Уплотнение поршня

Уплотнение поршня

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УПЛОТНЕНИЕ ПОРШНЯ, состоящее из пакета металлических и неметаллических конических колец, установленных на поршне и поджатык посредством шайбы и тарельчатых пружин, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности уплотнения, металлические кольца размещены между неметаллическими кольцами и сопряженной торцовой поверхностью поршня, при этом металлическое кольцо, контактирующее с торцовой поверхностью поршня, выполнено треугольного сечеi ния и угол наклона его поверхности обращенной к смежному кольцу, к оси поршня составляет 104-105% от зас: ранее заданного угла конусности поверхности смежного кольцэ. с с

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (gi>4 F 16 J 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

«ЩЯ Р» л

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТЭЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3699035/25-08 (22) 03.02.84 (46) 15.08.85. Бюл. N - 30 (72) Я.И..Шурин и И.И. Яковлев (71) Институт неорганической химии

СО АН СССР и Специальное конструкторско-технологическое бюро монокристаллов СО АН СССР (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N9 408084, кл. F 16 J 9/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 655855, кл. F 16 J 15/28, 1979.

Циклис Д.С. Техника физико-химических исследований при высоких и сверхвысоких давлениях. Химия, 1965, с. 217-218. (54) (57) УПЛОТНЕНИЕ ПОРШНЯ, состоя- щее из пакета металлических и неметаллических конических колец, установленных на поршне и поджатых посредством шайбы и тарельчатых пружин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности уплотнения, металлические кольца размещены между неметаллическими кольцами и сопряженной торцовой поверхностью поршня, при этом металлическое кольцо, контактирующее с торцовой поверхностью поршня, выпопнено треугольного сечения и угол наклона его поверхности обращенной к смежному кольцу, к оси поршня составляет 104-1057 от заранее заданного угла конусности поверхности смежного кольцч.

1173116

Изобретение относится к машиностроению и технике высоких давлений и касается насосов-мультипликаторов и устаногок для гидростатического прессования, материалов. 5

Цель изобретения - повышение герметичности и долговечности уплот-. нения за счет исключения разрушения металлических колец от действия давления. 10

На чертеже изображено уплотнение поршня в цилиндре, продольный разрез.

Уплотнение поршня в цилиндре содержит поршень 1, цилиндр 2, опор- 15 ное металлическое кольцо 3 треугольного сечения, металлические кольца

4 конической формы, нижнее металлическое кольцо конической формы, состоящее иэ внутренней бопее мягкой 20 части 5 и наружной части 6, разрезные кольца 7 конической формы из не металлического материала, кольцо 8 иэ неметаллическorо материала, прижимную шайбу, состоящую из наруж- 25 ной разрезной части 9 и внутренней части 10, тарельчатые пружины 11, винт 12.

Для создания нескомпенсированной площади угол наклона нижней поверхности кольца 3 к оси поршня составляет 104-1057 от заранее заданного угла конусности /3 прилегающей к ней поверхности смежного кольца 4. Разность в углах и /3 3S определена экспериментально, соответствует коническим кольцам с yr— лом конусности 9 равным 50-55

О. и с соотношением наружного диаметра к внутреннему равным 1,3-1,4 и яв — 40 ляется оптимальной для повышения долговечности и герметичности поршня. Увеличение угла конусности 3 требует увеличения и разности в углах ж и (3, а это ведет к пере-4 напряжению в кольцах, что отрицательно сказывается на их работоспособности . Придание опорному кольцу треугольного сечения сводит жесткость кольца к минимальной, что

S0 улучшает er o раздачу. Сопряжение кольца с поршнем по конической по— верхности также улучшает его раздачу. Выполнение нижней поверхности кольца под углом наклона к оси поршня большим, чем угол наклона прилегающей к ней поверхности смежного кольца, улучшает раздачу колец, расположенных в нижней яасти поршня в начальный момент движения поршня, когда давление н цилиндре еще не столь велико. Выполнение нижнего металлического кольца из двух частей исключает раскрытие щели вдоль образующей поршня при раздаче колец наружу (правая часть чертежа) .

Это обусловлено тем, что внутренняя и наpужHая части кольца от воз действия давления деформируются в диаметрально противоположных направлениях, причем внутренняя часть с целью лучшего обжатия поршня выполнена предпочтительно из более мягкого металла, чем наружная, например из алюминия.

Выполнение колец из неметаллического материала с косыми разрезами и смещением мест разрезов

v смежных колец на 90-180 не ухудшает герметичности уплотнения, однако исключает дальнейший разрыв колец, что увеличивает срок их службы (в случае, когда кольца цельные, они выдерживают, например, при

P=15 кбар не более 100 циклов нагружений, а разрываются, как правило, с образованием сквозной щели, что ухудшает герметичность при компримировании маповязких сред, например бензина) . Выполнение прижимной шайбы из двух частей, сопрягающихся по коническим поверхностям и с разрезной наружной частью обусловлено уменьшением жесткости шайбы, что улучшает радиальную раздачу колец из неметаллического материала от действия силы тарельчатых пружин.

Прежде чем запустить поршень в работу необходимо провести калибровку наружной поверхности колец

3, 4 и 6. Для эгого поршень в собранном виде и с сжатыми тарельчатыми пружинами вводят в цилиндр 2, предварительно заполненный маслом, например марки Индустриальное 20.

Повышают давление в цилиндре примерно до 15 кбар, после чего цилиндр разгружают и масло за..:еняют на маловязкую рабочую жидкость, например бензин.

Уплотнение работает следующим образом.

При движении поршня 1 вдоль ци— линдра 2 первоначапьно от действия силы, возникающей в результате предварительного сжатия с помощью

1173116

15 винта 12 тарельчатых пружин 11, а в последующем от действия силы Т возникающей в результате Boçö&AcT вия давления Р на уплотнение, равной Т Р F (где F — площадь сечения уплотнения) и силы (, возникающей в результате трения уплотнительных колец о стенки цилиндра, равной К - f Г . F (где f — коэф— фициент трения в уплотнениях, контактное давление на поверхности прилегания уплотнения, F — рабочая площадь уплотнительных колец), про— исходит радиальная раздача рабочих колец 3, 4, б н 7 наружу и радиальное обжатие колец 5 и 8 внутрь.

Раздача колец обусловлена наличием нескомпенсированной площади

5 б

7 д

70 па мере исчезновения которой растет суммарная сила 9 = N+ T+ И, а в дальнейшем она уже обусловлена сползанием опорного кольца 3 по кани— ческой поверхности, Возникающие при этом контактные давления в уплотнении превышают рабочее давление в цилиндре, что предотвращает утечку сжимаемой среды. После снятия давления упругие силы стенок цилиндра возвращают кольца в исходное положение, при этом исчезнувшая нескомпенсированная площадь f вновь восстанавливается . Силы трения в уплотнении мало зависят от величины создаваемого в цилинд— ре давления и составляют лев нее %.