СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ САЛЬНИКОВЫХ УПЛОТНЕНИЙ

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для испытания сальниковых уплотнений в газовых и жидких средах при высоком давлении.
Известен стенд для ресурсных испытаний манжетных уплотнений гидроцилиндров привода гидроманипулятора лесозаготовительной машины (патент РФ на полезную модель № 97529, МПК G01M 15/00, дата публикации 10.09.2010 г.).
Стенд смонтирован на раме. В качестве привода используют электродвигатель. Гидроцилиндр с манжетным уплотнением снабжен регулируемыми дросселями клапанного типа, обеспечивающими нагружающее усилие, имитирующее сопротивление перемещению рабочих органов гидроманипулятора, гидронасосом и двухпозиционным распределителем с автоматическим возвратом в исходное положение. Гидроцилиндр и распределитель соединены рукавами высокого давления. Электродвигатель с помощью муфты соединен с гидронасосом. Рабочая жидкость из бака с помощью гидронасоса нагнетается в распределитель, откуда, отработав испытательный цикл в гидроцилиндре, попадает обратно в бак.
Недостатками стенда являются
1) наличие большого количества высокоточных подвижных деталей и элементов с высокими требованиями к их надежности;
2) высокая трудоемкость технического обслуживания регулировочных клапанов и гидрораспределителя для управления испытаниями;
3) отсутствие возможности количественной оценки объема утечки среды в сальниковом узле, работающем под высоким давлением среды;
4) проведение испытания сальникового уплотнения только на жидких средах.
Известен стенд для ресурсных испытаний сальниковых и манжетных уплотнений и гильз гидроцилиндров (патент РФ на полезную модель № 105446, МПК G01M 15/00, дата публикации 10.06.2011 г.).
Стенд смонтирован на раме, на которой установлен гидроцилиндр со штоком и поршнем, на рабочей поверхности которого установлены испытываемые манжетные или сальниковые кольца. Возвратно-поступательное перемещение поршня в гидроцилиндре осуществляется с помощью гидроманипулятора, соединенного гидросистемой с гидронасосом и двухпозиционным распределителем. Возврат поршня в исходное положение в гидроцилиндре осуществляется с помощью тарированной пружины. Величина перемещения поршня регулируется с помощью дроссельных клапанов.
Недостатками стенда являются
1) высокая стоимость двухпозиционного распределителя и регулировочных клапанов;
2) наличие большого количества высокоточных подвижных деталей и элементов с высокими требованиями к их надежности;
3) высокая трудоемкость технического обслуживания регулировочных клапанов и гидроманипулятора для управления испытаниями, сопряженная с требованием высокой квалификации обслуживающего персонала;
4) отсутствие возможности количественной оценки объема утечки среды в сальниковом узле, работающем под высоким давлением среды;
5) проведение испытания сальникового уплотнения только на жидких средах.
Задачей полезной модели является проведение испытаний различных типоразмеров сечения сальниковых уплотнений путем замены сальниковой камеры и достоверная оценка герметичности сальникового узла.
Поставленная задача решается тем, что стенд для испытаний сальниковых уплотнений, содержащий сальниковый узел со штоком и сальниковым уплотнением, привод штока, смонтированные на раме, согласно полезной модели снабжен стаканом высокого давления, установленный сальниковый узел выполнен в виде сальниковой камеры и стакана высокого давления, соединенных между собой по типу разъемного соединения с коническими уплотнительными поверхностями, при этом сальниковая камера имеет упорный выступ и зафиксирована в стакане высокого давления посредством накидной гайки, взаимодействующей с упомянутым упорным выступом сальниковой камеры и винтовой резьбой, выполненной на наружной стороне стакана высокого давления, причем сальниковая камера снабжена нажимной гайкой, которая имеет кольцевую проточку с установленным в ней уплотнительным кольцом, имеющим возможность уплотнительного контакта со штоком и с герметизирующей накидной гайкой, установленной на концевой части нажимной гайки.
Между герметизирующей накидной гайкой и уплотнительным кольцом установлена упорная шайба.
В нажимной гайке выполнено отверстие для сбора утечки среды.
Технический результат предлагаемой полезной модели выражается в возможности испытаний различных типоразмеров сечения сальникового уплотнения путем замены сальниковой камеры в сальниковом узле, повышении точности проведения испытаний сальникового уплотнения, а также в возможности сбора утечки среды сальниковой камеры и ее подвода к прибору для измерения величины утечки.
Конструкция полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид стенда для исследований и испытаний сальниковых уплотнений и колец; на фиг. 2 - осевое сечение сальникового узла с установленным в нем сальниковым уплотнением; на фиг. 3 - варианты сальниковых камер для разный типоразмеров сальникового уплотнения.
