SU819466A1

SU819466A1 - Sealing pack

Info

Publication number: SU819466A1
Application number: SU752131345A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Игнатьевич Бажал
Priority date: 1975-05-04
Filing date: 1975-05-04
Publication date: 1981-04-07

Description

(54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ МАНЖЕТА(54) GASKET

1one

Изобретение относитс к машиностроению , преимущественно компрессорному, и может быть использовано дл уплотнени полостей высокого и сверхвысокого давлений газов и жидкостей в услови х возвратно-поступательного или вращательного движени сопр гаемых деталей, в том числе с большими скорост ми и удельными давлени ми .The invention relates to mechanical engineering, mainly compressor, and can be used to seal the cavities of high and super high pressures of gases and liquids under the conditions of reciprocating or rotational movement of the mating parts, including at high speeds and specific pressures.

Известны конструкции уплотнений 1, имеющие уплотн ющий по сок не по пр мой линии охватываемого периметра, а по волнистой, что увеличивает площадь контактной поверхности, но исключает компенсацию износа в процессе уплотнени . Такое уплотнение вл етс очень жестким и поэтому очень чувствительным к перекосу осей сопр гаемых поверхностей.The designs of seals 1 are known, having a sealing juice not along the straight line of the circumscribed perimeter, but along a wavy one, which increases the contact surface area, but excludes compensation for wear during the sealing process. Such a seal is very rigid and therefore very sensitive to the misalignment of the axes of the mating surfaces.

Известные конструкции уплотнений обусловливают работу контактирующих поверхностей вала и уплотнени в области высоких удельных давлений без обеспечени необходимых дл таких условий трени скольжени смазочных слоев, что приводит к интенсивному изнашиванию деталей.The known designs of seals determine the operation of the contacting surfaces of the shaft and the seal in the area of high specific pressures without providing the lubricating layers necessary for such conditions of sliding friction, which leads to intensive wear of parts.

Известна также уплотнительна манжета 2 ,в которой уплотнительный элементAlso known sealing cuff 2, in which the sealing element

образован внешними и внутренними цилиндрическими детал ми, св занными мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами. Ввиду жесткости конструкции его изготавливают из эластичных материалов и поэтому 5 он не пригоден дл уплотнени высоких и сверхвысоких давлений.formed by external and internal cylindrical parts connected by a membrane bridge with ring corrugations. Due to the rigidity of the structure, it is made of elastic materials and therefore 5 it is not suitable for sealing high and ultrahigh pressures.

Целью изобретени вл етс повышение надежности работььThe aim of the invention is to improve the reliability of

Указанна цель достигаетс тем, что на внутреннем цилиндрическом элементе и 0 мембранной перемычке вьшолнены чередующиес пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхност х, причем мембрана выполнена конической с направлением верщнны образующего конуса в сторону уплотн емой среды.This goal is achieved by alternating grooves open on the end and cylindrical surfaces on the inner cylindrical element and 0 membrane bridge, the membrane being conical with the direction of the forming cone in the direction of the densified medium.

