Подвижное уплотнительное устройство штока с металлической самоуплотняющейся манжетой

Подвижное уплотнительное устройство штока с металлической самоуплотняющейся манжетой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет снизить напряжения в наиболее нагруженном внутреннем упругом усе манжеты, контактирующем с подвижным штоком. Это обеспечивает повышенную надежность работы устройства и агрегата в целом. Опорно-центрирующий хвостовик It манжеты 3 снабжен кольцевым приливом 12, по внутреннему диаметру которого происходит взаимодействие манжеты с корпусом 1. Это обеспечивает снятие нагрузки с внутреннего упругого уса 9 от обжатия наружного уса 10 и частично от температурных деформаций, обусловленных разностью коэффициента линейного расширения при выполнении корпуса, например, из стали, а манжеты , например, из бронзы. Снижению напряженного состояния внутреннего уса способствует также уменьшение жесткости уса в месте контакта со штоком 4 за счет выполнения уса на части длины переменной толщины с уменьшением последней к выступу манжеты и уменьшение обжатия уса после обрабатывания устройства за счет выполнения поверхности штока на длине рабочего хода с уменьшением диаметра в сторону, противоположную направлению рабочего перемещения штока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. i (Л f3 00 ГС со 4 N) t6 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4 F 16 J 15/08

3CEt г,1г: " Р 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г (Фиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1198302 (21) 3952035/25-08 (22) 13.09.85 (46) 07.07.87. Бюл. Ф 25 (72) Б.М.Громыко, Е.М.Матвеев, И.Д.Постников, В.Ф.Трофимов, И.И.Дулявичус и Г.В.Мотеюнас (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1198302, кл. F 16 J 15/08, 1984..(54) ПОДВИЖНОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ШТОКА С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ САМОУПЛОТНЯЮЩЕЙСЯ МАНЖЕТОЙ (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет снизить напряжения в наиболее нагруженном внутреннем упругом усе манжеты, контактирующем с подвижным штоком. Это обеспе-. чивает повышенную надежность работы устройства и агрегата в целом. Опорно-центрирующий хвостовик 11 манжеты 3 снабжен кольцевым приливом 12, ÄÄSUÄÄ 1321974 А 2 по внутреннему диаметру которого происходит взаимодействие манжеты с корпусом 1. Это обеспечивает снятие нагрузки с внутреннего упругого уса 9 от обжатия наружного уса 10 и частично от температурных деформаций, обусловленных разностью коэффициента линейного расширения при выполнении корпуса, например, из стали, а манжеты, например, из бронзы. Снижению напряженного состояния внутреннего уса способствует также уменьшение жесткости уса в месте контакта со штоком 4 за счет выполнения уса на части длины переменной толщины с уменьшением последней к выступу манжеты и уменьшение обжатия уса после обрабатывания устройства за счет выполнения поверхности штока на длине рабочего хода с уменьшением диаметра в сторону, противоположную направлению рабочего перемещения штока.

1 з.п. ф-лы, 2 ил. грузки.

1 132197

Изобретение относится к машиностроению, к уплотнениям штоков металлической манжетой, работающих при высоком давлении уплотняемой среды в широком диапазоне температур и является усовершенствованием устройства по авт. св. Ф 1198302.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнительного устройства путем снижения напряжений во внут- 10 реннем усе манжеты.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — то же, вариант. 15

Устройство (фиг. 1) содержит корпус 1 с гнездом Z., в котором установлена манжета 3 подвижного штока (или ползуна) 4, имеющего возможность возвратно-поступательного перемеще- 20 ния вдоль оси устройства и фиксатора 5 манжеты.

В гнезде 2 выполнена кольцевая проточка 6. Манжета 3, разделяющая между собой полости 7 и 8 с различными средами, давлениями и температурами, имеет внутренний ус 9, внешний ус 10 и опорно-центрирующий хвостовик 11 с кольцевым приливом 12, по внутреннему диаметру которого проис- 30 ходит посадка манжеты 3 в кольцевую проточку 6 гнезда 2. На наружной поверхности уса 10 выполнен кольцевой опорный бурт 13. Ус 10 выполнен коническим и имеет на конце торовую уплотнительную поверхность 14. Упругий ус 9, контактирующий со штоком 4, выполнен более топстым и,цлинным, чем ус 10, и от хвостовика 11 до примерно середины длины имеет форму ци- 10 линдра, а далее плавно утоняется по конусу. На конце уса 9 предусмотрен выступ 15 в форме торового сегмента с уплотнительной поверхностью 16, по которой манжета 3 контактирует с заданным натягом со штоком 4.

Выступание выступа 15 относительно внутренней цилиндрической поверхности уса 9 определяет зазор 17 между штоком 4 и усом 9. Длина уса 9 выпол- 50 нена больше длины уса 10 на величину заходной фаски в корпусе 1 и толщину фиксатора 5. Поверхность штока 4 на участке взаимодействия с выступом 15 выполнена с малой конусностью.

Шток 4 установлен относительно корпуса 1 с зазорами 18 и 19.

Манжета может быть выполнена с ци-, линдрическим наружным усом 20 (фиг.2), 4 1 на котором выполнен торовый выступ 21, Устройство работает следующим образом.

