Радиальное уплотнение

Полезная модель относится к уплотнительной технике и, в частности, к радиальному уплотнению, которое может быть использовано в центробежных насосах, работающих при высоких давлениях. Радиальное уплотнение, содержит манжету из эластичного материала, установленную в кольцевую канавку одного из элементов конструкции, причем ее наружная цилиндрическая поверхность контактирует с ответной поверхностью другого элемента, кроме того, внутри манжеты размещено упругое кольцо из эластичного материала, которое находится в поджатом состоянии в радиальном направлении, а полость манжеты гидравлически соединена с уплотняемой средой, через радиальные пазы, выполненные на торцовой поверхности кольцевой канавки со стороны уплотняемой среды. Выполнение радиального уплотнения в предложенном виде позволяет обеспечить стабильность его свойств в работе и при длительном хранении. Оно найдет применение в машиностроении и, особенно, в центробежных насосах, работающих при высоких давлениях ~60-80 МПа.

Область применения

Полезная модель относится к уплотнительной технике и, в частности, к радиальному уплотнению, которое может быть использовано в центробежных насосах, работающих при высоких давлениях.

Предшествующий уровень техники

Известно радиальное уплотнение, содержащее два элемента, сопряженных по цилиндрической поверхности. В одном элементе выполнена кольцевая канавка, в которой расположено уплотнительное кольцо из эластичного материала. Уплотнительное кольцо находится в поджатом состоянии в радиальном направлении и контактирует с цилиндрической поверхностью ответной детали, что позволяет ему уплотнить щель сопряжения элементов /см. «Уплотнения и уплотнительная техника» справочник под ред. А.Голубева и Л.Кондакова, 2 изд. М., Машиностроение, 1994 г., с.148/. Аналог предлагаемого технического решения.

Недостатком аналога является подверженность к выдавливанию упругого кольца в щель между элементами конструкции, что приводит к его разрушению.

Известно радиальное уплотнение /см. проспект фирмы Sham ban, 1999 г./, содержащее два элемента, сопряженных по цилиндрической поверхности. В одном из элементов выполнена кольцевая канавка, в которой размещена манжета из эластичного материала. Цилиндрическая поверхность манжеты контактирует с цилиндрической поверхностью другого элемента, а торцы манжеты находится в контакте с торцевой поверхностью кольцевой канавки. Кроме того, высота торцевых поверхностей манжеты меньше глубины кольцевой канавки. Внутри манжеты помещено упругое эластичное кольцо. Кроме того, в наружном торце манжеты со стороны среды высокого давления выполнены четыре радиальных паза, через которые осуществляется гидравлическая связь полости манжеты со средой высокого давления. Прототип предлагаемого технического решения.

Недостатком прототипа является то, что выполнение радиальных пазов в указанной манжете не гарантирует неизменность геометрии пазов и не исключает полного их закрытия из-за хладотекучести материала манжеты, например фторопласта при эксплуатации и длительном хранении, что может привести к нарушению работы уплотнения и разгерметизации соединения.

Раскрытие полезной модели

Задача полезной модели - обеспечение стабильных свойств уплотнения в работе и при длительном хранении.

Эта задача решена за счет того, что в радиальном уплотнении, содержащем манжету из эластичного материала, установленную в кольцевую канавку одного из элементов конструкции, причем ее наружная цилиндрическая поверхность контактирует с ответной поверхностью другого элемента, кроме того, внутри манжеты размещено упругое кольцо из эластичного материала, которое находится в поджатом состоянии в радиальном направлении, а полость манжеты гидравлически соединена с уплотняемой средой, через радиальные пазы, выполненные на торцовой поверхности кольцевой канавки со стороны уплотняемой среды.

Другими отличиями являются:

- площадь поперечного сечения упругого кольца меньше разности площадей поперечных сечений кольцевой канавки и манжеты;

- число радиальных пазов, выполненных на торцовой поверхности кольцевой канавки, равно четырем;

- радиальные пазы имеют в сечении треугольную форму с углом наклона боковой стороны 25-30 градусов и закруглены при вершине;

- глубина пазов меньше глубины кольцевой канавки;

- манжета имеет в сечении трапециевидную форму;

- манжета выполнена из фторопласта;

- упругое кольцо выполнено из резины.

