка 8 канавки и/или вторая стенка 10 канавки могут быть съемными для облегчения технического обслуживания и ремонта, но установленными в фиксированном соотношении во время работы оборудования для сдерживания уплотнения 2.The present invention is applied where a relatively rotatable surface 6 is sealed with respect to the structure 20, wherein the structure 20 or the relatively rotatable surface or both are rotatable. Although the first groove wall 8 and the second groove wall 10 are shown in a fixed constant ratio to each other, this should not limit the invention, since the invention allows for other equally suitable shapes. For example, the first groove wall 8 and / or the second groove wall 10 may be removable to facilitate maintenance and repair, but set in a fixed ratio during operation of the equipment to hold the seal 2.

Уплотнение 2 может состоять из любого количества подходящих материалов, включая эластомерные или резинообразные уплотнительные материалы и различные полимерные уплотнительные материалы, или любые их комбинации, включая композитные конструкции, в которых одна часть уплотнения имеет материал, отличный от другой части, однако уплотнение 2 выполнено, по меньшей мере, частично из упругого уплотнительного материала, такого как эластомер. Предпочтительным материалом является эластомер, имеющий номинальную твердость в диапазоне 73-92 по шкале А Шора. Уплотнение 2, которое имеет в основном кольцеобразное сплошное тело, выполнено с возможностью размещения в основном круговой канавке 3 для уплотнения Seal 2 may consist of any number of suitable materials, including elastomeric or rubber-like seal materials and various polymer seal materials, or any combination thereof, including composite structures in which one part of the seal has a material different from the other part, however, the seal 2 is made according to at least partially from an elastic sealing material such as an elastomer. A preferred material is an elastomer having a nominal hardness in the range of 73-92 on a Shore A scale. The seal 2, which has a generally annular solid body, is arranged to be placed in the main circular groove 3 for sealing

структуры или корпуса 20, и используется для разделения смазки 22 от окружения 23, которое может содержать абразивные частицы, и используется для предотвращения смешивания окружения со смазкой, и используется для управления деформацией уплотнения и для управления контактной силой между уплотнением 2 и относительно вращаемой поверхностью 6. Уплотнение 2 включает динамический уплотнительный выступ 16 компрессионного типа, который имеет в основном круговую конфигурацию, которая задает динамическую уплотнительную поверхность 18. Уплотнение 2 предпочтительно также включает выступающий статичный уплотнительный выступ 12, который задает статичную уплотнительную поверхность 14. Динамический уплотнительный выступ 16 и статичный уплотнительный выступ 12 ориентированы в основном противоположно друг другу для минимизации возможности скручивания уплотнения 2 внутри в основном круговой канавки 3 для уплотнения.structure or housing 20, and is used to separate the lubricant 22 from the environment 23, which may contain abrasive particles, and is used to prevent the environment from mixing with the lubricant, and is used to control the deformation of the seal and to control the contact force between the seal 2 and the relatively rotating surface 6. The seal 2 includes a dynamic sealing lip 16 of the compression type, which has a generally circular configuration that defines a dynamic sealing surface 18. The seal 2 p preferably also includes a protruding static sealing lip 12, which defines a static sealing surface 14. The dynamic sealing lip 16 and the static sealing lip 12 are oriented substantially oppositely to minimize twisting of the seal 2 within the generally circular seal groove 3.

Уплотнение 2 может быть выполнено с возможностью радиальной или осевой (торцевой) герметизации. В конфигурации радиальной герметизации статичная уплотнительная поверхность 14, динамическая уплотнительная поверхность 18, периферийная стенка 4 канавки и относительно вращаемая поверхность 6 могут иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, и первая стенка 8 канавки, вторая стенка 10 канавки, первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения могут иметь по существу плоскую конфигурацию, и указанный динамический уплотнительный выступ 16 может выступать из указанного сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по существу в радиальном направлении.The seal 2 can be made with the possibility of radial or axial (end) sealing. In the radial sealing configuration, the static sealing surface 14, the dynamic sealing surface 18, the peripheral groove wall 4 and the relatively rotatable surface 6 may have a substantially cylindrical configuration, and the first groove wall 8, the second groove wall 10, the first end 26 of the seal body and the second end 28 seal bodies may have a substantially planar configuration, and said dynamic sealing lip 16 may protrude from said continuous, substantially circular seal body 5 substantially to the radial direction.

При конфигурации осевой (торцевой) герметизации статичный уплотнительный выступ 14, динамический уплотнительный выступ 18, периферийная стенка 4 канавки и относительно вращаемая поверхность 6 могут иметь по существу плоскую конфигурацию, и первая стенка 8 канавки, вторая стенка 10 канавки, первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения могут иметь по существу плоскую конфигурацию, и указанный динамический уплотнительный выступ 16 может выступать из указанного сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по существу в радиальном направлении.In the configuration of the axial (end) sealing, the static sealing lip 14, the dynamic sealing lip 18, the peripheral groove wall 4 and the relatively rotatable surface 6 may have a substantially flat configuration, and the first groove wall 8, the second groove wall 10, the first end 26 of the seal body and the second end 28 of the seal body may have a substantially flat configuration, and said dynamic sealing lip 16 may protrude from said solid, substantially circular seal body 5 substantially ialnom direction.

В уплотнениях большого диаметра профиль уплотнения, согласно данному изобретению, обычно является достаточно мягким, так что если он первоначально выполнен для конфигурации радиальной герметизации, то его можно просто торсионно скручивать на 90° для работы в конфигурации торцевой герметизации. В уплотнениях меньшего диаметра такие уплотнения являются более жесткими для скручивания и поэтому их предпочтительно изготавливать в качестве радиально ориентированного In large diameter seals, the seal profile according to this invention is usually quite soft, so that if it was originally designed for radial sealing configuration, it can simply be torsionally rotated 90 ° to work in the face seal configuration. In smaller diameter seals, such seals are stiffer for twisting and therefore it is preferable to produce them as a radially oriented

уплотнения или ориентированного в осевом направлении уплотнения, что может требоваться в частных применениях уплотнения.seals or axially oriented seals, which may be required in particular seal applications.

Локальный отрезок U является отрезком той части уплотнения 2, которая не находится в контакте с относительно вращаемой поверхностью 6. Сжатие уплотнения 2 между периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6 создает в основном круговую статичную уплотнительную поверхность между периферийной стенкой 4 канавки и сопряженной статичной уплотнительной поверхностью 14, и создает в основном круговую динамическую уплотнительную поверхность раздела между относительно вращаемой поверхностью 6 и сопряженной динамической уплотнительной поверхностью 18, при этом указанная динамическая уплотнительная поверхность раздела имеет локальную ширину W, которая равна ширине LG минус локальный отрезок U. Когда уплотнение 2 установлено со сжатием между периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6, то локальная ширина W состоит из динамической уплотнительной поверхности 18 и части гидродинамической входной кривой 38 вследствие вызванного сжатием сплющивания динамического уплотнительного выступа 16.The local segment U is a segment of that part of the seal 2 that is not in contact with the relatively rotatable surface 6. Compression of the seal 2 between the peripheral wall 4 of the groove and the relatively rotatable surface 6 creates a substantially circular static sealing surface between the peripheral wall 4 of the groove and the associated static sealing surface 14, and creates a mainly circular dynamic sealing interface between the relatively rotatable surface 6 and the associated dynamic a sealing surface 18, wherein said dynamic sealing interface has a local width W, which is equal to the width LG minus the local segment U. When the seal 2 is installed with compression between the peripheral wall 4 of the groove and the relatively rotating surface 6, then the local width W consists of a dynamic sealing surface 18 and part of the hydrodynamic input curve 38 due to compression-induced flattening of the dynamic sealing protrusion 16.

Структура 20 образует, по меньшей мере, часть камеры для смазки, которая служит для удерживания смазки 22. Когда происходит относительное вращение между структурой 20 и относительно вращаемой поверхностью 6, то окружное направление вращательного движения является перпендикулярным плоскости разреза на фиг.1 и 1А, и уплотнение остается неподвижным относительно структуры 20 и сохраняет статичную уплотнительную поверхность раздела со структурой 20, и относительно вращаемая поверхность 6 скользит относительно динамической уплотнительной поверхности 18 при заданной скорости V вращения, и поверхность раздела между уплотнением 2 и относительно вращаемой поверхностью 6 становится динамической уплотнительной поверхностью раздела. Защитная кромка 30 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 является круговой и предпочтительно резкой, а кромка 32 на стороне смазки динамической уплотнительной поверхности 18 является не круговой, согласно патенту США №4610319, и поэтому локальная ширина W динамической уплотнительной поверхности 18 изменяется по окружности уплотнения 2. Аналогичным образом, ширина зоны профиля динамического уплотнительного выступа 16 изменяется по окружности уплотнения 2. Не круговая кромка 32 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 и гидродинамическая входная кривая 38 образуют совместно волнистую гидродинамическую входную геометрию, обеспечивающую гидродинамическую смазку уплотнения. В результате изменений локальной ширины W The structure 20 forms at least a portion of the lubricant chamber that serves to hold the lubricant 22. When relative rotation occurs between the structure 20 and the relatively rotatable surface 6, the circumferential direction of rotational movement is perpendicular to the cut plane in FIGS. 1 and 1A, and the seal remains stationary relative to the structure 20 and maintains a static sealing interface with the structure 20, and the relatively rotatable surface 6 slides relative to the dynamic sealing surface 18 at a given rotation speed V, and the interface between the seal 2 and the relatively rotatable surface 6 becomes a dynamic sealing interface. The protective edge 30 on the surrounding side of the dynamic sealing surface 18 is circular and preferably sharp, and the edge 32 on the lubricating side of the dynamic sealing surface 18 is not circular, according to US patent No. 4610319, and therefore the local width W of the dynamic sealing surface 18 varies around the circumference of the seal 2 Similarly, the profile zone width of the dynamic sealing lip 16 changes around the circumference of the seal 2. The non-circular edge 32 on the surrounding side of the dynamic seal Yelnia surface 18 and hydrodynamic inlet curve 38 together form a wavy hydrodynamic inlet geometry providing hydrodynamic lubrication of the seal. As a result of changes in the local width W

динамической уплотнительной поверхности 18, одна составляющая скорости V вращения вклинивает пленку смазки на динамическую уплотнительную поверхность раздела между динамическим уплотнительным выступом 16 и относительно вращаемой поверхностью 6, вызывая тем самым гидродинамический подъем динамической уплотнительной поверхности 18 и движение ее по пленке, за счет чего обеспечивается смазка динамической уплотнительной поверхности 18 и относительно вращаемой поверхности 6, согласно патенту США №4610319. Эта пленка смазки физически разделяет уплотнение 2 и относительно вращаемую поверхность 6 и тем самым предотвращает обычный износ сухого трения, связанный с обычными гидродинамическими уплотнениями интерференционного типа, и за счет этого удлиняет срок службы уплотнения и сопряженной поверхности и позволяет использовать на практике более высокие рабочие давления. Не круговой характер кромки 32 на стороне смазки может принимать любую из многих подходящих форм, которые приводят к постепенному сужению не круговой формы на стороне смазки динамического уплотнительного выступа 16 без отхода от идеи и объема данного изобретения.dynamic sealing surface 18, one component of the rotation speed V wedges the lubricant film on the dynamic sealing interface between the dynamic sealing protrusion 16 and the relatively rotating surface 6, thereby causing a hydrodynamic rise of the dynamic sealing surface 18 and its movement on the film, thereby providing dynamic lubrication the sealing surface 18 and relative to the rotating surface 6, according to US patent No. 4610319. This lubricant film physically separates the seal 2 and the relatively rotatable surface 6 and thereby prevents the usual dry friction wear associated with conventional interference-type hydrodynamic seals, and thereby lengthens the life of the seal and the mating surface and allows the use of higher operating pressures in practice. The non-circular nature of the lip 32 on the lubricant side can take any of many suitable forms, which lead to the gradual narrowing of the non-circular shape on the lubricant side of the dynamic sealing lip 16 without departing from the idea and scope of the present invention.

Поскольку локальная ширина W изменяется по окружности уплотнения, то для пояснения необходимо отметить, что показанные на фиг.1 и 1А разрезы выполнены в месте окружности, которое представляет средний размер такого изменения локальной ширины W и которое соответствует средней точке высоты гидродинамической волновой геометрии, описанной в патенте США №4610319. Полезно также отметить, что гидродинамическая входная кривая 38 и не сжатая геометрия 40 являются не круговыми и изменяют местоположение в зависимости от изменения локальной ширины W. Если относительное вращение отсутствует, то герметичное для жидкости уплотнение сохраняется на статичной уплотнительной поверхности раздела между статичной уплотнительной поверхностью 14 и периферийной стенкой 4 канавки и между динамической уплотнительной поверхностью 18 и относительно вращаемой поверхностью 6.Since the local width W varies along the circumference of the seal, for explanation, it should be noted that the cuts shown in FIGS. 1 and 1A are made at the circumference, which represents the average size of such a change in the local width W and which corresponds to the midpoint of the height of the hydrodynamic wave geometry described in US patent No. 4610319. It is also useful to note that the hydrodynamic input curve 38 and the uncompressed geometry 40 are not circular and change location depending on the change in the local width W. If there is no relative rotation, then the liquid-tight seal is stored on the static sealing surface between the static sealing surface 14 and the peripheral wall 4 of the groove and between the dynamic sealing surface 18 and the relatively rotatable surface 6.

Когда уплотнение 2 сжато между периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6, то ширина L тела уплотнения 2 увеличивается за счет смещения сжатого уплотнительного материала. Когда на уплотнение 2 воздействуют рабочие условия повышенной температуры, то ширина L тела уплотнения 2 имеет тенденцию к дальнейшему увеличению за счет теплового расширения. Уплотнение 2 часто используется в условиях повышенной температуры, и оно также создает свое собственное тепло за счет сдвига смазки и шероховатого контакта на динамической уплотнительной поверхности раздела. Уплотнение претерпевает объемное тепловое When the seal 2 is compressed between the peripheral wall 4 of the groove and the relatively rotatable surface 6, the width L of the body of the seal 2 increases due to the displacement of the compressed seal material. When the operating conditions of elevated temperature are affected by the seal 2, the width L of the seal body 2 tends to further increase due to thermal expansion. Seal 2 is often used at elevated temperatures, and it also creates its own heat due to shear of the lubricant and rough contact on the dynamic sealing interface. The seal undergoes volumetric thermal

расширение, которое имеет коэффициент расширения, примерно в три раза превышающий линейный коэффициент теплового расширения.expansion, which has an expansion coefficient of about three times the linear coefficient of thermal expansion.

В уровне техники специально указывается, что тело уплотнения не должно быть одновременно в контакте как со стенкой сальниковой коробки на стороне смазки, так и со стенкой сальниковой коробки на стороне окружения, поскольку такое заключение с учетом непредсказуемой ширины уплотнения в установленном состоянии может вызывать высокое контактное давление между поверхностями, не совместимое с гидродинамической смазкой, на динамической уплотнительной поверхности раздела, что приводит к повреждению уплотнения. В противоположность обычным представлениям и учениям уровня техники, тело уплотнения 2, согласно данному изобретению, предназначено для одновременного контакта во время работы как с первой стенкой 8 канавки, так и со второй стенкой 10 канавки; то есть, во время работы первый конец 26 тела уплотнения 2 должен находиться в контакте с первой стенкой 8 канавки, а второй конец 28 тела уплотнения 2 должен находиться в контакте со второй стенкой 10 канавки. Эффективность этого подхода не была очевидной перед выполнением обширного анализа методом конечных элементов и испытаний и противоречила ожиданиям и оценкам, согласно уровню техники.The prior art specifically indicates that the seal body must not be in contact with both the packing box wall on the grease side and the packing box wall on the surround side, since such a conclusion, given the unpredictable seal width in the installed state, can cause high contact pressure between surfaces, not compatible with hydrodynamic lubrication, on the dynamic sealing interface, which leads to damage to the seal. In contrast to the conventional concepts and teachings of the prior art, the seal body 2 according to the invention is intended for simultaneous contact during operation with both the first groove wall 8 and the second groove wall 10; that is, during operation, the first end 26 of the seal body 2 should be in contact with the first wall 8 of the groove, and the second end 28 of the seal body 2 should be in contact with the second wall 10 of the groove. The effectiveness of this approach was not obvious before performing extensive analysis by the finite element method and testing and ran counter to expectations and estimates according to the prior art.