5five

С целью расширени диапазона применени на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы; с целью увеличени срока службы пазы на цилиндрических поверхност х выполнены под углом к образующей; с целью обеспечени гидродинамического режима трени скоЛьжени в уплотн емом сопр жении каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осевого сечени ; дл уменьшени жесткости конструкции без уменьшени при этом до недопустимо малых величин толщины уплотн ющей кромки пазы выполнены с измен ющейс по длине паза площадью сечени , обеспечивающей изменение периметра уплотнени и компенсацию износа; дл предохранени конусной сильфонной части уплотнени от неравномерных и чрезмерных деформаций при сверхвысоких давлени х уплотн емой среды в пазах размещены усиливающие вставки, соответствующие размеру и форме впадины; дл обеспечени работы уплотнени в узлах без жидкой смазки упом нутые выше вставки выполнены из твердых или упругих материалов, обладающих смазывающими свойствами, обеспечивающих одновременное граничное трение скольжени . На фиг. 1 представлен вариант конструкции уплотнительной манжеты; на фиг. 2 - вид в плане фиг. 1; на фиг. 3 - конструкци манжеты с ребрами и пазами рабочей части , расположенными под углом к образующей (к радиусу); на фиг. 4 - вид в плане фиг. 3; на фиг. 5 - конструкци манжеты с пазами на внешнем цилиндрическом эле .менте при наклоне каждого паза относительно смежной с ним плоскости осевого сечени ; на фиг. 6 - вид в плане фиг. Б; на фиг. 7 - вид по стрелке А фиг. 6; на фиг. 8 - вид по стрелке В фиг. 6; на фиг. 9 - вариант конструкции манжеты с измен ющейс вдоль образующей конуса щириной паза; на фиг. 10-вид в плане фиг. 9; на фиг. 11 -вариант монтажа уплотнительной манжеты в узел уплотнени . Уплотнительна манжета состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндрических уплотнительных элементов, св занных мембранной перемычкой 3 с кольцевыми гофрами . Перемычка 3 выполнена конической с напргйлением вершины образующего конуса в сторону уплотн емой среды. На внутреннем цилиндрическом элементе 2 выполиены чередующиес пазы 5 и 6, открытые на торцовых и цилиндрических поверхност х . В уплотнительной манжете, изображенной На фиг. 3 и 4, пазы расположены под углом а к радиусу или по касательной к образующей уплотн емой поверхности, что позвол ет обеспечить на достаточно больших скорост х гидродинамический режим трени скольжени в уплотн емом сопр жеНИИ (исключить .металлический контакт деталей ) за счет гидродинамического нагнетани смазочной жидкости в зону трени при вращательном движении. Пазы при необходимости могут быть пр молинейными, криволинейными и с измен ющимс по длине сечением. Кольцевой гофр 4 позвол ет при меньщем радиальном габарите мембранной части уплотнени увеличить осевую деформацию этого участка уплотнени , а значит увеличить и компенсацию износа за счет осевой деформации. В уплотнительной манжете, изображенной на фиг. 5-8, пазы 5 и 6 выполнены и на внешнем цилиндрическом элементе 1. Здесь уплотнительна манжета имеет винтовое или под углом относительно смежной с ним плоскости осевого сечени расположение пазов 5 и 6, что обеспечивает более длительный периодический контакт рабочих поверхностей сопр жени со смазкой, уменьша теплообраз ование в зоне трени и улучща теплоотвод; делает возожным при таком расположении пазов и впадин обеспечить гидродинамический режим трени скольжени в уплотн емом сопр жении . На фиг. 9 и 10 представлен вариант манжеты с уменьшенной жесткостью за счет измен ющейс по длине паза площади сечени . Это дает возможность использовать конструкцию уплотнени и на очень малых давлени х, не уменьша при этом до недопустимо малых величин толщину уплотн ющей кромки уплотнени . Уплотн юща кромка в этом случае может иметь любую необходимую толщину за счет .того , что паз в конусной части уплотнени выходит на очень тонкий радиальный разрез , обеспечивающий изменение периметра уплотнени и компенсацию износа. Дл уплотнени высоких и сверхвысоких давлений за вл ема конструкци элемен уплотнени может собиратьс в пакеты. Вариант монтажа за вл емой манжеты в узле уплотнени представлен на фиг. И. Дл уменьшени деформаций и предохранени от разрушени конусной с пазами части уплотнени при высоких давлени х в пазы со стороны низкого давлени вставл ют вставки, соответствующие размерам и форме паза и преп тствующие чрезмерной деформации. Эти -вставки могут быть выполнены из твердых самосмазывающихс материалов (типа сухой смазки) и обеспечивать одновременно граничное трение скольжени в конструкци х узлов, где отсутствует жидка смазка. Манжета может быть выполнена как из металлов дл высоких и сверхвысоких давлений , так и из пластиков дл средних и низких давлений, Работает манжета следующим образом. Под действием давлени уплотн емой среды перемычка 3 перемещаетс в пределах упругих деформаций вдоль, оси, увлека за собой внутренний элемент 2 и обеспечива его деформацию в радиальном направлении. При этом перемычка 3 под действием уплотн емого давлени и вследствие своей деформации совершает радиальные перемещени , уменьша охватывающий периметр детали в зоне уплотн емого сопр жени . Имеющие при этом место незначительные изменени формы контактирующей поверхностиIn order to extend the range of application, grooves are made on the outer cylindrical element; in