Технический результат полезной модели - повышение надежности работы уплотнения при высоких давлениях.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен фрагмент сечения радиального уплотнения;

На фиг.2 представлено сечение А-А на Фиг.1.

Пример осуществления полезной модели

Радиальное уплотнение (Фиг.1) содержит два элемента 1 и 2, сопряженных по цилиндрическим поверхностям 3 и 4. В качестве примера элементов сопряжения может быть рассмотрен корпус центробежного насоса, в который вставлена крышка. В элементе 1 выполнена кольцевая канавка 5, в которую установлена эластичная манжета 6. Манжета выполнена из фторопласта. Манжета 6 в сечении имеет трапециевидную форму с углом наклона стороны трапеции ~ 25-30 градусов. Внутри манжеты 6 расположено упругое кольцо 7 из эластичного материала, например, резины. Упругое кольцо 7 находится в поджатом состоянии в радиальном направлении и контактирует с манжетой 6. Площадь поперечного сечения упругого кольца 7 меньше разности площадей сечений кольцевой канавки 5 и манжеты 6. На торце 8 кольцевой канавки 5 (Фиг.1, Фиг.2), со стороны уплотняемой среды выполнены радиальные пазы 9, равнорасположенные по окружности, обеспечивающие гидравлическую связь полости 10 манжеты 6 с полостью 11 уплотняемой среды с давлением Р. В рассматриваемой конструкции число пазов равно четырем. Глубина h пазов 10 меньше глубины Н кольцевой канавки 5 на величину внутреннего радиуса R. Радиальные пазы 9 имеют в сечении (Фиг.2) треугольную форму с углом наклона боковой стороны 25-30 градусов и закруглены при вершине. Выполнение указанных пазов на торцовой поверхности кольцевой канавки 5 обеспечивает гарантированный проток уплотняемой среды в полость 10 манжеты 6 при эксплуатации устройства, а также неизменность их геометрии при длительном хранении. В работе упругое кольцо 7 под действием давления Р уплотняемой среды смещается в сторону низкого давления и прижимает поверхность манжеты 6 к цилиндрической поверхности элемента 2, что обеспечивает работоспособность уплотнения при высоких давлениях.

С целью исключения непредвиденного повышения давления между соединяемыми элементами 1 и 2 за радиальным уплотнением в элементе 1 установлено дополнительное уплотнение 12, а между ними выполнена дренажная полость 13, которая через радиальный канал 14 соединена с атмосферой (Р_а).

Работа устройства

При установке радиального уплотнения в кольцевую канавку 5 на уплотняемых поверхностях 3 и 4 возникает начальное контактное давление. При действии давления уплотняемой среды Р, которая подается в полость 10 манжеты 6 через радиальные пазы 9, упругое кольцо 7 смещается в сторону низкого давления.. При этом ширина контакта увеличивается, и материал упругого кольца 7 передает давление на торцевые и радиальные поверхности манжеты 6 и кольцевой канавки 5, что обеспечивает надежную герметизацию элементов соединения при высоких давлениях уплотняемой среды.

Промышленное применение

Данная полезная модель найдет применение в машиностроении и может быть использована в центробежных насосах, работающих при высоких давлениях ~60-80 МПа.

1. Радиальное уплотнение, содержащее манжету из эластичного материала, установленную в кольцевую канавку одного из элементов конструкции, причем ее наружная цилиндрическая поверхность контактирует с ответной поверхностью другого элемента, кроме того, внутри манжеты размещено упругое кольцо из эластичного материала, которое находится в поджатом состоянии в радиальном направлении, а полость манжеты гидравлически соединена с уплотняемой средой, отличающееся тем, что соединение полости манжеты с уплотняемой средой осуществлено посредством радиальных пазов, выполненных на торцовой поверхности кольцевой канавки со стороны уплотняемой среды.

2. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что манжета имеет в сечении трапециевидную форму.

3. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что манжета выполнена из фторопласта.

4. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что упругое кольцо выполнено из резины.

5. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения упругого кольца меньше разности площадей поперечных сечений кольцевой канавки и манжеты.

6. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что число радиальных пазов, выполненных на торцовой поверхности кольцевой канавки, равно четырем.

7. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что радиальные пазы имеют в сечении треугольную форму с углом наклона боковой стороны 25-30° и закруглены при вершине.

8. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что глубина пазов меньше глубины кольцевой канавки.