Для облегчения монтажа ширина L уплотнения 2 в не установленном состоянии при комнатной температуре может быть меньше расстояния LG между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки. Уплотнение 2 может быть выполнено так, что указанное выше вызванное тепловым расширением и вызванное сжатием при установке увеличение длины L приводит во время работы к одновременному контакту уплотнения 2 как с первой стенкой 8 канавки, так и со второй стенкой 10 канавки. На практике ширина L не может увеличиться до величины больше расстояния LG между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки, поскольку первая стенка 8 канавки и вторая стенка 10 канавки обеспечивают физический предел. При увеличении ширины L до величины,. равной расстоянию LG между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки, любое дополнительное сжатие или тепловое расширение уплотнения 2 компенсируется смещением не ограниченной геометрии 40 и гидродинамической входной кривой 38 в направлении относительно вращаемой поверхности 6. Локальная ширина W увеличивается в зависимости от увеличивающегося ограничения уплотнения и в зависимости от увеличивающегося вызванного температурой теплового расширения.To facilitate installation, the width L of the seal 2 in an unset state at room temperature may be less than the distance LG between the first groove wall 8 and the second groove wall 10. The seal 2 can be made so that the aforementioned increase in the length L caused by thermal expansion and caused by compression during installation causes the seal 2 to simultaneously contact the seal 2 with both the first groove wall 8 and the second groove wall 10. In practice, the width L cannot increase to a value greater than the distance LG between the first groove wall 8 and the second groove wall 10, since the first groove wall 8 and the second groove wall 10 provide a physical limit. With an increase in the width L to a value ,. equal to the distance LG between the first groove wall 8 and the second groove wall 10, any additional compression or thermal expansion of the seal 2 is compensated by the displacement of the unrestricted geometry 40 and the hydrodynamic input curve 38 in the direction relative to the rotating surface 6. The local width W increases depending on the increasing restriction of the seal and depending on increasing temperature-induced thermal expansion.

Как указывалось выше, локальный отрезок U является отрезком уплотнения 2, который не находится в контакте с относительно вращаемой поверхностью 6. Тело 5 уплотнения, согласно данному изобретению, служит в качестве интегрального As indicated above, the local segment U is a segment of the seal 2, which is not in contact with a relatively rotatable surface 6. The seal body 5, according to this invention, serves as an integral

пружинного элемента на локальном отрезке U, а не сжатая геометрия 40 и гидродинамическая входная кривая 38 выпячиваются в направлении относительно вращаемой поверхности 6, когда уплотнение 2 сжимается между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки в результате сжатия уплотнения, накопления допусков и теплового расширения.the spring element on the local segment U, and not the compressed geometry 40 and the hydrodynamic input curve 38 protrude in the direction relative to the rotating surface 6, when the seal 2 is compressed between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove as a result of compression of the seal, accumulation of tolerances and thermal expansion.

Эксперименты, проведенные изобретателями и их сотрудниками, подтвердили, что совокупные признаки и преимущества данного изобретения, вопреки обычному мнению и учению, согласно уровню техники, работают гидродинамически во время одновременного ограничения уплотнения 2 первой стенкой 8 канавки, второй стенкой 10 канавки, периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6. Было установлено, что происходит адекватная гидродинамическая смазка динамической уплотнительной поверхности 18 даже когда на уплотнение 2 воздействует высокая окружающая температура (250°Ф (120°С)), а уровень одновременного ограничения превышает наихудший случай совокупности допусков.The experiments carried out by the inventors and their employees confirmed that the combined features and advantages of this invention, contrary to the usual opinion and teaching, according to the prior art, work hydrodynamically while simultaneously restricting the sealing 2 to the first wall 8 of the groove, the second wall 10 of the groove, and the peripheral wall 4 of the groove and relatively rotatable surface 6. It was found that adequate hydrodynamic lubrication of the dynamic sealing surface 18 occurs even when the seal 2 is exposed There is a high ambient temperature (250 ° F (120 ° C)), and the level of simultaneous restriction exceeds the worst case of a set of tolerances.

Во время части экстенсивных испытаний уплотнение было установлено в испытательном приспособлении, которое допускало уменьшение ширины LG в основном круговой канавки 3 для уплотнения при относительном вращении между структурой 20 и относительно вращаемой поверхностью 6. В противоположность общему мнению, испытания показали, что до определенной точки, когда наступает ограничение в результате уменьшения расстояния LG, гидродинамический рабочий крутящий момент уплотнения уменьшается. Этот результат был не очевиден перед проведением испытаний и противоречил ожиданиям и оценкам, согласно уровню техники.During part of the extensive testing, the seal was installed in a test fixture that allowed a reduction in the width LG of the generally circular groove 3 for sealing with relative rotation between the structure 20 and the relatively rotating surface 6. In contrast to the general view, the tests showed that to a certain point, when there is a limitation as a result of a decrease in the distance LG, the hydrodynamic working torque of the seal is reduced. This result was not obvious before testing and ran counter to expectations and estimates according to the prior art.

Одним из ключевых признаков данного изобретения является минимизация объема уплотнения с целью обеспечения достаточного объема расширения внутри сальниковой коробки для компенсации (посредством смещения не сжатой геометрии 40 и гидродинамической входной кривой 36 в направлении относительно вращаемой поверхности 6) комбинированных эффектов накопления допусков, теплового расширения и уплотнительного материала, смещенного за счет ограничения, создаваемого сальниковой коробкой.One of the key features of this invention is to minimize the volume of the seal in order to ensure a sufficient expansion volume inside the stuffing box to compensate (by displacing the uncompressed geometry 40 and the hydrodynamic input curve 36 in the direction relative to the rotating surface 6) the combined effects of the accumulation of tolerances, thermal expansion and sealing material displaced due to the restriction created by the stuffing box.

Важным фактором, который приводит к минимизации объема уплотнения, является срезанная поверхность 34, которая в данном варианте выполнения показана по существу параллельной статичной уплотнительной поверхности 14, однако показанное параллельное соотношение не должно ограничивать объем изобретения, поскольку срезанная поверхность 34 может быть также ориентирована с перекосом относительно статичной уплотнительной поверхности 14, как показано на фиг.9-9А. Другим важным An important factor that minimizes the volume of the seal is the cut surface 34, which in this embodiment is shown to be substantially parallel to the static seal surface 14, however, the parallel relationship shown should not limit the scope of the invention, since the cut surface 34 can also be misaligned with respect to static sealing surface 14, as shown in Fig.9-9A. Other important

фактором, который влияет на минимизацию объема уплотнения, является включение не сжатой геометрии 40 под относительно крутым углом А относительно динамической уплотнительной поверхности 18 и относительно вращаемой поверхности 6. Угол А должен быть больше 30°, и предпочтительно угол А должен быть в диапазоне 40-45°. Это обеспечивает пространство для большой величины смещения материала за счет теплового расширения, первоначального сжатия и допусков, по сравнению с уплотнениями Kalsi, согласно уровню техники. Желательно, чтобы уплотнение 2 оставалось работоспособным внутри диапазона коэффициента теплового расширения от 0,00027 до 00039 кубических дюймов на 1°Ф.a factor that minimizes the volume of the seal is the inclusion of uncompressed geometry 40 at a relatively steep angle A relative to the dynamic sealing surface 18 and relative to the rotating surface 6. The angle A should be greater than 30 °, and preferably the angle A should be in the range of 40-45 °. This provides space for a large amount of material displacement due to thermal expansion, initial compression and tolerances compared to Kalsi seals according to the prior art. It is desirable that the seal 2 remains operational within the range of the coefficient of thermal expansion from 0,00027 to 00039 cubic inches per 1 ° F.

Соотношения размеров, желательные в данном изобретении, можно выразить математически с использованием следующих переменных:The aspect ratios desired in this invention can be expressed mathematically using the following variables:

As - зона формы продольного разреза уплотнения при средней ширине не установленного уплотнительного выступа при комнатной температуре, при этом разрез выполнен в плоскости, которая проходит через продольную ось уплотнения.As is the zone of the shape of the longitudinal section of the seal with the average width of the uninstalled sealing protrusion at room temperature, while the section is made in a plane that passes through the longitudinal axis of the seal.

С - коэффициент трехмерного теплового расширения уплотнительного материала, используемого для выполнения уплотнения.C is the coefficient of three-dimensional thermal expansion of the sealing material used to perform the seal.

D - глубина при комнатной температуре в не установленном состоянии профиля тела уплотнения от статичной уплотнительной поверхности 14 до динамической уплотнительной поверхности 18.D is the depth at room temperature in an unspecified state of the profile of the seal body from the static sealing surface 14 to the dynamic sealing surface 18.

DG - расстояние между относительно вращаемой поверхностью 6 и периферийной стенкой 3 канавки при комнатной температуре.DG is the distance between the relatively rotatable surface 6 and the peripheral wall 3 of the groove at room temperature.

Dm - средний диаметр в не установленном состоянии профиля при комнатной температуре, т.е. (внутренний диаметр + наружный диаметр)/2.Dm is the average diameter in an undefined state of the profile at room temperature, i.e. (inner diameter + outer diameter) / 2.

Е - глубина в не установленном состоянии первого конца 26 тела уплотнения при комнатной температуре.E is the depth in an unstated state of the first end 26 of the seal body at room temperature.

G - объем сальниковой коробки при комнатной температуре, с использованием приведенного выше в описании определения сальниковой коробки.G is the volume of the packing box at room temperature, using the definition of the packing box above in the description.

L - ширина при комнатной температуре в не установленном состоянии профиля уплотнения, измеренная от первого конца 26 тела уплотнения до второго конца 28 тела уплотнения.L is the width at room temperature in an unspecified state of the seal profile, measured from the first end 26 of the seal body to the second end 28 of the seal body.

LG - расстояние между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки.LG is the distance between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove.

Р - величина выступания в не установленном состоянии динамического уплотнительного выступа 16 из первого конца 26 тела уплотнения к динамической уплотнительной поверхности 18 при комнатной температуре.P is the magnitude of the protrusion in an unspecified state of the dynamic sealing lip 16 from the first end 26 of the sealing body to the dynamic sealing surface 18 at room temperature.

Rg - объем при комнатной температуре канавки с использованием приведенного выше в описании определения канавки.Rg is the volume at room temperature of the groove using the definition of the groove given above.

Rv - произвольно задаваемый теоретический объем, используемый для проверки пропорций конструкции уплотнения, согласно данному изобретению, с целью компенсации теплового расширения уплотнения и смещаемого сжатием материала, который вычисляется с использованием уравнения Rv=Dm×3,1416×L×D. Этот произвольно задаваемый объем представляет объем воображаемого кольца прямоугольного поперечного сечения, которое имеет одинаковые при комнатной температуре внутренний диаметр, наружный диаметр и ширину, что и рассматриваемое уплотнение.Rv is an arbitrary theoretical volume used to check the proportions of the seal structure according to this invention in order to compensate for the thermal expansion of the seal and compression-shifted material, which is calculated using the equation Rv = Dm × 3,1416 × L × D. This arbitrarily defined volume represents the volume of an imaginary ring of rectangular cross-section, which has the same inner diameter, outer diameter and width at room temperature as the seal in question.

S - объем при комнатной температуре в не установленном состоянии уплотнения, т.е. величина пространства, занимаемого уплотнением при комнатной температуре, измеренное в кубических единицах. Объем S уплотнения можно определить с помощью любого подходящего способа, таким как способ, использующий принцип Архимеда, в котором объем вытесненной жидкости погруженным объектом равен объему объекта, или же способа с использованием инженерного программного обеспечения для вычисления объема создаваемой компьютером сплошной модели, представляющей размеры уплотнения, или с помощью способа ручного вычисления, например, с использованием правил Паппуса или Гульдинуса объемных вычислений с использованием среднего поперечного сечения уплотнения.S is the volume at room temperature in an unspecified state of compaction, i.e. the amount of space occupied by compaction at room temperature, measured in cubic units. The volume S of the seal can be determined using any suitable method, such as a method using the Archimedes principle, in which the volume of the displaced liquid by the immersed object is equal to the volume of the object, or the method using engineering software to calculate the volume of a computer-generated solid model representing the dimensions of the seal, or using a manual calculation method, for example, using the Pappus or Gouldinus rules of volumetric calculations using the average cross section of lotneniya.

XG - радиальный размер зазора вытеснения между структурой и относительно вращаемой поверхностью 6 при комнатной температуре.XG is the radial size of the displacement gap between the structure and the relatively rotating surface 6 at room temperature.

Для целей данного описания комнатная температура является стандартной и хорошо известной, заданной стандартом ASTM испытательной комнатной температурой для измерения и испытания эластомеров, т.е. 23±2°С (73,4±3,6°Ф).For the purposes of this description, room temperature is the standard and well-known ASTM standard test room temperature for measuring and testing elastomers, i.e. 23 ± 2 ° C (73.4 ± 3.6 ° F).

Одним из основных требований данного изобретения является то, что объем S при комнатной температуре уплотнения 2 должен быть меньше объема Rg при комнатной температуре круговой канавки 3 для уплотнения. Основополагающим является также то, что объем G сальниковой коробки должен превышать S+S×С×280°Ф.One of the main requirements of this invention is that the volume S at room temperature of the seal 2 should be less than the volume Rg at room temperature of the circumferential groove 3 for sealing. It is also fundamental that the volume G of the stuffing box must exceed S + S × C × 280 ° F.

Для обеспечения достаточной пустой площади внутри сальниковой коробки для компенсации теплового расширения и материала, смещаемого при сжатии и т.д., средняя площадь As разреза уплотнения, поделенная на (L×D), должна давать частное меньше 0,84.To ensure sufficient empty area inside the packing box to compensate for thermal expansion and material shifted by compression, etc., the average area of the seal cut divided by (L × D) should give a quotient less than 0.84.

Для обеспечения достаточного пустого объема внутри сальниковой коробки для компенсации теплового расширения и материала, смещаемого при сжатии и т.д., объем S To ensure sufficient empty volume inside the packing box to compensate for thermal expansion and material shifted by compression, etc., volume S

уплотнения, поделенный на Rv, должен давать частное менее 0,84, и объем S уплотнения, поделенный на G, должен давать частное меньше 0,85.seals divided by Rv should give a quotient of less than 0.84, and the volume S of the seals divided by G should give a quotient of less than 0.85.

Для обеспечения ограничения D, умноженное на L, должно быть равно или предпочтительно больше, чем DG, умноженное на LG.To ensure the constraint, D times L must be equal to or preferably greater than DG times LG.

Для обеспечения адекватного ограничения при рабочей температуре, ширина L должна быть предпочтительно равной или большей 90% расстояния LG, и предпочтительно составлять около 94% расстояния LG. Кроме того, расстояние при комнатной температуре в установленном состоянии от первого конца 26 тела уплотнения до второго конца 28 тела уплотнения должно быть больше 0,95×LG, и предпочтительно должно быть равным LG, а расстояние в установленном состоянии от первого конца 26 тела уплотнения до второго конца 28 тела уплотнения при рабочей температуре должно быть по существу равным LG.To ensure adequate limitation at the operating temperature, the width L should preferably be equal to or greater than 90% of the distance LG, and preferably be about 94% of the distance LG. In addition, the distance at room temperature in the installed state from the first end 26 of the seal body to the second end 28 of the seal body should be greater than 0.95 × LG, and preferably should be equal to LG, and the distance in the installed state from the first end 26 of the seal body to the second end 28 of the seal body at the operating temperature should be substantially equal to LG.

Целью данного изобретения является, чтобы уплотнение 2 имело в не сжатом состоянии после изготовления такие пропорции, чтобы в установленном состоянии и при рабочей температуре оно не переполняло сальниковую коробку и не вызывало контактного давления между поверхностями, которое не совместимо с гидродинамической смазкой. Другой целью данного изобретения является, чтобы уплотнение 2 находилось одновременно в контакте как с первой стенкой 8 канавки, так и со второй стенкой 10 канавки по меньшей мере во время состояния устойчивой температуры, достигаемой во время работы, а также предпочтительно при комнатной температуре; то есть, чтобы первый конец 26 тела уплотнения находился в контакте с первой стенкой 8 канавки, а второй конец 28 тела уплотнения находился одновременно в контакте со второй стенкой 10 канавки. Целью такого контакта во время работы является предотвращение вызываемого перекосом всасывания абразивных материалов. Сила, возникающая при сжатии сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки, прижимает второй конец 28 тела уплотнения в плотный контакт со второй стенкой 10 канавки и поддерживает уплотнение против вызванного сжатием окружного вспучивания, которое бы происходило в противном случае. Таким образом, защитная кромка на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 удерживается в желаемой круговой конфигурации и поэтому не может создавать действие гидродинамического вклинивания окружения 23 в ответ на относительное вращательное движение, и поэтому действует, согласно предназначению, для исключения проникновения частиц загрязнений на динамическую уплотнительную поверхность.The aim of this invention is that the seal 2 should be in an uncompressed state after manufacture such proportions that in the installed state and at operating temperature it does not overfill the stuffing box and does not cause contact pressure between the surfaces, which is not compatible with hydrodynamic lubrication. Another objective of the present invention is that the seal 2 is in contact with both the first groove wall 8 and the second groove wall 10 at least during a state of stable temperature reached during operation, and also preferably at room temperature; that is, that the first end 26 of the seal body is in contact with the first wall 8 of the groove, and the second end 28 of the seal body is in contact with the second wall 10 of the groove. The purpose of this contact during operation is to prevent distortion-induced suction of abrasive materials. The force arising from the compression of a continuous, mainly circular seal body 5 between the first groove wall 8 and the second groove wall 10, presses the second end 28 of the seal body into tight contact with the second groove wall 10 and maintains the seal against compression caused by compression of the circumferential expansion otherwise. Thus, the protective edge on the surrounding side of the dynamic sealing surface 18 is held in the desired circular configuration and therefore cannot create the action of hydrodynamic wedging of the environment 23 in response to the relative rotational movement, and therefore acts, as intended, to prevent the penetration of contaminant particles onto the dynamic sealing surface .

