САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕСЯ УСТРОЙСТВО (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к устройствам уплотнения. Известны сальниковые уплотнения деталей, образующих кольцевую полость. Уплотняющий материал набит в кольцевую полость с образованием уплотняющего кольца и замкнут нажимным кольцом с возможностью автоматического поджатия посредством пружин и давления среды внутри уплотняемой полости. См. Орлов П.И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.1 / Под ред. П.Н.Учаева. - Изд. 3-е, испр. - Машиностроение. 1998. - 560 с., стр.472-474.
Уплотнение отличается высокой трудоемкостью сборки и замены уплотняющего материала. Оно плохо приспособлено для сборки в полевых условиях и в изделиях больших размеров. Для устройств, реализующих способ, характерно увеличение осевых размеров под установку пружин.
В качестве прототипа принято самоуплотняющееся устройство по патенту RU №2036363, опубликовано 27.05.1995 г., МПК F16J 15/02. Устройство содержит уплотняемые детали, образующие кольцевую полость. Уплотняющий материал набит в кольцевую полость с образованием уплотняющего кольца и замкнут нажимным кольцом с возможностью автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости.
Самоуплотняющееся устройство имеет меньший осевой размер по отношению к аналогам с пружинами, но сохраняет другие указанные выше недостатки.
Полезная модель решает задачу применения уплотняющего материала и нажимных колец в виде сменной сборочной единицы - автоуплотнения.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении качества уплотнения, сокращении трудоемкости сборки и замены уплотнений в полевых условиях и в изделиях больших размеров.
Полезная модель может быть реализована в следующих вариантах.
Первый вариант. Самоуплотняющееся устройство содержит уплотняемые детали, образующие кольцевую полость. В кольцевой полости установлены уплотняющее кольцо и нажимное кольцо с возможностью их автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата нажимное кольцо выполнено с посадочной поверхностью под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью для ограничения деформации уплотняющего кольца. Длина посадочной поверхности меньше толщины уплотняющего кольца на величину необходимой деформации сжатия. Уплотняющее кольцо посажено на посадочную поверхность нажимного кольца. Уплотняющее и нажимное кольцо образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение.
Второй вариант. Самоуплотняющееся устройство по первому варианту, отличающееся тем, что нажимное кольцо закреплено на фланце крышки или выполнено в крышке в виде нажимного фланца с посадочной поверхностью под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью для ограничения деформаций уплотняющего кольца. Применяется для крышек и заглушек.
Третий вариант. Самоуплотняющееся устройство содержит уплотняемые детали, образующие кольцевую полость. В кольцевой полости установлены уплотняющее кольцо и нажимные кольца с возможностью их автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата уплотняющее кольцо сжато между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок. Сжатые кольца скреплены в пакет с возможностью дальнейшего сжатия и образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение, которое устанавливают в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Четвертый вариант. Самоуплотняющееся устройство по третьему варианту, отличающееся тем, что для достижения технического результата на торце одного нажимного кольца закреплены шпильки с отверстиями под шплинты. Второе нажимное кольцо и уплотняющее кольцо выполнены с отверстиями под шпильки и посажены на них. Уплотняющее кольцо сжато между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок. Нажимные кольца и уплотняющее кольцо скреплены в пакет шплинтами с возможностью дальнейшего сжатия уплотняющего кольца. Пакет колец, образующий сменную сборочную единицу - автоуплотнение, установлен в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Пятый вариант. Самоуплотняющееся устройство по третьему варианту, отличающееся тем, что для достижения технического результата на торце одного нажимного кольца закреплены шпильки. Второе нажимное кольцо и уплотняющее кольцо выполнены с отверстиями под шпильки и посажены на них. Уплотняющее кольцо сжато между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок. Нажимные кольца и уплотняющее кольцо стянуты в пакет гайками с возможностью дальнейшего сжатия уплотняющего кольца. Пакет колец, образующий сменную сборочную единицу - автоуплотнение, установлен в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Шестой вариант. Самоуплотняющееся устройство по четвертому и пятому вариантам, отличающееся тем, что хотя бы одно нажимное кольцо выполнено с внешним и внутренним конусом под контакт с уплотняющим кольцом.
Седьмой вариант. Самоуплотняющееся устройство по четвертому и пятому вариантам, отличающееся тем, что хотя бы одно нажимное кольцо выполнено с тороидальной поверхностью под контакт с уплотняющим кольцом.
Восьмой вариант. Самоуплотняющееся устройство по четвертому, пятому, шестому и седьмому вариантам, отличающееся тем, что нажимные кольца выполнены из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотняющего кольца.
Полезная модель позволяет снизить трудоемкость обслуживания оборудования в полевых условиях и в изделиях больших размеров.