Стенд для исследований и испытаний сальниковых уплотнений и колец содержит привод 1, состоящий из электродвигателя 2, червячного редуктора 3, кривошипно-шатунного механизма 4, соединительной муфты 5, штока 6, сальникового узла 7, рамы 8 (фиг. 1). Сальниковый узел 7 содержит стакан высокого давления 9 (фиг. 2), соединенный по типу разъемного соединения с коническими уплотнительными поверхностями сальниковой камеры 10, которые зафиксированы между собой с помощью накидной фиксирующей гайки 11, взаимодействующей с упорным выступом (на чертежах не обозначен) сальниковой камеры 10 и винтовой резьбой (на чертежах не обозначена), выполненной на наружной стороне стакана высокого давления 9. Сальниковый узел 7 с помощью крепежных элементов 12 и 13 неподвижно крепится к кронштейнам 14, приваренным к раме 8. В сальниковой камере 10 выполнено посадочное место (на чертежах не обозначено) для установки подсальникового кольца 15, сальникового уплотнения 16, грундбуксы 17. Сальниковая камера 10 снабжена нажимной гайкой 18, в которой выполнено отверстие 19 для присоединения прибора измерения величины утечки среды (на чертежах не показан) утечки среды, прошедшей через сальниковую камеру 10. Нажимная гайка 18 имеет кольцевую проточку (на чертежах не обозначена) с установленным в ней уплотнительным кольцом 20 и шайбой 21, имеющими возможность уплотнительного контакта со штоком 6 и с герметизирующей накидной гайкой 22, установленной на концевой части нажимной гайки 18. Подвод давления среды (жидкой или газообразной) осуществляется через отверстие 23 в стакане 9 высокого давления.
Стенд для исследований и испытаний сальниковых уплотнений и колец работает следующим образом.
Стакан высокого давления 9 закрепляют в тисках (на чертежах не показаны). Сальниковую камеру 10 закрепляют в стакане 9 посредством фиксирующей гайки 11, взаимодействующей с упорным выступом сальниковой камеры 10 и винтовой резьбой, выполненной на наружной стороне стакана высокого давления 9. Герметизация обеспечивается по типу разъемного соединения с коническими уплотнительными поверхностями между внутренней поверхностью стакана 9 и внешней поверхностью сальниковой камеры 10. В сальниковую камеру 10 устанавливают шток 6, на посадочное место устанавливают подсальниковое кольцо 15, сальниковое уплотнение 16 и грундбуксу 17. На резьбу, выполненную на наружной стороне сальниковой камеры 10, наворачивают нажимную гайку 18 до упора и выборки всех зазоров в сальниковой набивке 16. С помощью крепежных элементов 12, 13 сальниковый узел 7 крепится кронштейнами 14 на раме 8. В кольцевую проточку нажимной гайки 18 устанавливается уплотнительное кольцо 20 и шайба 21, которые фиксируются герметизирующей накидной гайкой 22. С помощью муфты 5 шток 6 соединяется с приводом 1. К отверстию 19 в нажимной гайке 18 подсоединяют прибор измерения величины утечки среды, которая может возникнуть при проведении испытаний (на чертежах не показан). Проверяют герметичность объема натекания среды через отверстие 19 с помощью прибора измерения величины утечки среды (на чертежах не показан). При достаточной герметизации сальникового узла 7 подают ступенями давление через отверстие 23 в стакан 9 высокого давления до номинальной величины давления испытания сальниковой набивки 16. Измеряют утечку в сальниковом узле 7 прибором измерения величины утечки среды (на чертежах не показан) через отверстие 19. Если величина утечки не превышает допустимого значения, указанного в технических условиях или нормативных документах, включают привод 1, который передает движение штоку 6 от электродвигателя 2 через червячный редуктор 3, муфту 5 и кривошипно-шатунный механизм 4, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное, и проводится наработка циклов возвратно-поступательных ходов штока 6 до значений указанных в технических условиях. Если величина утечки в сальниковом узле 7 превысит допустимое значение при количестве циклов меньшем, чем указанно в технических условиях, производят остановку испытания (отключают привод 1, сбрасывают давление в стакане 9 высокого давления), отсоединяют муфту 5. Производят подтяжку нажимной гайки 18 исходной величиной крутящего момента и выполняют повторную проверку герметичности сальникового узла 7. Если требуемая герметичность не обеспечивается, увеличивают усилие затяжки нажимной гайки 18. Измеряют силу трения штока 6 и сальникового уплотнения 16 при увеличенном усилии затяжки нажимной гайки 18. Проверяют герметичность объема натекания с помощью прибора измерения величины утечки среды (на чертежах не показан), присоединенного к отверстию 19 в нажимной гайке 18. При наличии герметичности объема натекания подают давление через отверстие 23 ступенями до номинальной величины давления испытания. Если величина утечки не превышает допустимого значения, подсоединяют привод 1 и производят наработку циклов ходов штока 6 до требуемых значений.
При наработке требуемых значений циклов ходов штока 6 и значениях утечки, не превышающих допустимых значений, испытания прекращают (сбрасывают давление через отверстие 23 и отключают привод 1). Измеряют силу трения в соединении шток 6 и сальниковое уплотнение 16. Объем утечки через отверстие 19, усадка сальникового уплотнения 16, усилие затяжки нажимной гайки 11, сила трения в соединении шток 6 и сальниковое уплотнение 16, количество циклов хода штока 6 до первой разгерметизации сальникового узла 7 принимают в качестве эксплуатационных характеристик сальникового узла 7. Эти испытания также позволяют оценить ресурс работы сальникового узла 7 при параметрах, указанных в документации. Для проведения испытаний сальниковых уплотнений 16 различного типоразмера сечения производят замену сальниковой камеры 10 (фиг. 3). Внешние габариты сальниковых камер 10 идентичны, посадочное место (на чертежах не обозначено) выполнено в соответствии с типоразмером исследуемого сальникового уплотнения 16.
Таким образом, стенд позволяет проводить испытания различных типоразмеров сечения сальниковых уплотнений путем замены сальниковой камеры в сальниковом узле и достоверную оценку герметичности сальникового узла.
Предлагаемая полезная модель соответствует требованию промышленной применимости, его реализация возможна на стандартном технологическом оборудовании.