Для оптимального ограничения уплотнения 2 первая стенка 8 канавки и вторая стенка 10 канавки должны быть выполнены параллельно друг другу в пределах 35°, и предпочтительно по существу параллельно друг другу. Кроме того, для оптимального ограничения уплотнения 2 первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения должны быть выполнены параллельно друг другу в пределах 35°, и предпочтительно по существу параллельно друг другу, и предпочтительно должны соответствовать углу между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки. Кроме того, для оптимального ограничения, ориентации и сжатия уплотнения угловые радиусы 70 и 72 канавки должны быть меньше 15% результата вычитания размера XG из размера DG.To optimally limit the seal 2, the first groove wall 8 and the second groove wall 10 should be parallel to each other within 35 °, and preferably substantially parallel to each other. In addition, to optimally limit the seal 2, the first end 26 of the seal body and the second end 28 of the seal body should be parallel to each other within 35 °, and preferably substantially parallel to each other, and preferably should correspond to the angle between the first groove wall 8 and the second a wall of 10 grooves. In addition, to optimally limit, orient, and compress the seal, the angular radii of the 70 and 72 grooves should be less than 15% of the result of subtracting the size XG from the size DG.

Пружинное действие на локальный отрезок U сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения, согласно фиг.1 и 1А, может быть выполнено относительно жестким по сравнению с упругими выступающими пружинными элементами, показанными в патенте США №5873576, что помогает минимизировать вызванное разницей давлений перемещение взад и вперед и скручивание уплотнения внутри в основном круговой канавки 3 для уплотнения и тем самым помогает предотвращать всасывание абразивных материалов.The spring action on the local segment U of the continuous, mainly circular seal body 5, according to FIGS. 1 and 1A, can be made relatively rigid compared to the elastic protruding spring elements shown in US Pat. No. 5873576, which helps minimize backward movement caused by the pressure difference and forward and twisting of the seal inside the generally circular seal groove 3 for sealing and thereby helps to prevent the absorption of abrasive materials.

Одной из проблем, иногда встречаемых при использовании эластомерных уплотнений, является объемное изменение (набухание или сокращение) и другие формы разрушения эластомеров, такие как размягчение и потеря прочности материала, которые происходят в результате воздействия несовместимой жидкости окружения. Одним примером такого несовместимого окружения может быть буровой раствор на основе сложного эфира. В данном изобретении, поскольку второй конец 28 тела уплотнения создает во время работы уплотнительное взаимодействие со второй стенкой 10 канавки, то лишь небольшая часть уплотнения действительно открыта для окружения, что помогает минимизировать разрушение эластомера в результате воздействия несовместимой жидкости окружения (обычно можно выбирать смазку, которая совместима с эластомером, так что объемные изменения и другие формы разрушения уплотнительного материала обычно не возникают в результате воздействия смазки). Для помощи в обеспечении создания уплотнительного взаимодействия между уплотнением 2 и второй стенкой 10 канавки может быть включен небольшой кольцевой гребень 74, который выступает из второго конца 28 тела уплотнения для контакта и создания уплотнительного взаимодействия со второй стенкой 10 канавки. Кольцевой гребень 74 предпочтительно расположен на расстоянии от динамической уплотнительной поверхности 18, равном или большем, чем одна треть глубины D.One of the problems sometimes encountered when using elastomeric seals is volumetric change (swelling or contraction) and other forms of elastomer failure, such as softening and loss of strength of the material, which occur as a result of exposure to an incompatible environment fluid. One example of such an incompatible environment may be an ester-based drilling fluid. In this invention, since the second end 28 of the seal body creates a sealing interaction with the second wall 10 of the groove during operation, only a small part of the seal is really open to the environment, which helps to minimize the destruction of the elastomer as a result of exposure to an incompatible environment fluid (usually a lubricant that compatible with elastomer, so volumetric changes and other forms of destruction of the sealing material usually do not occur as a result of exposure to lubricant). To aid in creating a sealing interaction between the seal 2 and the second groove wall 10, a small annular ridge 74 can be included which protrudes from the second end 28 of the seal body to contact and create a sealing interaction with the second groove wall 10. The annular ridge 74 is preferably located at a distance from the dynamic sealing surface 18 equal to or greater than one third of the depth D.

При применениях внутри скважины окружающее давление скважины является экстремально высоким за счет глубины скважины и веса жидкости. Поскольку кольцевой гребень 74 создает уплотнительное взаимодействие со второй стенкой 18 канавки, то окружающее давление скважины может воздействовать на площадь уплотнения между кольцевым гребнем 74 и статичной уплотнительной поверхностью 14 для создания гидравлического усилия, которое удерживает второй конец 28 тела уплотнения в плотном контакте со второй стенкой 10 канавки. Это гидравлическое усилие помогает предотвращать вращение уплотнения 2 в направлении против часовой стрелки, при этом направление против часовой стрелки относится к фиг.1А. Если разрешить уплотнению 2 вращаться в направлении против часовой стрелки, то защитная кромка 30 на стороне окружения будет менее сильно прижиматься к относительно вращаемой поверхности 6 и будет менее эффективно исключать окружение 23.For applications inside the well, the surrounding pressure of the well is extremely high due to the depth of the well and the weight of the fluid. Since the annular ridge 74 creates a sealing interaction with the second wall 18 of the groove, the surrounding pressure of the well can affect the area of the seal between the annular ridge 74 and the static sealing surface 14 to create a hydraulic force that keeps the second end 28 of the seal body in tight contact with the second wall 10 grooves. This hydraulic force helps prevent the seal 2 from rotating in a counterclockwise direction, with the counterclockwise direction referring to FIG. If you allow the seal 2 to rotate in a counterclockwise direction, then the protective edge 30 on the side of the environment will be less strongly pressed against the relatively rotating surface 6 and it will be less effective to exclude the environment 23.

Поскольку срезанная поверхность 34 тела уплотнения 2 находится вблизи периферийной стенки 4 канавки или предпочтительно в контакте с ней, то воздействие срезанной поверхности 34 на периферийную стенку 4 механически стабилизирует уплотнение против скручивания уплотнения по часовой стрелке, согласно патенту США №5230520, при этом направление по часовой стрелке определяется применительно к фиг.1А.Since the cut surface 34 of the seal body 2 is located near or preferably in contact with the peripheral wall 4 of the groove, the impact of the cut surface 34 on the peripheral wall 4 mechanically stabilizes the seal against twisting the seal clockwise, according to US Pat. No. 5,230,520, with a clockwise direction arrow is determined in relation to figa.

Кроме того, поскольку срезанная поверхность 34 тела уплотнения 2 находится вблизи периферийной стенки 4 канавки или в контакте с ней, то по существу отсутствует объем смазки между срезанной поверхностью 34 и периферийной стенкой 4 канавки, что исключает необходимость связи с этой областью, и тем самым исключаются указанные выше проблемы, связанные с обеспечением прохождения смазки за упругие пружинные выступы, согласно патенту США №5873576.In addition, since the cut surface 34 of the seal body 2 is in proximity to or in contact with the peripheral wall 4 of the groove, there is essentially no lubricant volume between the cut surface 34 and the peripheral wall 4 of the groove, which eliminates the need for communication with this area, and thereby eliminates the above problems associated with ensuring the passage of grease for elastic spring protrusions, according to US patent No. 5873576.

Непрерывная круговая природа первого конца 26 тела уплотнения, согласно данному изобретению, делает данное изобретение более устойчивым к вызываемому перекосом износу за счет соударения по сравнению с представляющим уровень техники патентом США №5873576. Соединительные прорези в определенных вариантах выполнения уплотнений, согласно патенту США №5873576, способствуют искажению уплотнения и приводят к вызываемому перекосом износу за счет соударения, если окружающее давление больше давления смазки. Непрерывная поверхность первого конца 26 тела уплотнения, согласно данному изобретению, обеспечивает непрерывную круговую опору и поэтому сопротивляется вызываемому разницей давления перекосу уплотнения внутри канавки, поскольку нет каналов связи в уплотнительном материале, подлежащих вдавливанию окружающим давлением.The continuous circular nature of the first end 26 of the seal body according to this invention makes the invention more resistant to skew caused by impact compared to the prior art US Pat. No. 5,873,576. The connecting slots in certain embodiments of the seals according to US Pat. No. 5873576 contribute to distortion of the seal and lead to distortion-induced wear due to collision if the ambient pressure is greater than the lubricant pressure. The continuous surface of the first end 26 of the seal body according to this invention provides continuous circular support and therefore resists the pressure distortion caused by the imbalance of the seal inside the groove, since there are no communication channels in the seal material to be pressed in by the ambient pressure.

Другим стабилизирующим признаком данного изобретения при применениях в бурении скважин является то, что во время работы первый конец 26 тела уплотнения создает герметизирующее взаимодействие с первой стенкой 8 канавки, а второй конец 28 тела уплотнения создает герметизирующее взаимодействие со второй стенкой 10 канавки. Это означает, что окружающее давление в скважине может воздействовать на площадь между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки для создания гидравлического усилия, которое удерживает срезанную поверхность 34 в плотном контакте с периферийной стенкой 4 канавки. Это гидравлическое усилие предотвращает поворот уплотнения 2 в направлении против часовой стрелки, при этом направление против часовой стрелки определяется применительно к фиг.1А.Another stabilizing feature of the present invention in well drilling applications is that during operation, the first end 26 of the seal body creates a seal interaction with the first wall 8 of the groove, and the second end 28 of the seal body creates a seal interaction with the second wall 10 of the groove. This means that the surrounding pressure in the well can affect the area between the first groove wall 8 and the second groove wall 10 to create a hydraulic force that keeps the cut surface 34 in close contact with the peripheral wall 4 of the groove. This hydraulic force prevents the rotation of the seal 2 in a counterclockwise direction, while the counterclockwise direction is determined in relation to figa.

В уплотнениях, согласно уровню техники, выступание динамического уплотнительного выступа из в основном прямоугольного профиля тела уплотнения было относительно небольшим с тем, чтобы тело уплотнения могло быть относительно большим; считалось, что эта конструкция необходима для минимизации не поддерживаемой зоны динамического уплотнительного выступа, когда она открыта для давления окружения, которое больше давления смазки, с целью минимизации вызываемого давлением отклонения выступа. В таких уплотнениях, согласно уровню техники, тело уплотнения и выступ занимают большую часть объема сальниковой коробки в установленном состоянии, в частности, если оно установлено в канавке для уплотнения, которая находится одновременно в контакте с концом на стороне смазки и концом на стороне окружения уплотнения. Следовательно, остается лишь небольшое пустое пространство внутри сальниковой коробки для компенсации теплового расширения уплотнения, что приводит к высокому контактному давлению между поверхностями. Если это, к сожалению, случалось в оборудовании клиента, то тепловое расширение полностью плоско прижимало уплотнение, согласно уровню техники, к относительно вращаемой поверхности, что исключает аспекты гидродинамической смазки уплотнения и приводит к сильному износу.In seals, according to the prior art, the protrusion of the dynamic sealing protrusion from the substantially rectangular profile of the seal body is relatively small so that the seal body can be relatively large; it was believed that this design was necessary to minimize the unsupported area of the dynamic sealing lip when it is open to ambient pressure that is greater than the lubricant pressure in order to minimize the pressure deflection of the lip. In such seals, according to the prior art, the seal body and the protrusion occupy most of the stuffing box volume in the installed state, in particular if it is installed in the seal groove, which is in contact with the end on the grease side and the end on the seal surround side. Consequently, there is only a small empty space inside the stuffing box to compensate for the thermal expansion of the seal, which leads to high contact pressure between the surfaces. If this, unfortunately, happened in the customer’s equipment, then the thermal expansion pressed the seal completely flat, according to the prior art, to a relatively rotating surface, which eliminates the aspects of hydrodynamic lubrication of the seal and leads to severe wear.

Сплошное, в основном круговое тело 5 уплотнения, показанное на фиг.1 и 1А, действует как пружина на локальном отрезке U и служит для удерживания второго конца 28 тела уплотнения у второй стенки 10 канавки и создает контактное давление между ними, которое помогает предотвращать скапливание частиц окружения между вторым концом 28 тела уплотнения и второй стенкой 10 канавки. Если позволить частицам накапливаться между вторым концом 28 тела уплотнения и второй стенкой 10 канавки, то они могут накапливаться неравномерно, что может приводить к местному перекосу уплотнения и вызванному перекосом всасыванию абразивных частиц.The solid, substantially circular, seal body 5 shown in FIGS. 1 and 1A acts as a spring on a local segment U and serves to hold the second end 28 of the seal body against the second groove wall 10 and creates contact pressure between them, which helps to prevent particle buildup the environment between the second end 28 of the seal body and the second groove wall 10. If particles are allowed to accumulate between the second end 28 of the seal body and the second wall 10 of the groove, they can accumulate unevenly, which can lead to local distortion of the seal and distortion of the absorption of abrasive particles.

За счет относительно небольшой глубины Е по сравнению с полной глубиной D, согласно данному изобретению, контактное давление между поверхностями остается относительно низким, даже хотя уплотнение ограничивается одновременно первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки, периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6. Согласно данному изобретению, отношение выступания Р к полной глубине D предпочтительно больше 0,3 и предпочтительно составляет около 0,45. Предпочтительно также, чтобы отношение выступания Р к глубине Е было больше 0,75 и предпочтительно составляло около 0,8.Due to the relatively small depth E compared with the total depth D, according to this invention, the contact pressure between the surfaces remains relatively low, even though the seal is limited simultaneously by the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove, the peripheral wall 4 of the groove and the relatively rotatable surface 6. According to the present invention, the ratio of the protrusion P to the total depth D is preferably greater than 0.3 and preferably about 0.45. It is also preferred that the ratio of the protrusion P to the depth E is greater than 0.75 and preferably is about 0.8.

За счет отношения глубины Е к полной глубине D в уплотнениях, согласно уровню техники, контактное давление между поверхностями может становиться относительно большим, если уплотнение, согласно уровню техники, ограничивается между стенкой сальниковой коробки на стороне смазки и стенкой сальниковой коробки на стороне окружения и затем подвергается воздействию рабочей температуры (рабочая температура всегда выше окружающей температуры из-за самогенерируемого тепла в результате сдвига смазки на динамической уплотнительной поверхности). Это происходит потому, что сплошное, в основном круговое тело 5 уплотнения действует как пружина сжатия на локальном отрезке U, и в уплотнениях, согласно уровню техники, пропорционально большая глубина Е увеличивает поперечную площадь тела и эффективную нагрузку пружины сжатия по сравнению с данным изобретением. Это происходит потому, что при сжатии эластичных элементов сжимающая нагрузка пропорциональна проценту отклонения, умноженному на модуль упругости материала и на площадь элемента.Due to the relationship of the depth E to the total depth D in the seals, according to the prior art, the contact pressure between the surfaces can become relatively large if the seal, according to the prior art, is limited between the wall of the packing box on the lubricating side and the wall of the packing box on the surrounding side and then subjected exposure to operating temperature (operating temperature is always higher than ambient temperature due to self-generated heat due to shear of the lubricant on the dynamic sealing surface). This is because the solid, mostly circular seal body 5 acts as a compression spring on a local segment U, and in the seals, according to the prior art, a proportionally large depth E increases the transverse body area and the effective load of the compression spring compared to this invention. This is because when compressing elastic elements, the compressive load is proportional to the percentage of deflection times the elastic modulus of the material and the area of the element.

Глубина Е первого конца 26 тела уплотнения составляет относительно небольшую процентную долю полного отрезка D уплотнения 2 по сравнению с гидродинамическими уплотнениями, согласно уровню техники, и выступание Р динамического уплотнительного выступа 16 из тела уплотнения 2 является относительно большим по сравнению с глубиной F первого конца 26 тела уплотнения. Такая конструкция делает максимальным объем пустого пространства 42 профиля относительно объема уплотнения 2 при комнатной температуре, что обеспечивает адекватное пространство для теплового расширения уплотнения 2 и обеспечивает адекватное пространство для уплотнительного материала, смещаемого за счет сжатия уплотнения 2. Это позволяет уплотнению успешно работать без переполнения сальниковой коробки уплотнения и без чрезмерного прижимания динамического уплотнительного выступа 16 к относительно вращаемой поверхности 6, даже при одновременном ограничении первой стенкой 8 канавки, второй стенкой 10 канавки, периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6. Если пустое пространство 42 профиля не предусмотрено, то уплотнение The depth E of the first end 26 of the seal body is a relatively small percentage of the total segment D of the seal 2 in comparison with hydrodynamic seals according to the prior art, and the protrusion P of the dynamic sealing lip 16 from the seal body 2 is relatively large compared to the depth F of the first end 26 of the body seals. This design maximizes the amount of empty space 42 of the profile relative to the volume of the seal 2 at room temperature, which provides adequate space for thermal expansion of the seal 2 and provides adequate space for the sealing material displaced by compression of the seal 2. This allows the seal to operate successfully without overfilling the stuffing box seals and without excessive pressing of the dynamic sealing protrusion 16 to the relatively rotating surface 6, even with one temporary restriction of the first groove wall 8, second groove wall 10, peripheral groove wall 4 and relatively rotatable surface 6. If the profile of the blank space 42 is not provided, the seal

2 может переполнить сальниковую коробку, что приведет к резкому повышению контактного давления между поверхностями, что оказывает значительное негативное влияние на динамические характеристики уплотнения 12.2 can overfill the stuffing box, which will lead to a sharp increase in contact pressure between the surfaces, which has a significant negative impact on the dynamic characteristics of the seal 12.

