МЕХАНИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ДЕТАЛИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ

Полезная модель относится к области гидравлических и пневматических машин, в частности, к уплотнениям рабочих органов гидравлических машин, может быть использована для обеспечения подвижного уплотнения валов, штоков, цилиндров и поршней машин.
Известно уплотнение по авторскому свидетельству №391315, F16J 15/26, 1973, содержащее притертые друг к другу и поджимаемые к валу или штоку кольца из антифрикционного материала. Кольца имеют эксцентричные отверстия и установлены в упругой обойме. Устройство не обладает достаточной надежностью и герметичностью.
Известен патент РФ на изобретение №2037077, F16J 15/26, 1995, в котором представлено механическое уплотнение вала, или штока, или цилиндра машины, содержащее уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам. Кольца поджимаются к уплотняемым поверхностям упругой обоймой в противоположных направлениях. На наружной или на внутренней поверхности упругой обоймы выполнены эксцентрично расположенные бурты или соответственно эксцентрично расположенные расточки. Уплотнительные кольца расположены на буртах или в расточках. Бурты или расточки выполнены попарно, их оси расположены эксцентрично с двух сторон от оси упругой обоймы. Плоскости, проходящие через оси парных буртов или расточек, развернуты одна относительно другой на угол 180/n, n - число буртов или расточек. Недостатком является возможность деформации упругой обоймы, приводящая к не герметичности уплотнения, снижающая надежность работы устройства.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано изобретение по патенту РФ №2229048, F16J 15/26, 2004. Механическое уплотнение вала или цилиндра машины содержит уплотнительные кольца, притертые друг к другу по торцам и упруго поджатые к уплотняемым поверхностям. В цилиндре или на валу выполнены эксцентричные кольцевые канавки, попарно смещенные относительно оси вала или цилиндра в диаметрально противоположном направлении. Данные пары кольцевых канавок повернуты вокруг оси относительно соседних пар кольцевых канавок на угол, составляющий 360°/n, n - число пар кольцевых канавок. Для подвижности уплотнительного кольца в каждой канавке размещено эластичное кольцо. При количестве трех пар колец и более вдоль всего уплотнения образуются две спиральные полости, в которых отсутствует прижатие колец к уплотняемой поверхности, что снижает надежность работы устройства.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности работы устройства.
Технический результат достигается за счет того, что в механическом уплотнении для детали с цилиндрической поверхностью, содержащем жесткие уплотнительные кольца и упругие кольца, поджатые в осевом направлении, помещенные в эксцентрические кольцевые канавки ответной детали, каждая пара канавок выполнена с диаметральным смещением одной канавки относительно другой в противоположном направлении, согласно полезной модели, количество уплотнительных колец не менее восьми, каждая пара диаметрально смещенных канавок повернута относительно соседней пары канавок на угол 90° вокруг оси, каждая образовавшаяся из повернутых пар четверка канавок повернута относительно предыдущей четверки на угол 45° вокруг оси, ось каждой канавки смещена относительно оси цилиндра или цилиндрического отверстия ответной детали на расстояние X, которое меньше или равно 0,25 мм.
Технический результат обеспечивается за счет более полного перекрытия уплотняемого пространства между поверхностями. При величинах диаметрального зазора между уплотнительными кольцами и уплотняемой внутренней или внешней цилиндрической поверхностью не более 0,5 мм при повороте каждой пары уплотнительных колец относительно соседней пары на 90° вокруг оси, а каждой полученной таким образом четверки колец на 45° относительно предыдущей четверки, достигается герметичное уплотнение без образования неуплотненных спиральных полостей. Кроме того, смещение оси каждой кольцевой канавки относительно оси детали, в которой выполнены канавки, не более чем на 0,25 мм позволяет повысить надежность устройства за счет предотвращения критической деформации упругих колец. Эксцентриситет канавок в 0,25 мм позволяет поджимать уплотнительные кольца к уплотняемой поверхности без усилий, разрушающих поджимающие упругие кольца, что позволяет повысить продолжительность эксплуатации уплотнения. При эксцентриситете канавок большем, чем 0,25 мм возникают проблемы при сборке уплотнения из-за большой величины натяга между уплотнительными кольцами и уплотняемой поверхностью.
На фигуре 1 представлен поршень, для уплотнения внутренней цилиндрической поверхности.
На фигуре 2 представлена внутренняя уплотняемая деталь с кольцевыми канавками.
На фигурах 3-10 представлены поперечные разрезы внутренней уплотняемой детали.
На фигуре 11 представлено внутреннее механическое уплотнение, для уплотнения наружной цилиндрической поверхности (шток, вал и пр.).
На фигуре 12 представлена наружная уплотняемая деталь с кольцевыми канавками.
На фигурах 13-20 представлены поперечные разрезы наружной уплотняемой детали.
Механическое уплотнение для внутренней или внешней цилиндрической поверхности детали содержит ответную уплотняемую деталь 1, в которой выполнены кольцевые канавки 2 со смещением оси относительно оси детали 1 на расстояние X. В уплотнительные канавки 2 вставлены уплотнительные кольца 3-10, поджатые упругими кольцами 11. В осевом направлении уплотнительные кольца 3-10 и упругие кольца 11 поджаты втулкой 12 с уплотнением 13 и гайками 14. Первые два уплотнительных кольца 3, 4 установлены в кольцевые канавки 2 с диаметральным смещением друг относительно друга в противоположные стороны. Вторые два уплотнительных кольца 5, 6 так же имеют диаметральное смещение друг относительно друга, но еще и установлены в кольцевых канавках 2 с поворотом на 90° относительно первой пары уплотнительных колец 3, 4. Следующие две пары уплотнительных колец 7, 8 и 9, 10 расположены в кольцевых канавках 2 под углом 90° относительно друг друга и под углом в 45° к первой четверке уплотнительных колец 3, 4, 5, 6. Уплотнительные кольца 7, 8 и 9, 10 также попарно диаметрально смещены друг относительно друга. Для обеспечения герметичности собранные механические уплотнения с установленными уплотнительными кольцами 3-10 вставляются в цилиндрическое отверстие для уплотнения внутренней цилиндрической поверхности или наоборот, охватывают уплотнительными кольцами цилиндрическую поверхность, например, вала. В местах прижатия уплотнительных колец щелевые зазоры отсутствуют, но с противоположных сторон от точек касания колец щелевые зазоры максимальны. Однако, за счет указанных поворотов каждой пары и каждой четверки уплотнительных колец относительно предыдущих, при смещении осей канавок на величину Х - не более, чем 0,25 мм относительно оси вала или цилиндрического отверстия, при условии установки не менее восьми колец, и осевого их поджатия, все зазоры, образовавшиеся вдоль уплотнения перекрываются последующими или предыдущими кольцами. В месте установки уплотнения поток жидкости испытывает большое гидравлическое сопротивление за счет попадания в лабиринтную щель сложной формы и за счет неоднократной смены направления.
Таким образом, полезная модель позволяет повысить надежность работы устройства за счет обеспечения герметичности и продолжительности его работы.