order to increase the service life, the grooves on the cylindrical surfaces are made at an angle to the generatrix; in order to provide a hydrodynamic mode of friction in a compact interface, each groove is made with an inclination relative to the adjacent axial section plane; in order to reduce the rigidity of the structure without reducing the thickness of the sealing edge to unacceptably small thickness, the grooves are made with a cross-sectional area varying along the length of the groove, allowing the seal perimeter to be changed and wear to be compensated; To protect the tapered bellows part of the seal from uneven and excessive deformations at ultrahigh pressures of the medium to be sealed, reinforcing inserts are placed in the grooves corresponding to the size and shape of the depression; In order to ensure the operation of the seal in the assemblies without liquid lubrication, the above inserts are made of solid or elastic materials with lubricating properties that provide simultaneous boundary sliding friction. FIG. 1 shows a variant of the design of the sealing cuff; in fig. 2 is a plan view of FIG. one; in fig. 3 - the design of the cuff with ribs and grooves of the working part located at an angle to the generator (to the radius); in fig. 4 is a plan view of FIG. 3; in fig. 5 shows the design of a cuff with grooves on the outer cylindrical element when each groove is inclined relative to an adjacent plane of axial section; in fig. 6 is a plan view of FIG. B; in fig. 7 is a view along arrow A of FIG. 6; in fig. 8 is a view along arrow B of FIG. 6; in fig. 9 shows a variant of the design of the cuff with a groove width varying along the cone-forming part; in fig. 10 is a plan view of FIG. 9; in fig. 11 is a variant of mounting the sealing cuff in the seal assembly. The sealing cuff consists of an outer 1 and an inner 2 cylindrical sealing elements connected by a membrane bridge 3 with ring corrugations. Jumper 3 is made conical with a straight line to the top of the forming cone in the direction of a sealable medium. On the inner cylindrical element 2, alternating grooves 5 and 6 are made of openings on the face and cylindrical surfaces. In the sealing cuff shown in FIG. 3 and 4, the grooves are located at an angle a to the radius or tangential to the generatrix of the sealing surface, which makes it possible to ensure, at sufficiently high speeds, a hydrodynamic mode of friction sliding in a sealing joint (exclude metal contact of parts) due to hydrodynamic injection of lubricant fluid into the friction zone during rotational motion. The grooves can, if necessary, be straight, curvilinear and with a section that varies along the length. The annular corrugation 4 allows, with a smaller radial dimension of the membrane part of the seal, to increase the axial deformation of this seal area, and thus increase wear compensation due to axial deformation. In the sealing cuff shown in FIG. 5-8, the grooves 5 and 6 are also formed on the outer cylindrical element 1. Here the sealing cuff has a screw or at an angle relative to the adjacent axial section plane of the slots 5 and 6, which ensures a longer periodical contact of the working surfaces with the lubricant, reducing heat generation in the friction zone and improving heat dissipation; With such an arrangement of the grooves and valleys, it is possible to provide a hydrodynamic mode of friction sliding in a sealing mate. FIG. Figures 9 and 10 show a variant of the cuff with reduced stiffness due to the cross-sectional area varying along the groove length. This makes it possible to use the design of the seal at very low pressures, without reducing the thickness of the sealing edge of the seal to unacceptably small values. In this case, the sealing edge can have any necessary thickness due to the fact that the groove in the tapered part of the seal extends to a very thin radial section, which allows changing the perimeter of the seal and compensating for wear. For compaction of high and ultrahigh pressures, the claimed design of the compaction element can be packaged. The mounting option of the claimed cuff in the seal assembly is shown in FIG. I. To reduce the deformations and to prevent the sections of the seal that are tapered with grooves at high pressures, inserts are inserted into the slots on the low pressure side, corresponding to the dimensions and shape of the groove and preventing excessive deformation. These -inserts can be made of solid self-lubricating materials (such as dry lubricant) and at the same time provide boundary sliding friction in the structures of assemblies where there is no liquid lubricant. The cuff can be made of both metals for high and ultrahigh pressures, and of plastics for medium and low pressures. The cuff works as follows. Under the action of the pressure of the compacted medium, the web 3 moves within the elastic deformations along the axis, pulling the inner element 2 along with it and ensuring its deformation in the radial direction. At the same time, the jumper 3 under the action of compacted pressure and due to its deformation makes radial movements, reducing the surrounding perimeter of the part in the area of compacted mating. There are minor changes in the shape of the contact surface.