Пропорционально небольшой размер глубины Е сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения эффективно снижает вес конструкции сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по сравнению с уровнем техники, что уменьшает эффективную нагрузку сжатия, создаваемую сплошным, в основном круговым телом 5 уплотнения при заключении между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки. Поскольку часть силы сжатия между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки вносит свой вклад в контактное давление на динамической уплотнительной поверхности раздела, то глубину Е можно использовать для регулирования такого контактного давления между поверхностями и тем самым для регулирования толщины пленки смазки между уплотнением и относительно вращаемой поверхностью. Результат деления глубины Е на глубину D должен быть меньше 0,7 и предпочтительно должен составлять около 0,55.The proportionally small size E of the continuous, mainly circular seal body 5 effectively reduces the weight of the design of the continuous, mainly circular seal body 5 compared to the prior art, which reduces the effective compression load created by the solid, mainly circular seal body 5 when enclosed between the first a groove wall 8 and a second groove wall 10. Since part of the compressive force between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove contributes to the contact pressure on the dynamic sealing interface, the depth E can be used to control this contact pressure between the surfaces and thereby to control the thickness of the lubricant film between the seal and relatively rotatable surface. The result of dividing the depth E by the depth D should be less than 0.7 and preferably should be about 0.55.

Ограничение сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения канавкой является основой для поддержки динамического уплотнительного выступа 16 против разницы давлений, вызванной отклонением, когда давление окружения 23 превышает давление смазки 22. Эффективность этого подхода не была очевидной перед проведением анализа методом конечных элементов и испытаний и противоречила ожиданиям и инженерной оценке, согласно уровню техники.The limitation of a continuous, mainly circular seal body 5 with a groove is the basis for supporting a dynamic sealing lip 16 against a pressure difference caused by a deviation when the ambient pressure 23 exceeds the lubricating pressure 22. The effectiveness of this approach was not obvious before the finite element analysis and testing and contradicted expectations and engineering assessment, according to the prior art.

Уплотнение, согласно данному изобретению, выполнено так, что изменения ширины L, происходящие в результате допусков, теплового расширения и изменяющегося сжатия, не вызывают такого высокого уровня контактного давления на динамической уплотнительной поверхности раздела между динамической уплотнительной поверхностью 18 и относительно вращаемой поверхности 6, которое было бы несовместимо с гидродинамической смазкой динамической уплотнительной поверхностью раздела. Согласно анализу методом конечных элементов, пиковое контактное давление между поверхностями, согласно данному изобретению, больше давления, согласно уровню техники, при высокой температуре, однако пришлось выполнить несколько стадий разработки для обеспечения совместимости контактного давления с гидродинамической смазкой.The seal according to this invention is such that changes in width L resulting from tolerances, thermal expansion and varying compression do not cause such a high level of contact pressure on the dynamic sealing surface between the dynamic sealing surface 18 and relative to the rotating surface 6, which was would be incompatible with hydrodynamic lubrication by a dynamic sealing interface. According to the analysis by the finite element method, the peak contact pressure between the surfaces according to this invention is higher than the pressure according to the prior art at high temperature, however, several development steps had to be carried out to ensure contact pressure was compatible with hydrodynamic lubrication.

Как показано на частичном продольном разрезе на фиг.1, пересечение не сжатой геометрии 40 и динамической уплотнительной поверхности 18 плавно сопряжено с помощью гидродинамической входной кривой 38, которая предпочтительно является As shown in a partial longitudinal section in figure 1, the intersection of the uncompressed geometry 40 and the dynamic sealing surface 18 is smoothly conjugated using a hydrodynamic input curve 38, which is preferably

касательной к обеим. Для ориентации необходимо понимать, что в продольном разрезе на фиг.1 и 1А, плоскость разреза проходит через продольную ось уплотнения и выровнена с ней. В предпочтительном варианте выполнения данного изобретения, гидродинамическая входная кривая 38 на виде в продольном разрезе больше, чем применяемая в тех уплотнениях, согласно уровню техники, которые задают гидродинамическую входную кривую при рассматривании в продольном разрезе.tangent to both. For orientation, it is necessary to understand that in the longitudinal section in FIGS. 1 and 1A, the section plane passes through the longitudinal axis of the seal and is aligned with it. In a preferred embodiment of the present invention, the hydrodynamic input curve 38 in the longitudinal section view is larger than that used in those seals according to the prior art that define the hydrodynamic input curve when viewed in longitudinal section.

Гидродинамическая входная кривая 38 предпочтительно имеет степень кривизны больше степени кривизны кривой с радиусом 1/8 дюйма (3 мм), за счет чего обеспечивается кривая с радиусом кривизны более 1/8 дюйма (3 мм) (Степень кривизны определяет, как быстро изгибается кривая. Например, окружность имеет постоянную степень кривизны, поскольку она всегда имеет одинаковую скорость поворота; меньшая окружность имеет более высокую степень кривизны, чем большая окружность, поскольку она поворачивается быстрее. Например, степень кривизны окружности с радиусом ¼ дюйма меньше степени кривизны окружности с радиусом 1,8 дюйма, в то время как окружность с радиусом ¼ дюйма больше окружности с радиусом 1/8 дюйма). Гидродинамическая входная кривая 38 может принимать любую подходящую форму для создания гидродинамического вклинивания, без отхода от идеи или объема данного изобретения, такую как часть окружности, часть эллипса, часть синусоидальной кривой, часть параболической кривой, часть циклоиды, часть версиеры или их комбинации. Если гидродинамическая входная кривая 38 включена в виде части эллипса, предпочтительно, чтобы среднее значение большой и малой оси эллипса было больше 1/8 дюйма и предпочтительно составляло 5/32 дюйма или больше.The hydrodynamic input curve 38 preferably has a degree of curvature greater than that of a curve with a radius of 1/8 inch (3 mm), thereby providing a curve with a radius of curvature greater than 1/8 inch (3 mm) (The degree of curvature determines how quickly the curve bends. For example, a circle has a constant degree of curvature because it always has the same rotation speed; a smaller circle has a higher degree of curvature than a large circle because it rotates faster. For example, the degree of curvature of a circle with iusom ¼ inch less than the degree of curvature of a circle with a radius of 1.8 inches, while a circle with a radius of more than ¼ inch circles with a radius of 1/8 inch). The hydrodynamic input curve 38 can take any suitable form to create a hydrodynamic wedging without departing from the idea or scope of the present invention, such as part of a circle, part of an ellipse, part of a sinusoidal curve, part of a parabolic curve, part of a cycloid, part of a version or a combination thereof. If the hydrodynamic input curve 38 is included as part of the ellipse, it is preferable that the average value of the major and minor axis of the ellipse be more than 1/8 inch and preferably 5/32 inch or more.

Когда уплотнение 2 прижато к относительно вращаемой поверхности 6, то гидродинамическая входная кривая 38 должна обеспечивать постепенное схождение с относительно вращаемой поверхностью 6 для эффективного вклинивания смазки на динамическую уплотнительную поверхность раздела между динамической уплотнительной поверхностью 18 и относительно вращаемой поверхностью 6.When the seal 2 is pressed against a relatively rotatable surface 6, the hydrodynamic input curve 38 should provide a gradual convergence with a relatively rotatable surface 6 to effectively wedge the lubricant on the dynamic sealing surface between the dynamic sealing surface 18 and the relatively rotatable surface 6.

Фирмой Kalsi Engineering, Inc. был проведен экстенсивный анализ методом конечных элементов гидродинамических уплотнений с целью изучения воздействия геометрии уплотнения на контактное давление, и с целью изучения влияния контактного давления на гидродинамические и защитные характеристики. Этот анализ показал, что размер гидродинамической входной кривой 38 играет ключевую роль в создании оптимального профиля контактного давления. Для достижения улучшенного профиля контактного давления между поверхностями по сравнению с уровнем техники, гидродинамическая входная кривая 38, при рассматривании в продольном разрезе, должна Kalsi Engineering, Inc. Extensive finite element analysis of hydrodynamic seals was carried out to study the effect of seal geometry on contact pressure, and to study the effect of contact pressure on hydrodynamic and protective characteristics. This analysis showed that the size of the hydrodynamic input curve 38 plays a key role in creating the optimal contact pressure profile. In order to achieve an improved contact pressure profile between surfaces compared with the prior art, the hydrodynamic input curve 38, when viewed in longitudinal section, should

иметь степень кривизны, которая меньше степени кривизны с радиусом 1/8 дюйма, обеспечивая тем самым кривую, которая больше окружности с радиусом 1/8 дюйма, и предпочтительно должна иметь степень кривизны, которая меньше степени кривизны с радиусом 5/32 дюйма, обеспечивая тем самым кривую, которая больше окружности с радиусом 5/32 дюйма.have a degree of curvature that is less than a degree of curvature with a radius of 1/8 inch, thereby providing a curve that is larger than a circle with a radius of 1/8 inch, and preferably should have a degree of curvature that is less than a degree of curvature with a radius of 5/32 inch, providing a curve that is larger than a circle with a radius of 5/32 inches.

Когда используется такая относительно большая гидродинамическая входная кривая 38, то касательная между гидродинамической входной кривой 38 и динамической уплотнительной поверхностью 18 в несжатом состоянии уплотнения может подходить очень близко к защитной кромке 30 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 при наименьшей ширине W динамической уплотнительной поверхности 18. Однако, когда динамический уплотнительный выступ 16 прижимается к относительно вращаемой поверхности 6, то ширина W расширяется и достигает большего размера, поскольку значительная часть гидродинамической входной кривой 38 становится плоской на относительно вращаемой поверхности 6, для того чтобы стать частью эффективного размера ширины W.When such a relatively large hydrodynamic input curve 38 is used, the tangent between the hydrodynamic input curve 38 and the dynamic sealing surface 18 in the uncompressed state of the seal can come very close to the protective edge 30 on the surrounding side of the dynamic sealing surface 18 with the smallest width W of the dynamic sealing surface 18. However, when the dynamic sealing lip 16 is pressed against a relatively rotatable surface 6, the width W expands and reaches a larger Sheha size, since a large part of the hydrodynamic inlet curve 38 becomes flat at a relatively rotatable surface 6, to become part of the effective width size W.

На фиг.2 и 3 показаны графики полученных с помощью анализа методом конечных элементов предсказаний контактного давления, которое возникает на контуре контакта между поверхностями между динамическим уплотнительным выступом 16 и относительно вращаемой поверхностью 6, при этом левая сторона графиков ориентирована в направлении стороны смазки контура контакта между поверхностями, а правая сторона графиков ориентирована в направлении стороны окружения контура контакта между поверхностями. Графики показаны для иллюстрации изменения контактного давления между поверхностями в зависимости от кривизны гидродинамической входной кривой 38, при этом на фиг.2 представлен график для наиболее часто встречающейся гидродинамической входной кривой, согласно уровню техники,, а на фиг.3 представлен график для большой гидродинамической входной кривой, согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения. Оба графика представляют уплотнение при температуре 300°Ф (150°С) и при превышении давления окружения 23 давления смазки 23 на 100 фунт-сила на квадратный дюйм (700 кПа). На обоих графиках представлены предсказываемые значения давления между поверхностями в месте, находящемся на одной линии с осью уплотнения.Figures 2 and 3 show graphs obtained by finite element analysis of the contact pressure predictions that occur on the contact contour between the surfaces between the dynamic sealing lip 16 and the relatively rotating surface 6, while the left side of the graphs is oriented in the direction of the lubricant side of the contact contour between surfaces, and the right side of the graphs is oriented in the direction of the side of the surrounding contour of the contact between the surfaces. The graphs are shown to illustrate the change in contact pressure between the surfaces depending on the curvature of the hydrodynamic input curve 38, while Fig. 2 shows a graph for the most common hydrodynamic input curve, according to the prior art, and Fig. 3 shows a graph for a large hydrodynamic input a curve according to a preferred embodiment of the present invention. Both graphs represent a seal at 300 ° F (150 ° C) and when ambient pressure 23 is exceeded, lubricant pressure 23 per 100 psi (700 kPa). Both graphs show the predicted pressure values between the surfaces at a location in line with the axis of the seal.

Фиг.2 и 3 представляют сравнение профилей контактного давления уплотнений, имеющих различные степени кривизны гидродинамической входной кривой. Меньшая гидродинамическая входная кривая, согласно фиг.2, создает не желательно крутой подъем контактного давления на стороне смазки и явно седлообразную форму кривой.Figures 2 and 3 show a comparison of contact pressure profiles of seals having varying degrees of curvature of the hydrodynamic input curve. The smaller hydrodynamic input curve, according to FIG. 2, creates an undesirable steep rise in contact pressure on the lubricant side and a clearly saddle-shaped curve.

Большая гидродинамическая входная кривая, согласно фиг.3, создает более постепенный подъем контактного давления на стороне смазки и очень небольшое «седло», т.е. очень желательный профиль контактного давления. Анализ и испытания показывают, что очень желательно, чтобы гидродинамическая входная кривая 38 имела радиус кривизны больше 1/8 дюйма для получения оптимального профиля контактного давления между поверхностями и улучшенной смазки уплотнительной поверхности раздела. Анализ показывает, что профиль контактного давления является аналогичным показанному на фиг.3 для кривых с радиусом кривизны от 0,13 дюйма (3,3 мм) до 0,19 дюйма (4,8 мм), при этом радиус 0,19 дюйма является наибольшим радиусом, для которого проводился анализ.The large hydrodynamic input curve, according to FIG. 3, creates a more gradual increase in contact pressure on the lubricant side and a very small “seat”, i.e. very desirable contact pressure profile. Analysis and testing show that it is highly desirable that the hydrodynamic inlet curve 38 has a radius of curvature greater than 1/8 inch to obtain an optimal contact pressure profile between the surfaces and improved lubrication of the sealing interface. The analysis shows that the contact pressure profile is similar to that shown in figure 3 for curves with a radius of curvature from 0.13 inches (3.3 mm) to 0.19 inches (4.8 mm), while the radius of 0.19 inches is the largest radius for which the analysis was carried out.

Как следует из фиг.3, большая гидродинамическая входная кривая 38, согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения, обеспечивает очень постепенное нарастание контактного давления между поверхностями от стороны смазки до небольшого расстояния до стороны окружения динамической уплотнительной поверхности раздела, и создает увеличение контактного давления между поверхностями у стороны окружения динамической уплотнительной поверхности раздела. Оптимальный профиль контактного давления обеспечивает улучшенную гидродинамическую смазку, как доказывает меньший крутящий момент, наблюдаемый при сравнительных испытаниях уплотнений, имеющих большие и малые гидродинамические входные кривые. Большая гидродинамическая входная кривая 38, согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения, создает более сильное расклинивающее действие за счет обеспечения более постепенного схождения между уплотнением 2 и относительно вращаемой поверхностью 6.As follows from figure 3, a large hydrodynamic input curve 38, according to a preferred embodiment of the present invention, provides a very gradual increase in contact pressure between the surfaces from the lubricant side to a small distance to the surrounding side of the dynamic sealing interface, and creates an increase in contact pressure between the surfaces sides of the environment of the dynamic sealing interface. The optimum contact pressure profile provides improved hydrodynamic lubrication, as evidenced by the lower torque observed in comparative tests of seals having large and small hydrodynamic input curves. The large hydrodynamic input curve 38, according to a preferred embodiment of the invention, creates a stronger proppant by providing a more gradual convergence between the seal 2 and the relatively rotatable surface 6.

Это особенно важно для уплотнений, согласно данному изобретению, которые имеют тенденцию к более высокому контактному давлению за счет усиленного ограничения, согласно данному изобретению, вызванному одновременным ограничением уплотнения первой стенкой 8 канавки, второй стенкой 10 канавки, периферийной стенкой 4 канавки и относительно вращаемой поверхностью 6.This is especially important for seals according to this invention, which tend to have a higher contact pressure due to the reinforced restriction according to this invention, caused by simultaneously restricting sealing to the first groove wall 8, the second groove wall 10, the peripheral groove wall 4 and the relatively rotatable surface 6 .

