Уплотнительное устройство насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей

Полезная модель относится к уплотнительной технике, в частности к насосам и агрегатам для герметизации подвижных и неподвижных соединений, работающих при повышенных давлениях и химически агрессивных средах.
Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимное кольцо, взаимодействующее с тыльной частью крайней манжеты, и опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, отличающееся тем, что пакет манжет сформирован из двух частей таким образом, что центральные выступы каждой части направлены в противоположные стороны, между частями помещено нажимное кольцо, выполненное в виде двух оппозитно расположенных центральных выступов, сопряженных с клиновидными, расширяющимися по мере удаления от оси центральных выступов, опорами, внешние стороны которых образуют цилиндрические поверхности, контактирующие с цилиндрической парой, углы наклона сторон клиновидных опор меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты, при этом опорные кольца размещены по краям пакета манжет. (Патент РФ №2195593, опубл. 27.12.2002).
Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимную опору из того же материала и опорное кольцо, отличающееся тем, что устройство снабжено распорной втулкой, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, устройство снабжено также дополнительными нажимной опорой и опорным кольцом, взаимодействующими своими тыльными плоскостями с распорной втулкой, при этом все элементы пакета выполнены из эластичного материала. (Патент РФ №169276, опубл. 13.03.2017).
Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее манжеты с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины, а также опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, при этом отличающееся тем, что манжета снабжена оппозитно расположенными дополнительными пружинными язычками с уплотняющей и опорной поверхностями и центральным выступом, при этом опорные поверхности каждой стороны сопрягаются между собой криволинейной плоскостью в виде кольцевого желобка, внутренние диаметры которых равны соответственно наибольшему и наименьшему диаметрам центральных выступов у их основания, а устройство снабжено клиновидными в сечении верхним и нижним кольцевыми упорами, помещенными в зазоры между опорными поверхностями язычков, при этом наклонные стороны упоров сопряжены между собой радиусами, взаимодействующими с упомянутыми криволинейными плоскостями манжеты, а углы наклона указанных сторон меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты. (Патент РФ №2194898, опубл. 20.12.2002).
За прототип выбрано уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимную манжету, нажимное кольцо из того же материала, что и манжеты, и опорное кольцо, отличающееся тем, что нажимная манжета и нажимное кольцо совмещены и выполнены в виде единой кольцевой нажимной опоры, в которой примыкающий к рабочей манжете торец имеет выступающий упор и скошенные наружу поверхности по бокам упора, углы наклона указанных поверхностей равны или меньше соответствующих углов опорных поверхностей пружинных язычков рабочих манжет в их свободном состоянии. Нажимная опора выполнена из эластичного материала, модуль упругости которого равен или до трех раз больше соответствующего показателя материала рабочих манжет. Модуль упругости материала рабочих манжет повышается в направлении от опорного кольца к нажимной опоре, но не превышает соответствующего показателя нажимной опоры (Патент РФ №2231706, опубл. 27.06.2004).
Техническая проблема - трудности формирования пакета манжет, т.к. манжеты заминаются.
Технический результат - устранение возможности возникновения дополнительного напряженно-деформируемого состояния элементов манжеты, в частности ее замятие.
Технический результат достигается уплотнительным устройством для перекачивания абразивных и химических жидкостей, содержащим пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, опорное кольцо, кольцевую нажимную опору, в которой примыкающий к рабочей манжете торец имеет выступающий упор и скошенные наружу поверхности по бокам упора, углы наклона указанных поверхностей равны соответствующим углам опорных поверхностей пружинных язычков рабочих манжет в их свободном состоянии, модуль упругости материала рабочих манжет повышается в направлении от опорного кольца к нажимной опоре, но не превышает соответствующего показателя нажимной опоры, при этом рабочие манжеты последовательно проклеены между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце манжеты, одна из крайних манжет склеена по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, другая крайняя манжета канавкой склеена по диаметру с выступающим упором кольцевой нажимной опоры, нажимная опора и опорное кольцо выполнены из полимерного материала.
Склеивание манжет обеспечивает приобретение правильной формы сечения манжеты при монтаже, исключая ее замятие. Благодаря этому весь пакет эластичных деталей центрируется по оси выступов.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пакет манжет до их склеивания между собой, на фиг. 2 показан пакет склеенных манжет.
Уплотнительное устройство состоит из рабочих манжет 1 с язычками 2, центральным выступом 3, канавки 4, опорного кольца 5 с канавкой 6, кольцевой нажимной опоры 7 с выступающим упором 8.
Пример конкретного выполнения.
Уплотнительное устройство формировали путем последовательно проклеенных между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце рабочих манжет. Одну из крайних манжет склеивали по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, канавку другой крайней манжеты склеивали по диаметру с выступом кольцевой нажимной опоры.
Благодаря этому весь пакет эластичных деталей центрировался по оси выступов.
Нажимная опора и опорное кольцо выполнялись, например, из фторопласта, модуль упругости которого выше модуля упругости манжет.
Для склеивания всех конструктивных элементов, например, использовали цианоакрилатный клей.
Сборку производили на консистентной смазке, совместимой с предполагаемой средой.
Уплотнительное устройство в виде пакета склеенных манжет устанавливали в сальниковую камеру. Использовался тип насоса, например, 5ГрТ-8 с размерами сальниковой камеры 60×85×90 мм. Количество устанавливаемых манжет - 9. Устанавливали пакет в сальниковую камеру без предварительного поджатия (натяга) и раздавливания пакета, что способствовало принятию правильной ориентированной формы сечения элементов манжеты и отсутствия дополнительного напряженного деформируемого состояния в манжете. Дополнительной деформации элементов пакета не наблюдалось. Замятие отсутствовало.
При работе уплотнительного устройства - восприятии давления среды со стороны опорного кольца нагружался весь пакет рабочих манжет, при этом основная нагрузка воспринималась центральными выступами и частично пружинными язычками, которые разворачивались относительно слабых перемычек, соединенных с центральными выступами. Опорные поверхности пружинных язычков одной рабочей манжеты опирались на соответствующие фронтальные плоскости язычков следующей за ним другой рабочей манжеты. Поверхности крайней манжеты опирались на скошенные наружу по бокам поверхности нажимной опоры. Одновременно с этим пружинные язычки рабочих манжет, частично деформируясь под действием давления среды, прижимались своими уплотняющими поверхностями к стенкам сальниковой камеры и вала насоса.
Таким образом, заявленное уплотнительное устройство насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей обеспечивает устранение возможности возникновения дополнительной деформации элементов манжеты при монтаже, в частности ее замятие.