ликвидируютс в процессе приработки уплотнени .are eliminated during the compaction run-in process.

При необходимости иметь предварительный нат г манжету обрабатывают в сдеформированиом состо нии на тот диаметр, который необходим с учетом нат га. Пазы манжеты взаимодействуют с жидкой смазкой соответственно как лопасти и полости лопастного насоса. С учетом требуемого гидродинамического эффекта выбирают форму и размеры пазов и впадин, а также их расположение вдоль радиуса.If it is necessary to have a pre-tension, the cuff is treated in a deforming condition to that diameter, which is necessary taking into account the tension. The grooves of the cuff interact with liquid lubricant, respectively, as the blades and the cavity of the vane pump. Taking into account the required hydrodynamic effect, the shape and dimensions of the slots and valleys, as well as their location along the radius, are chosen.

Управл жесткостью перемычки 3, можно регулировать контактные давлени на трущихс поверхност х и поддерживать их в пределах допустимых норм даже при самых высоких уплотн емых давлени х. Манжета ввиду возможности самоустанавливатьс по уплотн емой поверхности за счет имеющейс упругости способна уплотн ть не только цилиндрические, но и плоские поверхности , поверхности других форм, в том числе и поверхности с большими отклонени ми от формы.By controlling the stiffness of the bridge 3, it is possible to adjust the contact pressures on the rubbing surfaces and maintain them within acceptable limits even at the highest compacted pressures. The cuff, due to the possibility of self-adjusting over the sealing surface due to the existing elasticity, is capable of sealing not only cylindrical, but also flat surfaces, surfaces of other shapes, including surfaces with large deviations from the shape.

Манжетапозвол ет повысить надежность работы уплотн емого узла за счет обеспечени в услови х любых уплотн емых давлений допустимых величин контактных давлений на трущихс поверхност х уплотн емых деталей, улучшени режима смазки, в том числе путем организации гидродинамического режима трени скольжени , за счет уменьшени теплообразовани в контактной зоне и улучшени теплоотвода из зоны трени с помошью гофрированной контактной поверхности.The cuff allows improving the reliability of the compacted unit operation by providing, under conditions of any compacted pressure, permissible values of contact pressures on the rubbing surfaces of the compacted parts, improving the lubrication mode, including by organizing the hydrodynamic mode of friction sliding, by reducing the heat generation in the contact area. zone and improve heat removal from the zone of friction with the help of a corrugated contact surface.

Манжета способна в значительных размерах компенсировать износ по уплотн емому периметру и таким образом увеличить долговечность работы узла уплотнени .The cuff can significantly compensate for wear along the sealing perimeter and thus increase the durability of the seal assembly.

Claims

Claim 1. Sealing cuff consisting of external and internal cylindrical

sealing elements connected by a membrane jumper with ring corrugations, characterized in that, in order to increase reliability, the inner cylindrical element and the membrane jumper are made alternating grooves open on the face and cylindrical surfaces, and the membrane is made conical with the direction of the top forming cone in the direction of the medium to be compacted.

O

2. Cuff on PP. 1, characterized in that, in order to expand the range of application, grooves are made on the outer cylindrical element.

3. Mangeta on PP. 1 and 2, characterized in that, in order to increase the service life,

The 5 slots on the cylindrical surfaces are angled to the generator.

4. The cuff on PP. 1-3, characterized in that each groove is made with an inclination relative to an adjacent plane of axial section.

5. The cuff on PP. 1 and 2, characterized in that the grooves are made with a cross-sectional area that varies along the length of the groove.

6.Manzheta on PP. 1-2, characterized in that, in order to expand the limits of use, reinforcing inserts are placed in the slots.

7. Mangeta on PP. 6, characterized in that, in order to increase service life when operating in non-lubricating media, reinforcing inserts are made of materials having lubricating properties.

Sources of information taken into account in the examination

5 1. US Patent No. 3449021, cl. 308-3.5, published. 1969.

2. US patent No. 2781208, cl. 277-212, publ. 1957 (prototype).

bida

(Horn. 7

Type B

fi

Fig.8