Преимущества большой гидродинамической входной кривой 38, согласно данному изобретению, обеспечивают также преимущества для уплотнений, которые не ограничиваются стенками канавки, как будет описано ниже применительно к фиг.5-8. Преимущество большой гидродинамической входной кривой является также важным для гидродинамических уплотнений, где давление окружения 23 выше давления смазки 22, поскольку контактное давление на стороне смазки может иметь тенденцию к увеличению при реверсировании давления, что может воспрещать гидродинамическое действие.The advantages of the large hydrodynamic input curve 38, according to this invention, also provide advantages for seals that are not limited to the walls of the groove, as will be described below with reference to figures 5-8. The advantage of a large hydrodynamic input curve is also important for hydrodynamic seals, where the pressure of the surroundings 23 is higher than the pressure of the lubricant 22, since the contact pressure on the lubricant side may tend to increase with pressure reversal, which may inhibit the hydrodynamic effect.

На фиг.2 можно также видеть, что небольшая гидродинамическая входная кривая, согласно уровню техники, создает меньшее контактное давление в середине контура контакта между поверхностями по сравнению с частью, расположенной ближе к кромке смазки; это неблагоприятное действие почти полностью отсутствует при использовании большой гидродинамической входной кривой, согласно данному изобретению, как показано на фиг.3, что означает, что большая гидродинамическая входная кривая является более эффективной в качестве гидродинамического входа.In Fig. 2, it can also be seen that a small hydrodynamic input curve, according to the prior art, creates less contact pressure in the middle of the contact contour between the surfaces compared to the part located closer to the lubricant edge; this adverse effect is almost completely absent when using the large hydrodynamic input curve, according to this invention, as shown in figure 3, which means that a large hydrodynamic input curve is more effective as a hydrodynamic input.

Как показано на фиг.1 и 1А, предпочтительный вариант выполнения изобретения включает также гибкую переходную пятку 44 для обеспечения повышенного контактного давления у защитной кромки 30 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 в соответствии с основной идеей патента США.№5738358 с названием «Стойкое к вытеснению гидродинамически смазываемое многомодульное уплотнение для вращающегося вала». Гибкая переходная пятка 44 задана динамическим уплотнительным выступом 16 и проходит от круговой защитной кромки 30 на стороне окружения до кругового угла 46, который задан на пересечении гибкой переходной пятки 44 со вторым концом 28 тела уплотнения. Гибкая переходная пятка 44 имеет круговое пересечение со вторым концом 28 тела уплотнения вдали от динамической уплотнительной поверхности 18, и имеет круговое пересечение с динамической уплотнительной поверхностью 18 вдали от второго конца 28 тела уплотнения. За счет круговой конфигурации защитной кромки 30 на стороне окружения, уплотнение не создает гидродинамического расклинивающего действия относительно окружения в ответ на относительное вращающееся движение, и поэтому действует для исключения проникновения частиц загрязнений на динамическую уплотнительную поверхность раздела, согласно патенту США №4610319. Исключающее действие защитной кромки 30 на стороне окружения усиливается гибкой переходной пяткой 44, поскольку нависающий отрезок 48 материала тела уплотнения претерпевает сжатие, которое передается на относительно вращаемую поверхность 6, за счет чего увеличивается контактное давление между поверхностями у защитной кромки 30 на стороне окружения. Контактное давление между поверхностями вблизи защитной кромки 30 на стороне окружения можно регулировать посредством управления отрезком 48 и глубиной 50 гибкой переходной пятки 44. Конкретная форма гибкой переходной пятки 44 может изменяться по сравнению с показанной геометрией без отхода от идеи и объема данного изобретения.As shown in figures 1 and 1A, a preferred embodiment of the invention also includes a flexible transition heel 44 to provide increased contact pressure at the protective edge 30 on the side of the surrounding dynamic sealing surface 18 in accordance with the main idea of US patent No. 5738358 called "Resistant to displacing a hydrodynamically lubricated multi-module seal for a rotating shaft. ” The flexible transition heel 44 is defined by the dynamic sealing lip 16 and extends from the circular protective edge 30 on the circumferential side to the circular angle 46, which is defined at the intersection of the flexible transition heel 44 with the second end 28 of the seal body. The flexible transition heel 44 has a circular intersection with the second end 28 of the seal body away from the dynamic sealing surface 18, and has a circular intersection with the dynamic sealing surface 18 away from the second end 28 of the seal body. Due to the circular configuration of the protective edge 30 on the circumferential side, the seal does not produce a hydrodynamic proppant with respect to the surroundings in response to the relative rotational movement, and therefore acts to prevent the penetration of contaminant particles onto the dynamic sealing interface, according to US Pat. No. 4,610319. The exclusive effect of the protective edge 30 on the circumferential side is enhanced by the flexible transition heel 44, since the overhanging segment 48 of the seal body material undergoes compression, which is transmitted to the relatively rotatable surface 6, thereby increasing the contact pressure between the surfaces of the protective edge 30 on the circumferential side. The contact pressure between the surfaces near the protective edge 30 on the circumference side can be controlled by controlling a segment 48 and a depth 50 of the flexible transitional heel 44. The specific shape of the flexible transitional heel 44 can vary from the geometry shown without departing from the idea and scope of the present invention.

Заключение уплотнения 2 между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки создает выталкивающее усилие, которое при отсутствии гибкой переходной пятки 44 имеет тенденцию к толканию уплотнительного материала в зазор XG The sealing 2 between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove creates a pushing force, which in the absence of a flexible transition heel 44 tends to push the sealing material into the gap XG

вытеснения. Гибкая переходная пятка 44 обеспечивает преимущество уплотнения, поскольку выдавливающее усилие, вызванное заключением уплотнения 2 между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки, вызывает изгиб гибкой переходной пятки 44 в направлении зазора XG вместо вызывания ее выдавливания или выпучивания в зазор XG вытеснения на такую величину, что она повреждается за счет в основном неизбежных динамических изменений размера зазора XG вытеснения. Поэтому уплотнение защищается от повреждения за счет усталости, которое может возникать при выдавливании за острый, возможно шероховатый угол 54 и в зазор XG вытеснения.crowding out. The flexible transition heel 44 provides the advantage of sealing, since the extrusion force caused by the sealing 2 between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove causes the flexible transition heel 44 to bend in the direction of the gap XG instead of causing it to extrude or bulge into the gap XG of extrusion by this amount that it is damaged due to the mostly inevitable dynamic changes in the size of the XG displacement gap. Therefore, the seal is protected against damage due to fatigue that may occur when extruding beyond an acute, possibly rough, angle 54 and into the extrusion gap XG.

Любой материал уплотнения, вынужденный выдавливаться или выпячиваться в зазор XG вытеснения, может испытывать высокий уровень напряжения при изменении размера зазора XG вытеснения за счет динамического бокового движения вала, поскольку изменения размера могут быть очень большими по сравнению с размером выдавливаемого материала. Например, местный зазор выдавливания может динамически изменяться за счет биения вала, что может воздействовать тысячами усталостных циклов на выдавленный материал за очень короткий период времени. В предпочтительном варианте выполнения при изменении размера зазора XG вытеснения, упругая переходная пятка 44 поглощает боковое перемещение на расстояние между отрезком 48 и глубиной 50, которое является относительно большим расстоянием (по сравнению с размером зазора XG вытеснения), так что среднее напряжение удерживается ниже предела усталости материала уплотнения. Для достижения наилучших результатов для уплотнений, выполненных из единственного материала для защиты упругой переходной пятки 44 от плоского прижимания к валу, желательно, чтобы угол 56 был меньше 45°, и предпочтительно был меньше или равным 30°, и предпочтительно, чтобы глубина 50 была больше первоначального установочного сжатия уплотнения.Any seal material forced to extrude or protrude into the extrusion gap XG may experience a high level of stress when changing the size of the extrusion gap XG due to the dynamic lateral movement of the shaft, since the size changes can be very large compared to the size of the extruded material. For example, the local extrusion gap can dynamically change due to the beating of the shaft, which can affect thousands of fatigue cycles on the extruded material in a very short period of time. In a preferred embodiment, when changing the size of the extrusion gap XG, the elastic transition heel 44 absorbs lateral movement by a distance between the segment 48 and a depth of 50, which is a relatively large distance (compared to the size of the extrusion gap XG), so that the average stress is kept below the fatigue limit seal material. For best results for seals made from a single material to protect the elastic transition heel 44 from flat pressing against the shaft, it is desirable that the angle 56 is less than 45 °, and preferably less than or equal to 30 °, and preferably, the depth 50 is greater initial installation compression of the seal.

Поскольку второй конец 28 тела уплотнения 2 имеет по существу одинаковую форму со второй стенкой 10 канавки, и поскольку зазор XG вытеснения между структурой 20 и относительно вращаемой поверхностью 6 может иметь желаемый небольшой размер, то уплотнение, согласно данному изобретению, хорошо подходит для рабочих условий, где давление смазки 22 значительно превышает давление окружения 23, поскольку уплотнение в основном хорошо поддерживается против разницы давлений второй стенкой 10 канавки во всех местах (за исключением зазора XG вытеснения) так, что оно сопротивляется искажению и выдавливанию материала уплотнения, и поэтому общая форма уплотнения не искажается действующей на него разницей давлений. Зазор XG вытеснения должен быть меньше 15% расстояния DG и предпочтительно составлять Since the second end 28 of the body of the seal 2 has a substantially identical shape with the second wall 10 of the groove, and since the extrusion gap XG between the structure 20 and the relatively rotatable surface 6 may have the desired small size, the seal according to this invention is well suited for operating conditions, where the pressure of the lubricant 22 is significantly higher than the pressure of the environment 23, since the seal is generally well supported against the pressure difference of the second wall 10 of the groove in all places (except for the displacement clearance XG), that it resists distortion and extrusion of the seal material, and therefore the overall shape of the seal is not distorted by the pressure difference acting on it. The displacement clearance XG should be less than 15% of the distance DG and preferably be

менее 1/32 дюйма (0,8 мм) для применений с низким давлением или нулевым давлением и меньше для применений с высоким давлением.less than 1/32 inch (0.8 mm) for low pressure or zero pressure applications and less for high pressure applications.

Как понятно для специалистов в данной области техники, данное изобретение можно осуществлять в других конкретных формах без отхода от его идеи или существенных характеристик. Поэтому данный вариант выполнения следует рассматривать как иллюстрацию, а не как ограничение.As is understood by those skilled in the art, this invention can be carried out in other specific forms without departing from its idea or essential characteristics. Therefore, this embodiment should be considered as an illustration, and not as a limitation.

Описание упрощенных альтернативных вариантов выполнения, согласно фиг.4-4СDescription of simplified alternative embodiments according to FIGS. 4-4C

На фиг.4-4С показаны альтернативные варианты выполнения двунаправленных гидродинамически смазываемых в основном круговых уплотнений компрессионного типа для вращающегося вала в своем не сжатом состоянии. Уплотнения, показанные на фиг.4-4С, выполнены с возможностью размещения внутри круговой сальниковой коробки уплотнения, заданной первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками канавки, периферийной стенкой канавки и относительно вращаемой поверхностью. Уплотнения, согласно фиг.4-4С, являются упрощением варианта выполнения, согласно фиг.1 и 1А, которые не включают упругую переходную пятку 44, большую гидродинамическую входную кривую 38 или кольцевой гребень 74 предпочтительного варианта выполнения, а вместо этого используют небольшую гидродинамическую входную кривую, используемую в уровне техники. С целью ориентации следует понимать, что в продольном разрезе, показанном на фиг.4-4С, плоскость разреза проходит через продольную ось уплотнения. Так же как на фиг.1 и 1С, защитная кромка 30 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 является с целью защиты круговой в уплотнениях, показанных на фиг.4-4С.Figures 4-4C show alternative embodiments of bi-directional hydrodynamically lubricated mainly circular compression-type seals for a rotating shaft in its uncompressed state. The seals shown in FIGS. 4-4C are arranged to accommodate inside a circular stuffing box of a seal defined by the first and second groove walls spaced apart from each other, the peripheral groove wall and a relatively rotatable surface. The seals of FIGS. 4-4C are a simplification of the embodiment of FIGS. 1 and 1A that do not include an elastic transition heel 44, a large hydrodynamic input curve 38, or an annular ridge 74 of the preferred embodiment, and instead use a small hydrodynamic input curve used in the prior art. For the purpose of orientation, it should be understood that in the longitudinal section shown in FIGS. 4-4C, the section plane passes through the longitudinal axis of the seal. As in FIGS. 1 and 1C, the protective edge 30 on the surrounding side of the dynamic sealing surface 18 is, for the purpose of protecting circular, in the seals shown in FIGS. 4-4C.

Фиг.4 и 4А ориентированы для радиальной герметизации, а фиг.4В и 4С ориентированы для осевой (торцевой) герметизации. Полная глубина D и ширина L показаны на фиг.4-4С с целью ориентации. Следует отметить, что кромка 32 на стороне смазки динамической уплотнительной поверхности 18 уплотнений, показанных на фиг.4-4С, является не круговой с целью гидродинамической смазки в соответствии с идеей патента США №4610319, и поэтому локальная ширина W динамической уплотнительной поверхности 18 изменяется по окружности уплотнений.4 and 4A are oriented for radial sealing, and FIGS. 4B and 4C are oriented for axial (end) sealing. The full depth D and width L are shown in FIGS. 4-4C for orientation purposes. It should be noted that the lip 32 on the lubrication side of the dynamic sealing surface 18 of the seals shown in FIGS. 4-4C is not circular for the purpose of hydrodynamic lubrication in accordance with the idea of US Pat. No. 4,610319, and therefore, the local width W of the dynamic sealing surface 18 varies according to circumference of the seals.

На фиг.4 показано уплотнение, ориентированное для радиальной герметизации и имеющее динамический уплотнительный выступ 16, расположенный на внутренней периферии для герметизации относительно по существу цилиндрической относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность вала. Статичная уплотнительная Figure 4 shows a seal oriented for radial sealing and having a dynamic sealing lip 16 located on the inner periphery for sealing relatively substantially cylindrical relative to the rotating surface, such as a shaft surface. Static sealing

поверхность 14 и динамическая уплотнительная поверхность 18 могут иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, и первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения могут иметь, как показано на фигуре, по существу плоскую конфигурацию. Динамический уплотнительный выступ 16 выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по существу в радиальном направлении.the surface 14 and the dynamic sealing surface 18 may have a substantially cylindrical configuration, and the first end 26 of the sealing body and the second end 28 of the sealing body may, as shown in the figure, have a substantially flat configuration. The dynamic sealing lip 16 protrudes from said continuous, substantially circular seal body 5 in a substantially radial direction.

На фиг.4А показано уплотнение, ориентированное для радиальной герметизации и имеющее динамический уплотнительный выступ 16, расположенный на наружной периферии для герметизации относительно по существу цилиндрической относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность отверстия в корпусе. Статичная уплотнительная поверхность 14 и динамическая уплотнительная поверхность 18 могут иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, как показано на фигуре, и первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения могут иметь, как показано на фигуре, по существу плоскую конфигурацию. Динамический уплотнительный выступ 16 выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по существу в радиальном направлении.FIG. 4A shows a seal oriented for radial sealing and having a dynamic sealing lip 16 located on the outer periphery for sealing relatively substantially cylindrical with respect to a rotating surface, such as a surface of an opening in a housing. The static sealing surface 14 and the dynamic sealing surface 18 may have a substantially cylindrical configuration, as shown in the figure, and the first end 26 of the sealing body and the second end 28 of the sealing body may have, as shown in the figure, a substantially flat configuration. The dynamic sealing lip 16 protrudes from said solid, substantially circular seal body 5 in a substantially radial direction.

На фиг.4В и 4С показаны уплотнения, ориентированные для осевой (торцевой) герметизации и имеющие динамический уплотнительный выступ 16, расположенный в осевой ориентации для герметизации относительно по существу плоской относительно вращаемой поверхности, такой как поверхность плеча вала. Статичная уплотнительная поверхность 14 и динамическая уплотнительная поверхность 18 могут иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, как показано на фигуре, и первый конец 26 тела уплотнения и второй конец 28 тела уплотнения могут иметь, как показано на фигурах, по существу плоскую конфигурацию. На фиг.4В динамический уплотнительный выступ 16 ориентирован для применений, в которых смазка расположена вне динамического уплотнительного выступа 16. На фиг.4С динамический уплотнительный выступ 16 ориентирован для применений, в которых смазка расположена внутри динамического уплотнительного выступа 16. На обеих фигурах динамический уплотнительный выступ 16 выступает из сплошного, в основном кругового тела 5 уплотнения по существу в радиальном направлении.FIGS. 4B and 4C show seals oriented for axial (end) sealing and having a dynamic sealing protrusion 16 located in an axial orientation for sealing relatively relatively flat relative to a rotatable surface, such as a shaft shoulder surface. The static sealing surface 14 and the dynamic sealing surface 18 may have a substantially cylindrical configuration, as shown in the figure, and the first end 26 of the sealing body and the second end 28 of the sealing body may, as shown in the figures, have a substantially flat configuration. In FIG. 4B, the dynamic sealing lip 16 is oriented for applications in which the lubricant is located outside the dynamic sealing lip 16. In FIG. 4C, the dynamic sealing lip 16 is oriented for applications in which the lubricant is located inside the dynamic sealing lip 16. In both figures, the dynamic sealing lip 16 protrudes from a continuous, substantially circular seal body 5 in a substantially radial direction.

