уплотнение плунжера

Формула изобретения

Уплотнение плунжера, содержащее разрезные уплотнительные кольца, установленные на упругой обойме, отличающееся тем, что оно снабжено тарированным пружинным элементом, установленным на плунжере со стороны высокого давления, уплотнительные кольца установлены с натягом на упругой обойме в виде пакета пружинных колец, контактирующих с тарированным пружинным элементом, при этом боковые поверхности колец сопряжены криволинейными поверхностями с внутренними поверхностями колец с образованием между соседними кольцами полостей, объем которых больше объема вытесняемого кольцами материала упругой обоймы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при уплотнении плунжеров, штоков, поршней различных машин, в частности глубинных штанговых насосов.

Известно уплотнение вала по а.с. SU N 1488642, кл F16 J 15/26, 1989, содержащее установленные в корпусе в упругой обойме притертые друг к другу кольца с эксцентричными отверстиями, при этом эксцентриситет отверстия каждого кольца относительно наружной сопряженной с обоймой его поверхности равен или превышает величину радиального перемещения поверхности вала под кольцами.

Однако уплотнительное кольцо, выполненное с эксцентриситетом, при его поджиме упругой обоймой к уплотняемой поверхности контактирует с ней в одной точке, образуя переменный радиальный зазор по периметру кольца, который по мере износа кольца увеличивается, герметичность уплотнения при этом ухудшается.

Кроме того, усилие поджима колец к уплотняемой поверхности и герметичность зависят в основном от свойств материала обоймы, которой может снизить свои упругие свойства при эксплуатации, например старение резины, что также отрицательно влияет на герметичность уплотнения.

К тому же, поджим колец по боковым поверхностям осуществляется только упругой обоймой, усилие которой с потерей упругих характеристик материала обоймы будет не стабильным, что также приводит к ухудшению герметичности и надежности работы уплотнения плунжера.

Техническим результатом изобретения является повышение герметичности и надежности уплотнения.

Технический результат достигается тем, что уплотнение плунжера, содержащее разрезные уплотнительные кольца, установленные на упругой обойме, снабжено тарированным пружинным элементом, установленным на плунжере со стороны высокого давления, уплотнительные кольца установлены с натягом на упругой обойме в виде пакета пружинных колец, контактирующих с тарированным пружинным элементом, при этом боковые поверхности колец сопряжены криволинейными поверхностями с внутренними поверхностями колец с образованием между соседними кольцами полостей, объем которых больше объема вытесняемого кольцами материала упругой обоймы.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено уплотнение плунжера в разрезе, на фиг. 2 узел I с фиг. 1.

Уплотнение состоит из пакета притертых по боковой поверхности одинаковых пружинных разрезных уплотнительных колец 1, изготовленных из металла или заменяющих материалов, обладающих достаточной жесткостью, с концентричными наружной и внутренней поверхностями.

Пакет колец установлен на обойму 2 из эластичного материала например, из резины, полиуретана и т.п. установленную на корпусе 3 плунжера. Для обеспечения герметичности разъемы сопрягаемых колец 1 установлены со смещением на 90 град. Для сжатия колец 1 предусмотрен тарированный пружинный элемент 4 с поджимной гайкой 5. Боковые поверхности 6 колец 1 сопряжены криволинейной поверхностью с внутренней поверхностью 7 колец 1, образуя полости 8. Крайнее кольцо 9 со стороны, нагруженной меньшим давлением, т.е. со стороны всасывающей полости, контактирует боковой поверхностью 10 с буртом 11 корпуса 3 плунжера. Плунжер установлен в цилиндре 12 насоса.

Уплотнение работает следующим образом. В начальном положении перед сборкой плунжера с цилиндром насоса уплотнительные кольца 1 устанавливаются с небольшим натягом на обойме 2, сжатые с боков усилием, создаваемым пружинным элементом 4, при этом подбираются соответстующие количества колец для герметичного уплотнения поверхностей цилиндров 12 насоса и колец 1, чтобы предотвратить возможные при износе колец утечки рабочей среды.

Собранный плунжер с пакетом уплотнительных колец устанавливается в цилиндр 12 насоса с гарантированным натягом, происходит сжатие и равномерное прилегание их к поверхности цилиндра 12. Кольца внутренней поверхности плотно обжимают упругую обойму 2. При этом происходит перераспределение материала обоймы 2. Часть материала, находящегося в напряженном состоянии, вытесняется в полость 8, обеспечивая уплотнение по внутренним поверхностям колец 1. Вытесненный материал обоймы 2 образует в полостях 8 кольцевые выступы, играющие роль дополнительного амортизатора при работе плунжера. Объем полостей 8 выполнен заведомо большим объема вытесняемого материала обоймы, обеспечивая тем самым возможность свободного радиального перемещения колец при работе плунжера.

При износе трущихся поверхностей колец 1 и цилиндра 12 за лет своих пружинных свойств кольца разжимаются, компенсируя износ, при этом предварительно сжатая обойма 2 за счет упругости материала сохраняет герметичность по внутренним поверхностям колец 1. Беззазорный контакт колец по их боковым поверхностям 6 осуществляется за счет подбора оптимального усилия тарированного пружинного элемента 4, при этом сжатие пакета колец 1 вдоль оси плунжера не препятствует деформации колец 1 в радиальном направлении под действием их пружинных свойств, осуществляя постоянный контакт колец с цилиндром 12 насоса. Так как крайнее кольцо 9 пакета контактирует с буртом 11 корпуса 3 плунжера со стороны, нагруженной меньшим давлением, то усилие, создаваемое рабочей средой на боковые поверхности колец 1, воспринимается буртом 11, а пружинный элемент 4 разгружается от этого усилия.

При работе уплотнения радиальная деформация колец компенсирует износ и возможные биения, прогиб штока.

Таким образом, постоянный беззазорный контакт уплотнительных колец с цилиндром, обоймой, а также между собой обеспечивает герметичность уплотнения, надежность работы уплотнения.