На фиг.1 представлен общий вид самоуплотняющегося устройства по первому варианту, на фиг.2 - общий вид устройства по второму варианту, на фиг.3 - общий вид устройства по третьему варианту, на фиг.4 - общий вид устройства по третьему варианту, для уплотнения крышки люка или заглушки. На фиг.5 - автоуплотнение для третьего варианта, на фиг.6 - автоуплотнение с конусами на нажимных кольцах, на фиг.7 - автоуплотнение с тороидальной поверхностью на нажимных кольцах, на фиг.8 - автоуплотнение с нажимными кольцами, выполненными из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотнительного кольца.
Примеры предпочтительной реализации вариантов полезной модели.
Первый вариант, фиг.1. Самоуплотняющееся устройство содержит уплотняемые детали 1 и 2, образующие кольцевую полость 3. В кольцевой полости установлены уплотняющее кольцо 4 и нажимное кольцо 5 с возможностью их автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата нажимное кольцо 5 выполнено с посадочной поверхностью 6 под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью 7 для ограничения деформации уплотняющего кольца. Длина посадочной поверхности меньше толщины уплотняющего кольца на величину необходимой деформации сжатия. Уплотняющее кольцо 4 посажено на посадочную поверхность 5 нажимного кольца. Уплотняющее и нажимное кольцо образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение, которое замыкают в кольцевой полости, за счет стягивания уплотняемых деталей 1 и 2 подвижными полукольцами 8 с внутренними канавками.
Второй вариант, см. фиг.2. Самоуплотняющееся устройство по первому варианту, отличающееся тем, что нажимное кольцо 5 выполнено в крышке 9 в виде нажимного фланца с посадочной поверхностью 6 под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью 7 для ограничения деформаций уплотняющего кольца.
Третий вариант, см. фиг.3, 4. Самоуплотняющееся устройство содержит уплотняемые детали 1 и 2, образующие кольцевую полость 3. В кольцевой полости установлены уплотняющее кольцо 4 и нажимные кольца 10, 11 с возможностью их автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата уплотняющее кольцо 4 сжато между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок 12. Сжатые кольца 4, 10, 11 скреплены в пакет с возможностью дальнейшего сжатия и образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение, которое замыкают в кольцевой полости за счет стягивания уплотняемых деталей 1 и 2 подвижными полукольцами 8 с внутренними канавками.
Четвертый вариант, см. фиг.5. Самоуплотняющееся устройство по третьему варианту, отличающееся тем, что на торце нажимного кольца 10 закреплены шпильки 13 с отверстиями под шплинты 14. Нажимное кольцо 11 и уплотняющее кольцо 4 выполнены с отверстиями под шпильки 13 и посажены на них. Уплотняющее кольцо 4 сжато между нажимными кольцами 10 и 11 до образования по периметру колец уплотняющих кромок 12. Кольца 4, 10 и 11 скреплены в пакет шплинтами 14 с возможностью дальнейшего сжатия. Пакет колец, образующий сменную сборочную единицу - автоуплотнение, установлен в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Пятый вариант, см. фиг.6. Самоуплотняющееся устройство для реализации способа по третьему варианту, отличающееся тем, что на торце нажимного кольца 10 закреплены шпильки 13 с гайками 15. Нажимное кольцо 11 и уплотняющее кольцо 4 выполнены с отверстиями под шпильки и посажены на них. Уплотняющее кольцо 4 сжато между нажимными кольцами 10 и 11 до образования по периметру колец уплотняющих кромок 12. Кольца 4, 10, 11 стянуты в пакет гайками 15 с возможностью дальнейшего сжатия. Пакет колец, образующий сменную сборочную единицу - автоуплотнение, установлен в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Шестой вариант, см. фиг.6. Самоуплотняющееся устройство по четвертому и пятому вариантам, отличающееся тем, что хотя бы одно нажимное кольцо 10, 11 выполнено с внешним и внутренним конусом под контакт с уплотняющим кольцом.
Седьмой вариант, см. фиг.7. Самоуплотняющееся устройство по четвертому, пятому или шестому вариантам, отличающееся тем, что нажимные кольца 10, 11 выполнено с тороидальной поверхностью под контакт с уплотняющим кольцом.
Восьмой вариант см. фиг.8. Самоуплотняющееся устройство по четвертому, пятому, шестому, седьмому вариантам, отличающееся тем, что нажимные кольца 10, 11 выполнены из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотняющего кольца.
Самоуплотняющееся устройство работает следующим образом. При повышении давления среды внутри уплотняемой полости, за счет разности сил давления на противоположных сторонах автоуплотнения, нажимные кольца сжимают уплотняющее кольцо 4 и усиливают давление уплотняющих кромок 12 на стенки кольцевой камеры, обеспечивая эффект автоматического уплотнения.
Промышленная применимость предлагаемой полезной модели подтверждена испытаниями опытного образца. Варианты устройство прошли стендовые и полевые испытания на изделиях с размерами до 1,5 м по уплотняемым поверхностям.
Полезная модель позволяет снизить затраты на обслуживание уплотнений резервуаров и трубопроводов высокого давления.