УПЛОТНЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
HIGH-TEMPERATURE COMPOUND SEAL

Изобретение относится к уплотнительным устройствам для неподвижных соединений, в частности к уплотнению высокотемпературных соединений, и может быть использовано в авиационной и космической технике, где необходимо защитить механизмы и другие элементы устройств от воздействия высоких температур.
Известно устройство высокотемпературного соединения, содержащее корпус с уплотняемой в нем деталью и кольцевой элемент с выпуклой поверхностью из материала с коэффициентом линейного расширения большим чем у корпуса и уплотняемой детали (А.С. №916835 по кл. F16J 15/08 от 30.03.1982 г.).
Недостатком данного устройства является низкая надежность устройства, обусловленная пластическими деформациями в рабочем диапазоне температур и сложность регулирования натяга в соединении.
Известен также уплотнительный узел неподвижного соединения, в котором уплотнительное средство выполнено в виде спирально навитой прокладки, заключенной между внутренним ограничительными кольцами. При этом прокладка состоит из концентрически расположенных частей с зеркальным расположением профиля полосы (патент РФ №2298126 по кл. F16J 15/08 от 27.04.2005 г.).
Недостатком данного уплотнительного является узла является низкая эффективность работы при высоких температурах 170°С и кратковременных температурах 1500°С, повышенная материалоемкость устройства.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является уплотнение высокотемпературного соединения, содержащее корпус, кольцевой уплотнительный элемент, выполненный в виде тора и промежуточное кольцевое уплотнение, охватывающее поверхность тора с обеих сторон (патент РФ №2178849 по кл. F16J 15/08 от 27.01.2002 г.).
Недостатком данного уплотнительного является узла является низкая эффективность работы при высоких температурах 170°С и кратковременных температурах 1500°С, повышенная материалоемкость устройства и не решает задачи локализации теплового потока в осевом и радиальном направлениях.
Данное устройство направлено на решение задачи ремонтопригодности устройства и повышения герметичности соединений элементов устройства.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении эффективности работы уплотнения при повышенных температурах в течение длительного времени и снижения материалоемкости уплотнения.
Поставленная задача решается за счет того, что уплотнение высокотемпературного соединения, содержит кольцевой корпус с расположенным в нем уплотнительным узлом, при этом что на торцевой поверхности корпуса выполнен П-образный кольцевой паз, а уплотнительный узел выполнен в виде кольца из кремнеземного полого шнура, размещенного на дне паза корпуса, на поверхности полого шнура расположено кольцо из частично стабилизированной окиси циркония, а полость кремнеземного шнура заполнена терморасширяющимся окисленным графитом.
На фиг. 1 представлен общий вид уплотнения высокотемпературного соединения.
На фиг. 2 представлен в увеличенном виде уплотнительный узел «А».
Уплотнение высокотемпературного соединения содержит кольцевой корпус 1, на торцевой поверхности которого выполнен П-образный паз 2, в котором расположено кольцо из кремнеземного полого шнура 3, полость которого заполнена терморасширяющимся окисленным графитом 4, а на поверхности полого шнура 3 расположено кольцо 5 из частично стабилизированной окиси циркония.
На поверхность полого шнура 3 при его установке в П-образный паз наносится слой герметика, а на кольцо 5 со стороны полого шнура 3 также наносится слой герметика.
Уплотнение высокотемпературного соединения работает следующим образом.
Уплотнение представляет собой уплотнительный узел, предназначенный для защиты полости оборудования (например, вал, ротационное оборудование), которая находится в определенных температурных условиях под давлением или разряжением рабочей среды и вращающимся валом, проходящем через эту полость.
Герметичность в паре трения обеспечивается за счет создания контактного давления. Начальное контактное давление определяется рабочим усилием упругого элемента - сжатием кольца 3. При увеличении зазора в процессе работы от воздействия теплового потока между кольцом 5 и подвижным корпусом, упругая сила прижимает кольцо 5 к корпусу изделия.
При нагревании свыше 170°С термоокисляющийся окисленный графит 4 вспучивается, в результате чего его объем увеличивается в несколько раз и образует вспененный графит. Увеличение собственного объема обуславливает осевую силу, способную перемещать кольцо 5 в осевом направлении. Уплотнение в процессе изменения осевого зазора перемещающими деталями в пределах 2,0 мм обеспечивает защиту вала от воздействия теплового потока.
Таким образом, предложенное уплотнение высокотемпературного соединения повышает эффективность работы уплотнения при повышенных температурах в течение длительного времени и защитить элементы механизмов от воздействия высоких температур.