SU819466A1 - Уплотнительна манжета - Google Patents

Description

(54) УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ МАНЖЕТА

1

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 .

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.

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.

Известна также уплотнительна  манжета 2 ,в которой уплотнительный элемент

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.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работьь

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.

5

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 поверхности

ликвидируютс  в процессе приработки уплотнени .

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.

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.

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.

Манжета способна в значительных размерах компенсировать износ по уплотн емому периметру и таким образом увеличить долговечность работы узла уплотнени .

Claims (7)

1. Формула изобретени  1. Уплотнительна  манжета, состо ш,а  из внешнего и внутреннего цилиндрических

   уплотнительных элементов, св занных мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами, отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности работы, на внутреннем цилиндрическом элементе и мембранной перемычке выполнены чередующиес  пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхност х , причем мембрана выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотн емой среды.

   O
2. 2. Манжета по пп. 1, отличающа с  тем, что, с целью расширени  диапазона применени , на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы.
3. 3.Манжета по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  срока службы,

   5 пазы на цилиндрических поверхност х выполнены под углом к образующей.
4. 4.Манжета по пп. 1-3, отличающа с  тем, что каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осевого сечени .
5. 5.Манжета по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что пазы выполнены с измен ющейс  по длине паза площадью сечени .
6. 6.Манжета по пп. 1-2, отличающа с  5 тем, что, с целью расширени  пределов применени , в пазах размещены усиливающие вставки.
7. 7.Манжета по пп. 6, отличающа с  тем, что, с целью увеличени  срока службы при работе в несмазываюших средах, усиливаю0 щие вставки выполнены из материалов, обладающих смазывающими свойствами.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   5 1. Патент США № 3449021, кл. 308-3,5, опублик. 1969.

   2. Патент США № 2781208, кл. 277-212, опублик. 1957 (прототип).

   бидА

   (Рог. 7

   Вид В

   fi

   Фиг.8