СПОСОБЫ АВТОУПЛОТНЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
AUTOSEALING METHODS (VERSIONS)

Изобретение относится к способам уплотнения.
Известен способ уплотнения сальниками. Варианты реализации способа представлены в книге: 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. Между уплотняемыми деталями образуют кольцевую полость, уплотняющий материал набивают в кольцевую полость до образования уплотняющего кольца, которое замыкают нажимным кольцом и поджимают для компенсации износа. Поджатие обеспечивают за счет пружин и давления среды внутри уплотняемой полости. Для большей надежности применяют несколько уплотняющих и нажимных колец.
Способ отличается высокой трудоемкостью сборки и замены уплотняющего материала. Он плохо приспособлен для полевых условий и изделий 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 и нажимное кольцо. 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.
Устройство имеет меньший осевой размер по отношению к аналогам с пружинами, но сохраняет другие указанные выше недостатки.
Изобретение решает задачу предварительного формирования уплотняющего материала и нажимных колец в виде сменной сборочной единицы - автоуплотнения, и его последующую установку в кольцевую полость.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении качества уплотнения, сокращении трудоемкости сборки и замены уплотнений в полевых условиях и в изделиях больших размеров.
Способ может быть реализован в следующих вариантах.
Первый вариант способа. Между уплотняемыми деталями образуют кольцевую полость, в кольцевой полости размещают уплотняющее кольцо и нажимное кольцо с возможностью их автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата нажимное кольцо выполняют с посадочной поверхностью под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью для ограничения деформации уплотняющего кольца. Длину посадочной поверхности выполняют меньше толщины уплотняющего кольца на величину необходимой деформации сжатия. Уплотняющее кольцо предварительно сажают на посадочную поверхность нажимного кольца и образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение.
Применение способа для крышек и заглушек отличается тем, что нажимное кольцо закрепляют на фланце крышки или выполняют в крышке в виде нажимного фланца с посадочной поверхностью под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью для ограничения деформаций уплотняющего кольца.
Второй вариант способа. Между уплотняемыми деталями образуют кольцевую полость, в кольцевой полости размещают уплотняющее кольцо и нажимные кольца с возможностью автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата уплотняющее кольцо предварительно сжимают между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок. Затем сжатые кольца скрепляют в пакет с возможностью дальнейшего сжатия и используют как сменную сборочную единицу - автоуплотнение. Автоуплотнение устанавливают в кольцевую полость по уплотняющим кромкам.
Способ уплотнения по второму варианту может применяться с различным креплением сжатых колец в пакет:
Способ уплотнения по второму варианту, отличающийся тем, что на торце одного нажимного кольца закрепляют шпильки с отверстиями под шплинты. Второе нажимное кольцо и уплотняющее кольцо выполняют с отверстиями под шпильки и сажают на них. Нажимные и уплотняющее кольца скрепляют в пакет шплинтами.
Способ уплотнения по второму варианту, отличающийся тем, что на торце одного нажимного кольца закрепляют шпильки, второе нажимное кольцо и уплотняющее кольцо выполняют с отверстиями под шпильки и сажают на них, нажимные и уплотняющее кольца скрепляют в пакет гайками.
Способ уплотнения по второму варианту, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно нажимное кольцо выполнено с внешним и внутренним конусом под контакт с уплотняющим кольцом.
Способ уплотнения по второму варианту, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно нажимное кольцо выполнено с тороидальной поверхностью под контакт с уплотняющим кольцом.
Способ уплотнения по второму варианту, отличающийся тем, что нажимные кольца выполнены из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотняющего кольца.
Способ позволяет выполнить уплотнение с высоким качеством, а также снизить трудоемкость обслуживания оборудования в полевых условиях и в изделиях больших размеров.
На фиг.1, 2 показаны уплотнения, реализующие способ по первому варианту, в котором нажимное кольцо выполняют с посадочной поверхностью под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью для ограничения деформации уплотняющего кольца: на фиг.1 - уплотнение фланцев трубопровода, а на фиг.2 - уплотнение крышки или заглушки.