Описание упрощенных альтернативных вариантов выполнения, согласно фиг.5-8Description of simplified alternative embodiments according to FIGS. 5-8

На фиг.5-8 показаны альтернативные варианты выполнения двунаправленных гидродинамически смазываемых в основном круговых уплотнений компрессионного типа 5-8 show alternative embodiments of bi-directional hydrodynamically lubricated mainly circular compression seals

для вращающегося вала в своем не сжатом состоянии. Уплотнения, показанные на фиг.5-8 выполнены с возможностью размещения внутри круговой сальниковой коробки уплотнения, заданной первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками канавки, периферийной стенкой канавки и относительно вращаемой поверхностью. Уплотнения, согласно фиг.5-8, являются упрощением варианта выполнения, согласно фиг.1 и 1А, которые не включают пропорции тела и динамического уплотнительного выступа, согласно предпочтительному варианту выполнения, или кольцевой гребень, но в которых используется большая гидродинамическая входная кривая 38, согласно предпочтительному варианту выполнения, для получения более оптимального профиля контактного давления между поверхностями по сравнению с уровнем техники. (Поскольку уплотнения, согласно фиг.5-8, не включают пропорции тела и динамического уплотнительного выступа, согласно предпочтительному варианту выполнения, они считаются не подходящими для одновременного контакта с относительно вращаемой поверхностью и всеми тремя стенками канавки при нормальных диапазонах дифференциального теплового расширения и допусков). Уплотнения на фиг.7 и 8 дополнительно упрощены посредством отказа от упругой переходной пятки 44, согласно предпочтительному варианту выполнения, а уплотнения на фиг.6 и 8 дополнительно упрощены посредством отказа от срезанной поверхности 34, согласно предпочтительному варианту выполнения.for a rotating shaft in its not compressed state. The seals shown in FIGS. 5-8 are arranged to accommodate inside a circular stuffing box of a seal defined by the first and second groove walls spaced apart from each other, the peripheral groove wall and a relatively rotatable surface. The seals according to FIGS. 5-8 are a simplification of the embodiment according to FIGS. 1 and 1A, which do not include the proportions of the body and the dynamic sealing protrusion according to the preferred embodiment, or an annular ridge, but which use a large hydrodynamic input curve 38, according to a preferred embodiment, to obtain a more optimal contact pressure profile between the surfaces compared with the prior art. (Since the seals of FIGS. 5-8 do not include the proportions of the body and the dynamic sealing protrusion according to the preferred embodiment, they are considered unsuitable for simultaneous contact with a relatively rotatable surface and all three groove walls under normal ranges of differential thermal expansion and tolerances) . The seals in FIGS. 7 and 8 are further simplified by rejecting the elastic transition heel 44 according to the preferred embodiment, and the seals in FIGS. 6 and 8 are further simplified by rejecting the cut surface 34 according to the preferred embodiment.

С целью ориентации следует понимать, что в продольном разрезе, показанном на фиг.5-8, плоскость разреза проходит через продольную ось уплотнения. Так же как в предпочтительном варианте выполнения в уплотнениях, согласно фиг.5-8, гидродинамическая входная кривая 38 при рассмотрении в продольном разрезе должна быть больше радиуса 1/8 дюйма и предпочтительно больше радиуса 5/32 дюйма. При применении такой относительно большой гидродинамической входной кривой 38, касательная между гидродинамической входной кривой 38 и динамической уплотнительной поверхностью 18 в не сжатом состоянии управления может подходить очень близко к защитной кромке 30 на стороне окружения динамической уплотнительной поверхности 18 при наименьшей ширине W динамической уплотнительной поверхности 18. Однако, когда динамический уплотнительный выступ 16 прижат к относительно вращаемой поверхностью, то ширина W становится больше и достигает размера полезной ширины за счет расплющивания динамического уплотнительного выступа 16 в результате сжатия, вызывая прижимание части гидродинамической входной кривой 38 к относительно вращаемой поверхности и превращению в часть эффективного размера ширины W.For the purpose of orientation, it should be understood that in the longitudinal section shown in FIGS. 5-8, the section plane passes through the longitudinal axis of the seal. As in the preferred embodiment, in the seals according to FIGS. 5-8, the hydrodynamic input curve 38, when viewed in longitudinal section, should be greater than the radius of 1/8 inch and preferably greater than the radius of 5/32 inch. When applying such a relatively large hydrodynamic input curve 38, the tangent between the hydrodynamic input curve 38 and the dynamic sealing surface 18 in the uncompressed control state can come very close to the protective edge 30 on the surrounding side of the dynamic sealing surface 18 with the smallest width W of the dynamic sealing surface 18. However, when the dynamic sealing lip 16 is pressed against a relatively rotatable surface, the width W becomes larger and reaches a size n Leznov width due to the flattening of dynamic sealing lip 16 as a result of compression, causing pressing of parts of the hydrodynamic inlet curve 38 toward relatively rotatable surface and becoming a part of the effective width size W.

Даже хотя показанные на фиг.5-8 уплотнения сильно упрощены по сравнению с предпочтительным вариантом выполнения, за счет включения гидродинамической входной кривой 38 предпочтительного варианта выполнения эти уплотнения способны обеспечивать преимущество оптимального профиля контактного давления между поверхностями, описанными применительно к предпочтительному варианту выполнения. Это обеспечивает уплотнения с более эффективным гидродинамическим расклинивающим действием по сравнению с уровнем техники, что позволяет им работать с меньшими крутящим моментом, чем в уровне техники при аналогичных рабочих условиях, и что позволяет им сохранять адекватную смазку при высоком давлении при использовании более тонких смазок или более высокого первоначального сжатия.Even though the seals shown in FIGS. 5-8 are greatly simplified compared to the preferred embodiment, by including the hydrodynamic input curve 38 of the preferred embodiment, these seals are able to provide the advantage of an optimal contact pressure profile between the surfaces described in relation to the preferred embodiment. This provides seals with a more effective hydrodynamic proppant compared with the prior art, which allows them to work with lower torque than the prior art under similar operating conditions, and that allows them to maintain adequate lubrication at high pressure when using thinner lubricants or more high initial compression.

Описание упрощенного альтернативного варианта выполнения, согласно фиг.9-9АDescription of a simplified alternative embodiment according to FIGS. 9-9A

На фиг.9 и 9А показаны два вида альтернативного варианта выполнения данного изобретения. На фиг.9 и 9А показано в частичном продольном разрезе гидродинамически смазываемое уплотнение 2 интерференционного типа для вращающегося вала, при этом на фиг.9 показано уплотнение 2 в не смонтированном состоянии, а на фиг.9А показано установленное состояние уплотнения 2, прижатого с обеспечением герметизации к периферийной стенке 4 канавки и к относительно вращаемой поверхности 6 и удерживаемой в стойком к перекосу заключении между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки. После установки срезанная поверхность 34 находится вблизи или в контакте с частью 66 периферийной стенки канавки.Figures 9 and 9A show two views of an alternative embodiment of the present invention. Figures 9 and 9A show, in partial longitudinal section, a hydrodynamically lubricated interference seal 2 for a rotating shaft, figure 9 shows the seal 2 in an un-mounted state, and Fig. 9A shows the installed state of the seal 2 pressed against the seal to the peripheral wall 4 of the groove and to the relatively rotatable surface 6 and held in a tilt-resistant conclusion between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove. After installation, the cut surface 34 is in proximity or in contact with a portion 66 of the peripheral wall of the groove.

Выше было описано применительно к фиг.1 и 1А, что срезанная поверхность 34 выполняет важную функцию минимизации объема уплотнения, так что имеется меньше объемного теплового расширения, с которым приходится бороться. В показанном на фиг.9 и 9А варианте выполнения срезанная поверхность ориентирована с поворотом относительно статичной уплотнительной поверхности 14 и относительно вращаемой поверхности 6, и ориентирована так, что угол 64 больше 90°, так что уплотнение имеет даже меньший объем материала, чем в варианте выполнения, показанном на фиг.1 и 1А. В соответствии с этим, часть 66 периферийной стенки канавки повернута относительно периферийной стенки 4 канавки и образует угол 64 с первой стенкой 8 канавки, который больше 90°. Показанный на фиг.9 и 9А вариант выполнения имеет преимущество использования меньше материала уплотнения, так что он имеет меньшее объемное тепловое расширение по сравнению с фиг.1 и 1А. Это означает, что угол А может быть меньше утла, показанного на фиг.1, обеспечивая большую опору для динамического It has been described above with reference to FIGS. 1 and 1A that the cut surface 34 has an important function of minimizing the seal volume, so that there is less volumetric thermal expansion that has to be dealt with. In the embodiment shown in FIGS. 9 and 9A, the cut surface is rotated with respect to the static sealing surface 14 and with respect to the rotated surface 6, and oriented so that the angle 64 is greater than 90 °, so that the seal has an even smaller volume of material than in the embodiment shown in figures 1 and 1A. Accordingly, a portion 66 of the peripheral wall of the groove is rotated relative to the peripheral wall 4 of the groove and forms an angle 64 with the first wall 8 of the groove, which is greater than 90 °. The embodiment shown in FIGS. 9 and 9A has the advantage of using less seal material, so that it has less volumetric thermal expansion compared to FIGS. 1 and 1A. This means that angle A may be smaller than the angle shown in FIG. 1, providing greater support for dynamic

уплотнительного выступа 16, когда давление окружения 23 превышает давление смазки 22.the sealing lip 16 when the pressure of the surroundings 23 exceeds the pressure of the lubricant 22.

Описание альтернативного варианта выполнения, согласно фиг.10Description of an alternative embodiment, according to figure 10

На фиг.10 показан альтернативный вариант выполнения изобретения в несжатой конфигурации, при этом показано уплотнение 2, которое почти идентично по наружной геометрии с уплотнением, показанном на фиг.1, но отличается материалом конструкции. Различие между этим вариантом выполнения и вариантом выполнения, показанным на фиг.1, состоит в том, что уплотнение в данном варианте выполнения состоит из двух дополняющих друг друга материалов, а не выполнено полностью из одного материала. Первый упругий материал, составляющий первый отрезок 60, выполнен из одного материала, а второй упругий материал, составляющий второй отрезок 62, выполнен из второго материала. Материал, составляющий второй отрезок 62 может быть относительно жестким материалом, выбранным из-за его свойств динамического уплотнения, таких как абразивная стойкость, и имеющим большую жесткость, чем материал, составляющий первый отрезок 60. Материал, составляющий первый отрезок 60, может быть относительно более мягким материалом с относительно низкой жесткостью, таким как эластомер, имеющий твердость 40-80 по шкале А твердомера Шора, что обеспечивает меньшее осевое пружинное усилие при заключении между первой и второй стенками канавки (по сравнению с уплотнением, выполненным полностью из более твердого материала). Материал, составляющий первый отрезок 60, может быть также материалом, состоящим из сплавленных или спеченных вместе волокон или частиц упругого материала, имеющего распределенные в нем пустоты для обеспечения более низкой жесткости, таким как пористый волоконный материал, так что эффективная жесткость или степень упругости материала меньше, чем жесткость материала, составляющего отрезок 60, выполненного из точно такого же материал, но не в пористом виде. Поскольку часть силы сжатия между первой стенкой канавки и второй стенкой канавки увеличивает контактное давление на динамической уплотнительной поверхности раздела, то размеры, модуль упругости и степень упругости материала, составляющего отрезок 60, можно использовать для регулирования этого контактного давления между поверхностями и тем самым для регулирования толщины пленки смазки между уплотнением и относительно вращаемой поверхностью. Поверхность 80 раздела между двумя материалами может принимать любую подходящую форму без отхода от идеи и объема изобретения, включая показанную по существу прямую поверхность раздела, или любую изогнутую поверхность раздела.Figure 10 shows an alternative embodiment of the invention in an uncompressed configuration, while showing the seal 2, which is almost identical in external geometry to the seal shown in figure 1, but differs in the material of construction. The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 1 is that the seal in this embodiment consists of two complementary materials, and is not made entirely of one material. The first elastic material constituting the first segment 60 is made of one material, and the second elastic material constituting the second segment 62 is made of a second material. The material constituting the second segment 62 may be a relatively stiff material selected due to its dynamic compaction properties, such as abrasion resistance, and having greater rigidity than the material constituting the first segment 60. The material constituting the first segment 60 may be relatively more soft material with relatively low stiffness, such as an elastomer having a hardness of 40-80 on a scale A of the Shore hardness tester, which provides less axial spring force when enclosing between the first and second walls of the groove ( In comparison with a seal formed entirely of a solid material). The material constituting the first segment 60 may also be a material consisting of fused or sintered together fibers or particles of elastic material having voids distributed therein to provide lower stiffness, such as a porous fiber material, so that the effective stiffness or degree of elasticity of the material is less than the stiffness of the material constituting the segment 60, made of exactly the same material, but not in a porous form. Since part of the compression force between the first wall of the groove and the second wall of the groove increases the contact pressure on the dynamic sealing interface, the dimensions, elastic modulus, and the degree of elasticity of the material constituting segment 60 can be used to regulate this contact pressure between the surfaces and thereby to control the thickness lubricant films between the seal and the relatively rotating surface. The interface 80 between the two materials may take any suitable shape without departing from the idea and scope of the invention, including the substantially straight interface shown, or any curved interface.

Понятно, что если материал, составляющий первый отрезок 60, является материалом, состоящим из сплавленных или спеченных друг с другом волокон или частиц материала, имеющего распределенные в нем пустоты, такого как пористый волоконный материал, то пустоты будут обеспечивать пространство для компенсации теплового расширения уплотнения; это означает, что имеется меньшая необходимость в других методах обеспечения пространства для теплового расширения, таких как обеспечение очень большого выстулания динамического выступа и обеспечение срезанной поверхности и т.д.It is understood that if the material constituting the first section 60 is a material consisting of fibers fused or sintered to each other or particles of material having voids distributed therein, such as a porous fiber material, then the voids will provide space for compensating for the thermal expansion of the seal; this means that there is less need for other methods of providing space for thermal expansion, such as providing a very large stretching of the dynamic protrusion and providing a sheared surface, etc.

Описание упрощенного альтернативного варианта выполнения, согласно фиг.11-11АDescription of a simplified alternative embodiment, according to 11-11A

На фиг.11 и 11 А показаны два вида альтернативного варианта выполнения данного изобретения, который слегка отличается от варианта выполнения, показанного на фиг.9 и 9А. На фиг.11 и НА показано в частичном продольном разрезе гидродинамически смазываемое уплотнение 2 интерференционного типа для вращающегося вала, при этом на фиг.11 показано уплотнение 2 в не смонтированном состоянии, а на фиг.11А показано установленное состояние уплотнения 2, прижатого с обеспечением герметизации к периферийной стенке 4 канавки и к относительно вращаемой поверхности 6 и удерживаемого в стойком к перекосу заключении между первой стенкой 8 канавки и второй стенкой 10 канавки.11 and 11 A show two views of an alternative embodiment of the present invention, which is slightly different from the embodiment shown in FIGS. 9 and 9A. 11 and HA show, in partial longitudinal section, a hydrodynamically lubricated interference seal 2 for a rotating shaft, wherein FIG. 11 shows the seal 2 in an un-mounted state, and FIG. 11A shows the installed state of the seal 2 pressed against the seal to the peripheral wall 4 of the groove and to the relatively rotatable surface 6 and held in a tilt-resistant conclusion between the first wall 8 of the groove and the second wall 10 of the groove.

В показанном на фиг.9 и 9А варианте выполнения срезанная поверхность 34 ориентирована с поворотом относительно динамической уплотнительной поверхности 18 и относительно вращаемой поверхности 6, и ориентирована так, что угол 64 превышает 90°, так что уплотнение имеет меньший объем материала, чем в варианте выполнения, показанном на фиг.1 и 1А. В соответствии с этим, на фиг.11 и 11А статичная уплотнительная поверхность 14 и периферийная стенка 4 повернуты по отношению к относительно вращаемой поверхности 6 и относительно динамической уплотнительной поверхности 18 и образует угол 65 с первой стенкой 8 канавки и первым концом 26 тела уплотнения, который больше 90°. Вариант выполнения, показанный на фиг.11 и 11А имеет преимущество меньшего количества материала уплотнения, так что оно имеет меньшее тепловое расширение по сравнению с фиг.1 и 1А. Это означает, что угол А может быть меньше, чем показанный на фиг.1 угол, обеспечивая большую опору для динамического уплотнительного выступа 16, когда давление окружения 23 превышает давление смазки 22.In the embodiment shown in FIGS. 9 and 9A, the cut surface 34 is oriented with rotation relative to the dynamic sealing surface 18 and relative to the rotated surface 6, and is oriented so that the angle 64 exceeds 90 °, so that the seal has a smaller volume of material than in the embodiment shown in figures 1 and 1A. Accordingly, in FIGS. 11 and 11A, the static sealing surface 14 and the peripheral wall 4 are rotated with respect to the rotatable surface 6 and the dynamic sealing surface 18 and forms an angle 65 with the first groove wall 8 and the first end 26 of the seal body, which more than 90 °. The embodiment shown in FIGS. 11 and 11A has the advantage of a smaller amount of seal material, so that it has less thermal expansion than FIGS. 1 and 1A. This means that the angle A can be smaller than the angle shown in FIG. 1, providing greater support for the dynamic sealing lip 16 when the pressure of the surroundings 23 exceeds the pressure of the lubricant 22.