На уплотнительных поверхностях 14 и 16 манжеты 3 при ее монтаже .в устройство за счет обжатия усов 10 и 9 создается. требуемая величина начального контактного давления, обеспечивающая герметичность при пневмоиспытаниях (например, гелием при давлениях 10-15 кгс/см ). Обжатие уса 10 ,цля гарантированного обеспечения герметичности в неподвижном соединении манжеты 3 с корпусом 1 выбрано большим, чем обжатие уса 9 по поверхности штока 4. При этом за счет взаимодействия хвостовика 11 по внутреннему диаметру прилива 12 с поверхностью проточки 6 корпуса 1 усилие от обжатия уса 10 воспринимается корпусом 1 и не передается на ус 9, снимая тем самым с него часть наПосле подачи в устройство рабочей криогенной среды в процессе его захолаживания в случае выполнения элементов устройства из разнородных материалов возникают температурные напряжения, обусловленные различными деформациями элементов из-за разности коэффициентов линейного расширения материалов, Деформации манжеты 3 воспринимаются в основном корпусом 1 и частично передаются на ус 9, с уса 10 при этом напряжения частично снимаются. Согласно расчетам, выполненным для уса цилиндрической формы, перемещение уса 9 при захолаживании может составлять примерно половину от величины температурных деформаций незащемленного уса. Для предотвращения увеличения контактного давления на уплотнительной поверхности

16 ус 9 примерно на половине длины выполнен переменной толщины с уменьшением ее в сторону конца до наперед заданной величины. При этом сечение, с которого начинают утонять ус, определяется прочностным расчетом, выполняемым с учетом воздействия на ус 9 всех статических и динамических нагрузок, Согласно расчетам, проведенным для конкретной манжеты, используемой в стояночном уплотнении, максимально напряженным от воздействия всех нагрузок является сечение примерно в середине уса 9. В этом случае

1. Подвижное уплотнительное устройство штока с металлической само25 уплотняющейся манжетой по авт, св.

1198302 отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнительного устройства путем снижения напряжений во внутреннем усе манжеты, в корпусе выполнена кольцевая проточка, в в опорно-центрирующем хвостовике манжеты — кольцевой прилив, плотно охватывающая по внутреннему диаметру поверхность коль.

35 цевой проточки, при этом внутренний ус манжеты выполнен переменным по толщине с уменьшением последней к выступу манжеты, а поверхность штока на длине рабочего хода выполнена с умень4р шением диаметра в сторону, противоположную направлению рабочего перемещения штока.

2. Устройство по п. I о т л и 5.,ч а ю щ е е с я тем, что поверхность штока в зоне взаимодействия с усом манжеты выполнена конической.

3 13 от хвостовика 11 до середины длины ус 9 выполняется постоянной толщины, а на остальное части с плавным уменьшением, не приводящим к увеличению напряжений в материале уса.

При увеличении давления среды контактное давление на уплотнительных поверхностях 14 и l6 возрастает за счет эффекта самоуплотнения. Бурт

13 (фиг. 1) ограничивает деформацию тонкостенного уса 10. В то же время выступание выступа 15 относительно внутренней поверхности уса 9, а также выступание выступа.2l относительно наружной поверхности уса 20 (фиг.2) выбраны такими, чтобы предотвратить касание этих поверхностей с ответными поверхностями штока и корпуса при деформации усов манжеты и от воздействия рабочего перепада давления, достигающего 100 кгс/см .

При повышении давления среды до заданного значения (20-35 кгс/см, т.е. примерно на 1/3 д p) происходит срабатывание устройства и шток 4 перемещается вдоль оси относительно уплотнительной поверхности 16. При этом эа счет выполнения поверхности штока 4 на участке взаимодействия с усом 9 конической с плавным, наперед заданным уменьшением диаметра в сторону, противоположную ходу штока при срабатывании устройства, учитывающим монтажное обжатие уса 9 и величину разворота конца этого уса при захолаживании устройства, деформация. внутреннего уса 9 уменьшается практически до нуля, снимая тем самым напряжение с этого уса от факторов нагружения. При необходимости конусность поверхности штока может задаваться такой, чтобы обеспечить полную или частичную компенсацию деформации уса 9 от рабочего перепада давления. Это решение принимается в зависимости от циклограммы запуска устройства с учетом допустимой величины утечки в про21974 4 цессе запуска и при работе устройства (при обеспечении требуемой герметичности при хранении устройства в залитом состоянии за счет начального обжатия уса 9).

При срабатывании устройства заклинивание штока 4 в корпусе 1 исключается благодаря наличию зазоров 18 и l9. Однако наличие этих зазоров

1р приводит к возможности радиального перемещения штока (ползуна) 4 и к нагружению уса 9 динамическими нагрузками. Для ограничения амплитуды этих нагрузок зазор 18 между штоком 4 и корпусом 1 выбран меньше зазора 17 между штоком 4 и манжетой 3. В то же время для снижения суммарного напряженного состояния уса 9 необходимо снять с него другие виды нагрузки °

Формула изобретения

1321974

Составитель Н.Чижанов

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Колб

Заказ 2741!30 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4