На фиг.3, 4 показаны уплотнения, реализующие способ по второму варианту, в котором уплотняющее кольцо предварительно сжимают между двумя нажимными кольцами до образования по периметру колец уплотняющих кромок, и кольца скрепляют в пакет: на фиг.3 - уплотнение фланцев трубопровода, а на фиг.4 - уплотнение крышки или заглушки.
На фиг.5…8 показаны сменные сборочные единицы - автоуплотнения для реализации способа по второму варианту: на фиг.5 кольца скреплены шпильками и шплинтами, на фиг.6 кольца скреплены шпильками и гайками, а нажимные кольца выполнены с коническими поверхностями под контакт с уплотняющим кольцом, на фиг.7 нажимные кольца выполнены с тороидальными поверхностями под контакт с уплотняющим кольцом, на фиг.8 нажимные кольца выполнены из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотняющего кольца
Пример реализации способа по первому варианту, см. фиг.1. Между уплотняемыми деталями 1 и 2 образуют кольцевую полость 3, в кольцевой полости размещают 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 выполняют с посадочной поверхностью 6 под уплотняющее кольцо и упорной торцовой поверхностью 7 для ограничения деформации уплотняющего кольца. Длину посадочной поверхности выполняют меньше толщины уплотняющего кольца на величину необходимой деформации сжатия. Уплотняющее кольцо 4 предварительно сажают на посадочную поверхность нажимного кольца 5 и образуют сменную сборочную единицу - автоуплотнение. Последнее замыкают в кольцевой полости, за счет стягивания уплотняемых деталей 1 и 2 подвижными полукольцами 8 с внутренними канавками.
Пример реализации способа по первому варианту для крышки или заглушки, см. фиг.2. 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.
Примеры реализации способа по второму варианту, см. фиг.3, 4.
Между уплотняемыми деталями 1 и 2 образуют кольцевую полость 3, в кольцевой полости размещают уплотняющее кольцо 4 и нажимные кольца 10, 11 с возможностью автоматического поджатия за счет давления среды внутри уплотняемой полости. Для достижения технического результата уплотняющее кольцо 4 предварительно сжимают между нажимными кольцами 10 и 11 до образования по периметру колец уплотняющих кромок 12. Затем сжатые кольца 4, 10, 11 скрепляют в пакет с возможностью дальнейшего сжатия и используют как сменную сборочную единицу - автоуплотнение. Последнее замыкают в кольцевой полости, за счет стягивания уплотняемых деталей 1 и 2 подвижными полукольцами 8 с внутренними канавками.
Пример скрепления колец для второго варианта способа, см. фиг.5. На торце нажимного кольца 10 закрепляют шпильки 13 с отверстиями под шплинты 14. Нажимное кольцо 11 и уплотняющее кольцо 4 выполняют с отверстиями под шпильки 13, сажают на них и скрепляют в пакет шплинтами 14.
Пример скрепления колец для второго варианта способа, см. фиг.6. На торце нажимного кольца 10 закрепляют шпильки 13. Нажимное кольцо 11 и уплотняющее кольцо 4 выполняют с отверстиями под шпильки, сажают на них и скрепляют в пакет гайками 15.
Пример автоуплотнения для второго варианта способа, см. фиг.6, в котором, по меньшей мере, одно нажимное кольцо 10, 11 выполняют с внешним и внутренним конусом под контакт с уплотняющим кольцом.
Пример автоуплотнения для второго варианта способа, см. фиг.7, в котором, по меньшей мере, одно нажимное кольцо выполняют с тороидальной поверхностью под контакт с уплотняющим кольцом.
Пример автоуплотнения для второго варианта способа см. фиг.8, в котором нажимные кольца выполнены из уплотняющего материала большей жесткости, чем у материала уплотняющего кольца.
Для всех вариантов способа из уплотняющих и нажимных колец предварительно формируют сборочную единицу - автоуплотнение, которое устанавливают в кольцевую полость, образованную уплотняемыми деталями 1 и 2, по уплотняющим кромкам 12. 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 полости, обеспечивая эффект автоматического уплотнения.
Промышленная применимость предлагаемого изобретения подтверждена испытаниями опытного образца. Способ прошел стендовые и полевые испытания на изделиях с размерами до 1,5 м по уплотняемым поверхностям.
Предлагаемое изобретение позволяет снизить затраты на обслуживание уплотнений резервуаров и трубопроводов высокого давления.