УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Полезная модель относится к уплотнительной технике, а именно, к уплотнительному узлу, используемому для уплотнения запорной арматуры, насосов, компрессоров, особенно для использования при высоких температурах, давлениях и при воздействии особо агрессивных сред.
Актуальными проблемами в уплотнительной технике являются уменьшение массогабаритных характеристик узлов, повышение их надежности, рабочих температур, давлений.
Известны уплотнения, состоящие из манжеты и подпружинивающего элемента (см. ГОСТ8752-70 «Манжеты резиновые армированные для валов»).
К недостаткам резиновых манжет относится недостаточная стойкость в агрессивных средах, высокий коэффициент трения скольжения по стали, а отсюда низкая износостойкость и залипание при остановках оборудования, невысокая прочность, а следовательно, невозможность эксплуатации при высоких давлениях, ограниченная теплостойкость, наличие эффекта декомпрессии.
Известны шевронные манжеты, изготовленные из фторопласта для эксплуатации в агрессивных средах по ГОСТ 22704-77 «Уплотнения шевронные резинотканевые для гидравлических устройств».
Шевронные манжеты требуют начального поджатая, поскольку фторопласт обладает недостаточной эластичностью, и, следовательно, дополнительных устройств для их сжатия для поддержания герметичности, так как фторопласт обладает ползучестью под нагрузкой, вследствие чего, со временем манжеты теряют герметичность, что является их недостатком.
Известно уплотнение подвижного соединения, состоящее из манжеты U-образного сечения и подпружинивающего элемента (см. описание к патенту на изобретение Российской Федерации №2330200, МПК F16J 15/16, опубл. 27.07.2008).
В известном устройстве в качестве подпружинивающих элементов используют кольца с желобообразным профилем, разделенные друг от друга разделительными кольцами, выполненные из металла и ограничивающие коррозионную стойкость.
Известно манжетное уплотнение подвижных соединений, состоящее из манжеты U-образного сечения и подпружинивающего элемента (см. описание к патенту Российской Федерации №2300679 МПК F16J 15/16, опубл. 10.06.2007).
Уплотнение содержит манжету, выполненную, например, из фторопласта U-образного сечения с кольцевыми понижениями в губках, образующих рабочие части, в которые установлены плоские металлические пружины, ограничивающие коррозионную стойкость.
Известны уплотнительные узлы, производимые за рубежом, например фирмой «TRELLEBORG» состоящие из манжеты U-образного сечения и подпружинивающего элемента, в которых манжета выполнена из фторопласта, а в качестве подпружинивающего элемента применяют резиновые кольца или металлические нержавеющие пружины круглые или плоские (http://www.tss.trelleborg.com/ru/ru/products_2/hydraulicpistonseals/detailpages_pistonseals/turcon-variseal-m2.html). Однако оба эти решения обладают ограниченной коррозионной стойкостью, а для резиновых колец и ограниченной теплостойкостью.
Известен уплотнительный узел для штока клапана, принятый в качестве прототипа, состоящий из манжеты U-образного сечения и подпружинивающего элемента (см. описание к патенту US №5472216, «Уплотнительный узел для штока клапана», МПК F16J 15/16, опубл. 30 сентября 1994 г).
Манжета выполнена литьем под давлением из относительно жесткого термопластичного материала, например, тефлона (PEEK, PFA, PTFE, и т.д.), который устойчив к широкому спектру химических веществ в широком диапазоне рабочих температур. Подпружинивающий элемент в известном устройстве выполнен в виде резинового кольца.
Недостатком известного решения является ограниченная химическая и термическая стойкость за счет использования в качестве подпружинивающего элемента резинового кольца.
Технической задачей и техническим результатом предлагаемой полезной модели является улучшение рабочих характеристик уплотнительного узла по температуре и коррозионной стойкости.
Технический результат достигается тем, что уплотнительный узел состоит из манжеты, выполненной U-образного сечения из полимерных материалов, и подпружинивающего элемента из гибкого эластомера в виде резинового кольца, при этом резиновое кольцо покрыто фторопластовой оболочкой. Манжета может быть выполнена из фторопласта, полиэфирэфиркетона или полифениленсульфида или других коррозионностойких и теплостойких полимеров или композиционных материалов на их основе.
Применение в качестве подпружинивающего элемента резинового кольца во фторопластовой оболочке обеспечивает стойкость к декомпрессии и уникальную химическую стойкость, а выполнение манжеты из полимерного материала исключает залипание уплотнений при остановке оборудования.
Уплотнительный узел иллюстрирован чертежом - фиг 1.
Уплотнительный узел состоит из манжеты 1 U-образного сечения, изготовленной из фторопласта или других коррозионностойких и теплостойких полимеров, например, полиэфирэфиркетона, полифениленсульфида или композиционных материалов на их основе, снабженной подпружинивающим элементом 2 из гибкого эластомера в виде резинового кольца, помещаемого во внутреннюю полость манжеты 1. Резиновое кольцо покрыто сплошной герметичной фторопластовой оболочкой 3. Форма манжеты 1 подбирается таким образом, чтобы подпружинивающий элемент 2 фиксировался в ней от выпадения, и при установке в посадочное место достигался эффект самоуплотнения. Использование при изготовлении манжеты различных полимерных материалов позволяет обеспечить герметизирующие функции и антифрикционные свойства, а также позволяет дополнительно расширить диапазон применения уплотнительного узла.
За счет наличия упругого подпружинивающего элемента 2 достигается постоянное поджатие кромок манжеты 1 к сопрягаемым поверхностям. Реализация данного решения позволяет увеличить рабочие параметры, а именно, температуру эксплуатации до 260°C, рабочее давление до 200 МПа, снизить коэффициент трения до 0,09-0,11 и получить высокую уплотняющую способность в широком диапазоне внешнего давления (от самого низкого до высоких уровней) за счет поддержания контактного давления подпружинивающим элементом 2.