Как и в предпочтительном варианте выполнения, согласно фиг.1 и 1А, альтернативные варианты выполнения, согласно фиг.9-11А, включают статичный уплотнительный выступ 12, противоположный динамическому уплотнительному выступу 16, и статичную уплотнительную поверхность 14, противоположную динамической уплотнительной поверхности 18, которая имеет изменяемую ширину W, заданную защитной кромкой 30 на стороне окружения и заданную кромкой 32 на стороне смазки. Аналогичным образом, показанные на фиг.9-11А варианты выполнения имеют первый конец 26 тела уплотнения с размером Е и имеет первый динамический уплотнительный выступ 16, выступающий на расстояние Р. Во время работы первый конец 26 тела уплотнения приходит в соприкосновение с первой стенкой 8 канавки, а второй конец 28 тела уплотнения приходит в соприкосновение со второй стенкой 10 канавки, защищая тем самым уплотнения от вызванного перекосом абразивного износа. Аналогичным образом, гидродинамическая входная кривая 38 дополняет не ограниченную геометрию 40 и динамическую уплотнительную поверхность 18.As in the preferred embodiment of FIGS. 1 and 1A, alternative embodiments of FIGS. 9-11A include a static sealing lip 12 opposite the dynamic sealing lip 16 and a static sealing surface 14 opposite the dynamic sealing surface 18, which has a variable width W defined by the protective edge 30 on the side of the environment and defined by the edge 32 on the lubricant side. Similarly, the embodiments shown in FIGS. 9-11A have a first end 26 of a seal body with size E and have a first dynamic sealing lip 16 protruding a distance P. During operation, the first end 26 of the seal body comes into contact with the first groove wall 8 and the second end 28 of the seal body comes into contact with the second wall 10 of the groove, thereby protecting the seal from distortion caused by skew. Similarly, the hydrodynamic input curve 38 complements the unlimited geometry 40 and the dynamic sealing surface 18.

Данное изобретение, раскрытое применительно к фиг.1-11А, имеют применение там, где относительно вращаемые поверхности герметизируются относительно структуры 20, при этом структура 20 или относительно вращаемая поверхность 6 или обе является вращающимся элементом. Динамическая уплотнительная поверхность 18 и в основном противоположная статичная уплотнительная поверхность 14 могут быть внутри и снаружи формы профиля уплотнения, когда уплотнение сжимается в радиальном направлении между по существу цилиндрическими противоположными поверхностями, при этом динамическая уплотнительная поверхность 18 расположена на внутренней или наружной периферии, а статичная уплотнительная поверхность 14 расположена на противоположной периферии. В качестве альтернативного решения, динамическая уплотнительная поверхность 18 и в основном противоположная статичная уплотнительная поверхность 14 могут быть на противоположных концах формы профиля уплотнения, когда уплотнение сжимается в осевом направлении между относительно вращающимися по существу плоскими противоположными поверхностями.The invention disclosed with reference to FIGS. 1-11A is used where relatively rotatable surfaces are sealed with respect to structure 20, wherein structure 20 or relatively rotatable surface 6 or both is a rotatable member. The dynamic sealing surface 18 and the substantially opposite static sealing surface 14 may be inside and outside the shape of the seal profile when the seal is radially compressed between the substantially cylindrical opposite surfaces, with the dynamic sealing surface 18 being located on the inner or outer periphery, and the static sealing surface 14 is located on the opposite periphery. Alternatively, the dynamic sealing surface 18 and the substantially opposite static sealing surface 14 may be at opposite ends of the shape of the seal profile when the seal is axially compressed between relatively rotating substantially planar opposite surfaces.

С учетом выше сказанного, очевидно, что данное изобретение является изобретением, хорошо приспособленным для достижения всех указанных выше целей и признаков, совместно с другими целями и признаками, которые присущи раскрытому здесь устройству.In view of the foregoing, it is obvious that this invention is an invention well adapted to achieve all of the above objectives and features, together with other goals and features that are inherent in the device disclosed here.

Как очевидно для специалистов в данной области техники, данное изобретение можно легко выполнять в других специальных формах без отхода от идеи или существенных характеристик. Поэтому данный вариант выполнения следует As is obvious to those skilled in the art, this invention can be easily carried out in other special forms without departing from the idea or essential characteristics. Therefore, this embodiment should be

рассматривать как имеющее иллюстративный характер и не ограничивающее данное изобретение, при этом объем изобретения указывается формулой изобретения, а не предшествующим описанием, и поэтому все изменения, которые находятся внутри значения и диапазона эквивалента формулы изобретения, охватываются ею.considered as having illustrative and not limiting the invention, the scope of the invention is indicated by the claims and not the previous description, and therefore all changes that are within the meaning and range of the equivalent of the claims are covered by it.

Claims (27)

1. Вращающееся уплотнительное устройство, содержащее: в основном кольцеобразное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа, задающее объем (S) уплотнения и задающее средний диаметр (Dm) уплотнения, и дополнительно содержащее:1. A rotating sealing device, comprising: a substantially annular rotating seal (2) of an interference type, defining a volume (S) of the seal and defining an average diameter (Dm) of the seal, and further comprising: i. сплошное, в основном круговое тело (5) уплотнения, состоящее из уплотнительного материала и задающее первый конец (26) тела уплотнения и второй конец (28) тела уплотнения;i. a solid, mainly circular seal body (5) consisting of a sealing material and defining a first end (26) of the seal body and a second end (28) of the seal body; ii. статичную уплотнительную поверхность (14), заданную указанным сплошным, в основном круговым телом (5) уплотнения;ii. a static sealing surface (14) defined by the specified continuous, mainly circular seal body (5); iii. по меньшей мере один динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа, выступающий из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения на величину (Р) выступания и ориентированный в основном противоположно указанной статичной уплотнительной поверхности (14), и задающий динамическую уплотнительную поверхность (18), имеющую изменяемую ширину;iii. at least one dynamic compression protrusion (16) of the compression type protruding from said solid, basically circular seal body (5) by the protrusion amount (P) and oriented basically opposite to said static sealing surface (14), and defining a dynamic sealing surface (18) having a variable width; iv. при этом указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа обеспечивает не круговую форму для вызванной вращением гидродинамической смазки указанной динамической уплотнительной поверхности (18);iv. while the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type provides a non-circular shape for rotation-induced hydrodynamic lubrication of the specified dynamic sealing surface (18); v. при этом указанная статичная уплотнительная поверхность (14) отделена от указанной динамической уплотнительной поверхности (18) глубиной (D) уплотнения, и указанный первый конец (26) тела уплотнения отделен от указанного второго конца (28) тела уплотнения шириной (L) уплотнения;v. wherein said static sealing surface (14) is separated from said dynamic sealing surface (18) by the depth (D) of the seal, and said first end (26) of the seal body is separated from the specified second end (28) of the seal body by the width (L) of the seal; vi. указанный объем (S), поделенный на произведение ширины (L) уплотнения на указанную глубину (D) уплотнения на указанный средний диаметр (Dm) и на величину 3,1416, дает частное меньше 0,84.vi. the specified volume (S) divided by the product of the width (L) of the seal by the specified depth (D) of the seal by the specified average diameter (Dm) and by 3.1416, gives a quotient of less than 0.84. 2. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором размер выступания (Р) составляет, по меньшей мере, 30% указанной глубины (D) уплотнения.2. The rotary sealing device according to claim 1, in which the protrusion size (P) is at least 30% of the specified depth (D) of the seal. 3. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором:3. The rotary sealing device according to claim 1, in which: (а) указанный первый конец (26) тела уплотнения имеет размер (Е) глубины;(a) said first end (26) of the seal body has a depth dimension (E); (b) указанный размер (Р) выступания указанного динамического уплотнительного выступа (16) компрессионного типа составляет, по меньшей мере, 75% указанного размера (Е) глубины указанного первого конца (26) тела уплотнения.(b) the specified size (P) of the protrusion of the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type is at least 75% of the specified size (E) of the depth of the specified first end (26) of the seal body. 4. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором:4. The rotary sealing device according to claim 1, in which: (a) указанное сплошное, в основном круговое тело (5) задает теоретическую центральную ось;(a) said solid, essentially circular body (5) defines a theoretical central axis; (b) гидродинамическая входная кривая (38) имеет среднюю степень кривизны, заданную указанным динамическим уплотнительным выступом 16 компрессионного типа при рассмотрении указанной гидродинамической входной кривой (38) в продольном разрезе, выполненном вдоль указанной теоретической центральной оси;(b) the hydrodynamic input curve (38) has an average degree of curvature defined by the specified dynamic compression lip 16 of the compression type when considering the specified hydrodynamic input curve (38) in a longitudinal section along the specified theoretical central axis; (с) средняя степень кривизны указанной гидродинамической входной кривой (38) меньше степени кривизны с радиусом 1/8 дюйма.(c) the average degree of curvature of said hydrodynamic input curve (38) is less than the degree of curvature with a radius of 1/8 inch. 5. Вращающееся уплотнительное устройство по п.4, в котором указанная средняя степень кривизны указанной гидродинамической входной кривой (38) меньше степени кривизны с радиусом 5/32 дюйма.5. A rotary sealing device according to claim 4, wherein said average degree of curvature of said hydrodynamic input curve (38) is less than a degree of curvature with a radius of 5/32 inches. 6. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, дополнительно содержащее:6. The rotary sealing device according to claim 1, further comprising: (а) срезанную поверхность (34), заданную указанным сплошным, в основном круговым телом (5) уплотнения для минимизации объема указанного вращающегося уплотнения (2) интерференционного типа, при этом указанная срезанная поверхность (34) задает статичный уплотнительный выступ (12);(a) a cut surface (34) defined by said continuous, generally circular seal body (5) to minimize the volume of said rotating seal (2) of an interference type, wherein said cut surface (34) defines a static sealing protrusion (12); (b) при этом указанный статичный уплотнительный выступ (12) расположен по существу противоположно указанному динамическому уплотнительному выступу (16).(b) wherein said static sealing lip (12) is positioned substantially opposite to said dynamic sealing lip (16). 7. Вращающееся уплотнительное устройство по п.6, в котором указанная срезанная поверхность (34) ориентирована относительно указанного первого конца (26) тела уплотнения под углом более 90°.7. The rotary sealing device according to claim 6, in which the specified cut surface (34) is oriented relative to the specified first end (26) of the seal body at an angle of more than 90 °. 8. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором указанная статичная уплотнительная поверхность (14) ориентирована относительно указанного первого конца (26) тела уплотнения под углом более 90°.8. The rotating sealing device according to claim 1, wherein said static sealing surface (14) is oriented relative to said first end (26) of the sealing body at an angle of more than 90 °. 9. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один кольцевой гребень (74), выступающий из указанного второго конца (28) тела уплотнения.9. The rotary sealing device according to claim 1, further comprising at least one annular ridge (74) protruding from said second end (28) of the sealing body. 10. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором:10. The rotary sealing device according to claim 1, in which: (а) указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа содержит первый отрезок (60) и второй отрезок (62);(a) the specified rotating seal (2) interference type contains a first segment (60) and a second segment (62); (b) указанный первый отрезок (60) находится вблизи указанного первого конца (26) тела уплотнения, и указанный второй отрезок (62) находится вблизи указанного второго конца (28) тела уплотнения;(b) said first stretch (60) is near said first end (26) of the seal body, and said second stretch (62) is near the said second end (28) of the seal body; (с) указанный первый отрезок (60) состоит из первого упругого материала, имеющего первую жесткость;(c) said first segment (60) consists of a first elastic material having a first stiffness; (d) указанный второй отрезок (62) состоит из второго упругого материала, умеющего вторую жесткость, при этом указанная вторая жесткость больше указанной первой жесткости указанного первого упругого материала;(d) said second segment (62) consists of a second elastic material capable of a second stiffness, wherein said second stiffness is greater than said first stiffness of said first elastic material; (e) указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа задан указанным вторым упругим материалом.(e) said dynamic compression lip (16) of compression type is defined by said second elastic material. 11. Вращающееся уплотнительное устройство по п.10, в котором указанный первый упругий материал является пористым материалом.11. The rotary sealing device of claim 10, wherein said first elastic material is a porous material. 12. Вращающееся уплотнительное устройство по п.10, в котором указанный первый упругий материал является волоконным материалом.12. The rotary sealing device of claim 10, wherein said first elastic material is a fiber material. 13. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, дополнительно содержащее структуру (20), имеющую в основном круговую канавку (3) для уплотнения, заданную первой стенкой (8) канавки, второй стенкой (10) канавки, расположенной на расстоянии от указанной первой стенки (8) канавки, и периферийной стенкой (4) канавки, при этом указанная в основном круговая канавка (3) для уплотнения имеет объем канавки для уплотнения.13. The rotary sealing device according to claim 1, further comprising a structure (20) having a generally circular seal groove (3) defined by a first groove wall (8) and a second groove wall (10) located at a distance from said first wall (8) the grooves, and the peripheral wall (4) of the groove, wherein said generally circular seal groove (3) has a volume of the groove for sealing. 14. Вращающееся уплотнительное устройство по п.13, дополнительно содержащее по меньшей мере один кольцевой гребень (74), выступающий из указанного второго конца (28) тела уплотнения и находящийся в контакте с указанной второй стенкой (10) канавки.14. The rotary sealing device according to item 13, further comprising at least one annular ridge (74) protruding from said second end (28) of the seal body and in contact with said second wall (10) of the groove. 15. Вращающееся уплотнительное устройство по п.14, в котором:15. The rotating sealing device according to 14, in which: (а) указанная периферийная стенка (4) канавки и указанная относительно вращаемая поверхность (6) расположены на радиальном расстоянии (DG) друг от друга.(a) said peripheral wall (4) of the groove and said relatively rotatable surface (6) are located at a radial distance (DG) from each other. (b) указанное расстояние между указанными первой стенкой (8) канавки и второй стенкой (10) канавки задает размер (LG) расстояния; и(b) said distance between said first groove wall (8) and the second groove wall (10) defines a size (LG) of the distance; and (с) результат перемножения (D)×(L) равен или больше результата перемножения (DG)×(LG) при номинальных значениях указанных величин без допусков.(c) the result of the multiplication (D) × (L) is equal to or greater than the result of the multiplication (DG) × (LG) at nominal values of the indicated values without tolerances. 16. Вращающееся уплотнительное устройство по п.13, дополнительно содержащее:16. The rotating sealing device according to item 13, further comprising: (а) относительно вращаемую поверхность (6);(a) a relatively rotatable surface (6); (b) при этом указанная в основном круговая канавка (3) для уплотнения удерживает указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа прижатым к указанной относительно вращаемой поверхности (6); и(b) wherein said generally circumferential groove (3) for sealing holds said rotating interference-type seal (2) pressed against said relative to the rotating surface (6); and (с) указанный первый конец (26) тела уплотнения находится в контакте с указанной первой стенкой (8) канавки, а указанный второй конец (28) тела уплотнения находится в контакте с указанной второй стенкой (10) канавки.(c) said first end (26) of the seal body is in contact with said first wall (8) of the groove, and said second end (28) of the seal body is in contact with said second wall (10) of the groove. 17. Вращающееся уплотнительное устройство по п.16, дополнительно содержащее:17. The rotating sealing device according to clause 16, further comprising: (а) сальниковую коробку уплотнения, имеющую объем, заданный указанной в основном круговой канавкой (3) для уплотнения и указанной относительно вращаемой поверхностью (6); и(a) a packing box having a volume defined by a generally circular circular groove (3) for sealing and indicated with respect to a rotating surface (6); and (b) указанный объем (S) уплотнения составляет менее 85% указанного объема сальниковой коробки уплотнения.(b) the indicated volume (S) of the seal is less than 85% of the indicated volume of the packing box. 18. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа ориентировано для радиальной герметизации, при этом указанная статичная уплотнительная поверхность (14) имеет больший диаметр, чем указанная динамическая уплотнительная поверхность (18), а указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения по существу в радиальном направлении.18. The rotary sealing device according to claim 1, wherein said interference-type rotating seal (2) is oriented for radial sealing, said static sealing surface (14) having a larger diameter than said dynamic sealing surface (18), and said dynamic the compression protrusion seal (16) protrudes from said continuous, generally circular seal body (5) in a substantially radial direction. 19. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа ориентировано для радиальной герметизации, при этом указанная динамическая уплотнительная поверхность (18) имеет больший диаметр, чем указанная статичная уплотнительная поверхность (14), а указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения по существу в радиальном направлении.19. The rotary sealing device according to claim 1, wherein said interference-type rotating seal (2) is oriented for radial sealing, said dynamic sealing surface (18) having a larger diameter than said static sealing surface (14), and said dynamic the compression protrusion seal (16) protrudes from said continuous, generally circular seal body (5) in a substantially radial direction. 20. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа ориентировано для осевой герметизации, при этом указанный первый конец (26) тела уплотнения имеет больший диаметр, чем указанный второй конец (28) тела уплотнения, а указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения по существу в осевом направлении.20. The rotary sealing device according to claim 1, wherein said interference-type rotating seal (2) is oriented for axial sealing, wherein said first end (26) of the seal body has a larger diameter than said second end (28) of the seal body, and the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type protrudes from the specified continuous, mainly circular body (5) of the seal essentially in the axial direction. 21. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, в котором указанное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа ориентировано для осевой герметизации, при этом указанный второй конец (28) тела уплотнения имеет больший диаметр, чем указанный первый конец (26) тела уплотнения, а указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа выступает из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения по существу в осевом направлении.21. The rotary sealing device according to claim 1, wherein said interference-type rotating seal (2) is oriented for axial sealing, wherein said second end (28) of the seal body has a larger diameter than said first end (26) of the seal body, and the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type protrudes from the specified continuous, mainly circular body (5) of the seal essentially in the axial direction. 22. Вращающееся уплотнительное устройство по п.1, дополнительно содержащее гибкую переходную пятку (44), заданную указанным динамическим уплотнительным выступом (16) компрессионного типа и имеющую круговое пересечение с указанным вторым концом (28) тела уплотнения вдали от указанной динамической уплотнительной поверхности (18), и имеющую круговое пересечение с указанной динамической уплотнительной поверхностью (18) вдали от указанного второго конца (28) тела уплотнения.22. The rotary sealing device according to claim 1, further comprising a flexible transition heel (44) defined by said dynamic compression lip (16) of compression type and having a circular intersection with said second end (28) of the seal body away from said dynamic sealing surface (18) ), and having a circular intersection with the specified dynamic sealing surface (18) far from the specified second end (28) of the seal body. 23. Вращающееся уплотнительное устройство по п.22, в котором:23. The rotary sealing device according to item 22, in which: (a) указанная гибкая переходная пятка (44) является фаской, задающей угол фаски относительно указанного второго конца (28) тела уплотнения; и(a) said flexible transition heel (44) is a chamfer defining a chamfer angle with respect to said second end (28) of the seal body; and (b) указанный угол фаски составляет менее 31°.(b) said chamfer angle is less than 31 °. 24. В основном кольцеобразное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа, содержащее:24. Basically an annular rotating seal (2) interference type, containing: (a) сплошное, в основном круговое тело (5) уплотнения, задающее первый конец (26) тела уплотнения и второй конец (28) тела уплотнения и имеющее первый отрезок (60), состоящий из первого материала и находящийся смежно с указанным первым концом (26) тела уплотнения, и имеющее второй отрезок (62), состоящий из второго материала и находящийся смежно со вторым концом (28) тела уплотнения;(a) a solid, basically circular seal body (5) defining a first end (26) of the seal body and a second end (28) of the seal body and having a first segment (60) consisting of a first material and adjacent to said first end ( 26) a seal body, and having a second segment (62) consisting of a second material and adjacent to the second end (28) of the seal body; (b) статичную уплотнительную поверхность (14), заданную указанным вторым отрезком (62) указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения;(b) a static sealing surface (14) defined by said second segment (62) of said continuous, generally circular seal body (5); (с) по меньшей мере, один динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа, выступающий из указанного второго отрезка (62) указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения, и ориентированный в основном противоположно указанной статичной уплотнительной поверхности (14), и задающий динамическую уплотнительную поверхность (18), при этом указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа задает не круговую кромку (32) на стороне смазки и гидродинамическую входную кривую (38), которые совместно образуют волнистую гидродинамическую входную геометрию, обеспечивающую вызванное вращением гидродинамическую смазку указанной динамической уплотнительной поверхности (18); и(c) at least one dynamic compression lip (16) of the compression type protruding from said second segment (62) of said continuous, generally circular seal body (5), and oriented substantially opposite to said static sealing surface (14), and defining a dynamic sealing surface (18), while the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type defines a non-circular edge (32) on the lubricant side and a hydrodynamic input curve (38) that together form a wave a fluid hydrodynamic input geometry providing rotation-induced hydrodynamic lubrication of said dynamic sealing surface (18); and (d) указанный первый материал является пористым материалом, обеспечивающим меньшую жесткость, чем жесткость, обеспечиваемая указанным вторым материалом.(d) said first material is a porous material providing less rigidity than the rigidity provided by said second material. 25. Вращающееся уплотнительное устройство, имеющее в основном кольцеобразное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа, задающее объем (S) уплотнения и задающее средний диаметр (Dm) уплотнения и дополнительно содержащее:25. A rotating sealing device having a generally annular rotating seal (2) of an interference type, defining a volume (S) of the seal and defining the average diameter (Dm) of the seal, and further comprising: (a) сплошное, в основном круговое тело (5) уплотнения, состоящее из уплотнительного материала и задающее теоретическую центральную ось и задающее статичную уплотнительную поверхность (14) и задающее второй конец (28) тела уплотнения и задающее первый конец (26) тела уплотнения, удаленный от указанного второго конца (28) тела уплотнения на ширину (L) уплотнения, и имеющее размер (Е) глубины;(a) a solid, mostly circular, seal body (5) consisting of a seal material and defining a theoretical central axis and defining a static seal surface (14) and defining a second end (28) of the seal body and defining a first end (26) of the seal body, remote from the specified second end (28) of the seal body to the width (L) of the seal, and having a size (E) of depth; (b) динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа, выступающий из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения на величину (Р) выступания и ориентированный в основном противоположно указанной статичной уплотнительной поверхности (14), и задающий динамическую уплотнительную поверхность (18), удаленную от указанной статичной уплотнительной поверхности (14) на глубину (D) уплотнения, при этом указанный динамический уплотнительный выступ (16) обеспечивает гидродинамическую смазку указанной динамической уплотнительной поверхности (18);(b) a compression-type dynamic sealing protrusion (16) protruding from said solid, basically circular seal body (5) by a protrusion amount (P) and oriented basically opposite to said static sealing surface (14), and defining a dynamic sealing surface ( 18), remote from the specified static sealing surface (14) to the depth (D) of the seal, while the specified dynamic sealing protrusion (16) provides hydrodynamic lubrication of the specified dynamic seal surface (18); (с) указанная величина (Р) выступания составляет, по меньшей мере, 30% указанной глубины (D) уплотнения и составляет, по меньшей мере, 75% указанного размера (Е) глубины;(c) said protrusion amount (P) is at least 30% of said seal depth (D) and is at least 75% of said depth size (E); (d) указанный объем (S), поделенный на произведение ширины (L) уплотнения на глубину (D) управления на средний диаметр (Dm) уплотнения на 3,1416, дает частное менее 0,84;(d) the indicated volume (S) divided by the product of the width (L) of the seal and the depth (D) of the control by the average diameter (Dm) of the seal by 3.1416 gives a quotient of less than 0.84; (e) гидродинамическую входную кривую (38), заданную указанным динамическим уплотнительным выступом (16) компрессионного типа и имеющую среднюю степень кривизны меньше степени кривизны с радиусом 1/8 дюйма при рассмотрении в продольном разрезе, выполненном вдоль указанной теоретической центральной оси;(e) a hydrodynamic input curve (38) defined by said compression-type dynamic sealing protrusion (16) and having an average degree of curvature less than a degree of curvature with a radius of 1/8 inch when viewed in longitudinal section along the specified theoretical central axis; (f) срезанную поверхность (34), заданную указанным сплошным, в основном круговым телом (5) уплотнения и ориентированную относительно указанного первого конца (26) тела уплотнения под углом более 90°;(f) a cut surface (34) defined by said continuous, mainly circular seal body (5) and oriented relative to said first end (26) of the seal body at an angle of more than 90 °; (g) круговой гребень (74), выступающий из указанного второго конца (28) тела уплотнения;(g) a circular ridge (74) protruding from said second end (28) of the seal body; (h) первый отрезок (60), заданную смежно с указанным первым концом (26) тела уплотнения и имеющую первую жесткость, и второй отрезок (62), заданную смежно с указанным вторым концом (28) тела уплотнения и имеющую вторую жесткость, которая больше указанной первой жесткости; и(h) a first segment (60) defined adjacent to said first end (26) of the seal body and having a first stiffness and a second segment (62) defined adjacent to said first end (26) of the seal body and having a second stiffness that is greater than the specified first stiffness; and (ii) гибкую переходную пятку (44), заданную указанным динамическим уплотнительным выступом (16) компрессионного типа и имеющую круговое пересечение со вторым концом (28) тела уплотнения вдали от динамической уплотнительной поверхности (18) и имеющую круговое пересечение с динамической уплотнительной поверхностью (18) вдали от второго конца (28) тела уплотнения.(ii) a flexible transition heel (44) defined by the specified dynamic compression lip (16) of the compression type and having a circular intersection with the second end (28) of the sealing body away from the dynamic sealing surface (18) and having a circular intersection with the dynamic sealing surface (18) ) far from the second end (28) of the compaction body. 26. Вращающееся уплотнительное устройство, имеющее в основном кольцеобразное вращающееся уплотнение (2) интерференционного типа, задающее объем (S) уплотнения и задающее средний диаметр (Dm) уплотнения и дополнительно содержащее:26. A rotating sealing device having a generally annular rotating seal (2) of an interference type, defining a volume (S) of the seal and defining the average diameter (Dm) of the seal, and further comprising: (а) сплошное, в основном круговое тело (5) уплотнения, состоящее из уплотнительного материала и задающее теоретическую центральную ось и задающее статичную уплотнительную поверхность (14) и задающее второй конец (28) тела уплотнения и задающее первый конец (26) тела уплотнения, удаленный от указанного второго конца (28) тела уплотнения на ширину (L) уплотнения, и имеющий размер (Е) глубины;(a) a solid, mainly circular, seal body (5) consisting of a sealing material and defining a theoretical central axis and defining a static sealing surface (14) and defining a second end (28) of the compaction body and defining a first end (26) of the compaction body, remote from the specified second end (28) of the seal body to the width (L) of the seal, and having a size (E) of depth; (b) динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа, выступающий из указанного сплошного, в основном кругового тела (5) уплотнения на величину (Р) выступания и ориентированный в основном противоположно указанной статичной уплотнительной поверхности (14), и задающий динамическую уплотнительную поверхность (18), удаленную от указанной статичной уплотнительной поверхности (14) на глубину (D) уплотнения, при этом указанный динамический уплотнительный выступ (16) обеспечивает не круговую форму для гидродинамической смазки указанной динамической уплотнительной поверхности (18);(b) a compression-type dynamic sealing protrusion (16) protruding from said solid, basically circular seal body (5) by a protrusion amount (P) and oriented basically opposite to said static sealing surface (14), and defining a dynamic sealing surface ( 18), remote from the specified static sealing surface (14) to the depth (D) of the seal, while the specified dynamic sealing ledge (16) provides a non-circular shape for hydrodynamic lubrication of the specified dyne nomic sealing surface (18); (с) указанная величина (Р) выступания составляет, по меньшей мере, 30% указанной глубины (D) уплотнения и составляет, по меньшей мере, 75% указанного размера (Е) глубины;(c) said protrusion amount (P) is at least 30% of said seal depth (D) and is at least 75% of said depth size (E); (d) указанный объем (S), поделенный на произведение ширины (L) уплотнения на глубину (D) уплотнения на средний диаметр (Dm) уплотнения на 3,1416, дает частное менее 0,84; и(d) the indicated volume (S) divided by the product of the width (L) of the seal by the depth (D) of the seal by the average diameter (Dm) of the seal by 3.1416 gives a quotient of less than 0.84; and (f) гидродинамическую входную кривую (38), заданную указанным динамическим уплотнительным выступом (16) компрессионного типа и имеющую среднюю степень кривизны меньше степени кривизны с радиусом 1/8 дюйма при рассмотрении в продольном разрезе, выполненном вдоль указанной теоретической центральной оси.(f) a hydrodynamic input curve (38) defined by said compression-type dynamic sealing lip (16) and having an average degree of curvature less than a degree of curvature with a radius of 1/8 inch when viewed in longitudinal section along the theoretical center axis. 27. Узел гидродинамически смазываемого уплотнения, содержащий:27. A hydrodynamically lubricated seal assembly comprising: (а) структуру (20), задающую, по меньшей мере, часть камеры для смазки, имеющей внутри смазку (22), при этом указанная структура имеет первую и вторую расположенные на расстоянии друг от друга стенки (8, 10) канавки и периферийную стенку (4) канавки, задающую круговую канавку (3) для уплотнения, имеющую заданный объем канавки для уплотнения;(a) a structure (20) defining at least a part of a lubricant chamber having a lubricant inside (22), said structure having a first and a second groove wall (8, 10) spaced apart from one another and a peripheral wall (4) grooves defining a circular groove (3) for sealing having a predetermined volume of the groove for sealing; (b) относительно вращаемую поверхность (6), имеющую зазор (23) относительно указанной структуры и имеющую относительное вращение по отношению указанной круговой канавки (3) для уплотнения;(b) a relatively rotatable surface (6) having a gap (23) with respect to said structure and having relative rotation with respect to said circular groove (3) for sealing; (с) сплошное, в основном круговое гидродинамическое уплотнение (2) компрессионного типа, состоящее из уплотнительного материала и выполненное с возможностью непосредственного сжатия между указанной периферийной стенкой (4) канавки и указанной относительно вращаемой поверхностью (6), при этом указанное в основном круговое гидродинамическое уплотнение компрессионного типа расположено с помощью указанной круговой канавки (3) для уплотнения и задает объем уплотнения, меньший объема указанной канавки для уплотнения;(c) a continuous, mainly circular, hydrodynamic seal (2) of the compression type, consisting of a sealing material and configured to directly compress between said peripheral wall (4) of the groove and said relatively rotatable surface (6), wherein said generally circular hydrodynamic the compression type seal is located using the indicated circular groove (3) for sealing and sets the volume of the seal less than the volume of the specified groove for sealing; (d) первый и второй концы (26, 28) тела уплотнения, заданные указанным сплошным, в основном круговым гидродинамическим уплотнением (2) компрессионного типа и находящиеся в контакте с указанными первой и второй расположенными на расстоянии друг от друга стенками (8, 10) канавки;(d) the first and second ends (26, 28) of the seal body defined by the indicated continuous, mainly circular hydrodynamic seal (2) of the compression type and in contact with the said first and second walls spaced apart from each other (8, 10) grooves; (e) статичную уплотнительную поверхность (14), заданную указанным сплошным, в основном круговым гидродинамическим уплотнением (2) компрессионного типа и расположенную в сжатом статичном уплотнительном контакте с указанной периферийной стенкой (4) канавки;(e) a static sealing surface (14) defined by said continuous, generally circular hydrodynamic seal (2) of compression type and located in a compressed static sealing contact with said peripheral wall (4) of the groove; (f) статичный уплотнительный выступ (16) компрессионного типа, заданный указанным сплошным, в основном круговым гидродинамическим уплотнением (2) компрессионного типа и расположенный в сжатом уплотнительном контакте с указанной относительно вращаемой поверхностью (6) и имеющий динамическую уплотнительную поверхность (18), образующую динамическую интерференционную уплотнительную поверхность раздела с указанной относительно вращаемой поверхностью (6) и создающую контактное давление между поверхностями с указанной относительно вращаемой поверхностью, при этом указанный динамический уплотнительный выступ (16) компрессионного типа обеспечивает гидродинамическую смазку указанной динамической интерференционной уплотнительной поверхности раздела в ответ на указанное относительное вращение;(f) a static compression lip (16) of the compression type defined by said continuous, generally circular hydrodynamic seal (2) of the compression type and located in compressed sealing contact with the indicated relatively rotatable surface (6) and having a dynamic sealing surface (18) forming dynamic interference sealing surface of the interface with a relatively relatively rotatable surface (6) and creating contact pressure between surfaces with a specified relatively rotatable overhnostyu, said dynamic sealing lip (16) provides a compression-type hydrodynamic lubrication of said dynamic interference sealing interface in response to said relative rotation; (g) при этом указанное сплошное, в основном круговое гидродинамическое уплотнение (2) компрессионного типа образует достаточный объем для расширения внутри указанной круговой канавки (3) для уплотнения с целью компенсации комбинированного действия накопления допусков, теплового расширения и смещения уплотнительного материала при сохранении указанного контактного давления между поверхностями внутри пределов, совместимых с указанной гидродинамической смазкой указанной динамической интерференционной уплотнительной поверхностью раздела; и(g) wherein said continuous, generally circular, hydrodynamic seal (2) of the compression type forms sufficient volume for expansion within said circular groove (3) for sealing to compensate for the combined effect of tolerance accumulation, thermal expansion and displacement of the sealing material while maintaining said contact pressure between surfaces within the limits compatible with the specified hydrodynamic lubrication of the specified dynamic interference sealing surface la; and (h) при этом основная часть указанного динамического уплотнительного выступа (16) компрессионного типа упирается во вторую стенку (10) канавки и поддерживается ею.

(h) in this case, the main part of the specified dynamic sealing protrusion (16) of the compression type abuts against the second wall (10) of the groove and is supported by it.