уплотнительное устройство

Формула изобретения

Уплотнительное устройство, содержащее камеру, в которой размещена уплотнительная набивка, имеющая форму спирали, нажимное устройство и уплотняемый шток, отличающееся тем, что камера имеет форму цилиндра с переходом в форму эллипсоида.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнительной технике, а именно к уплотнениям для подвижных соединений, например для уплотнения штоков.

Широко известно в уровне техники уплотнительные устройства, содержащие камеру, в которой размещена уплотнительная набивка, поджимаемая грундбуксой, и уплотнительный шток. Уплотнение штока происходит за счет объемной деформации сальниковой набивки.

Недостатком их является быстрый вынос набивки из камеры через зазор.

Известно уплотнительное устройство, камера которого выполнена в виде усеченного конуса, а уплотнительная набивка представляет собой спираль, выполненную из клиновидной полосы (а. с. №1724948 от 14.06.90 г. МКИ Р 16 J 5/18).

В этой конструкции осевое усилие от грундбуксы преобразуется в радиальное усилие обжатия штока не за счет объемной деформации материала уплотнительной набивки, а за счет "обвивания" набивки вокруг штока при ее взаимодействии с конической поверхностью камеры.

Однако гарантированное обжатие штока может произойти по длине только одного витка спирали. В упомянутом аналоге спираль изготовлена набором из материалов с разной твердостью, начиная от металла и заканчивая сальниковой набивкой. В этой конструкции можно на какое-то время достичь распределения контактного давления по большему числу витков (контактное давление между штоком и спиралью, между витками спирали, между спиралью и стенкой камеры, которое и определяет герметичность конструкции). Тем не менее, при работе происходит вынос, прежде всего, сальниковой набивки. Витки из металла в этом случае "зависают" в конической камере, расклинивая стенку камеры и шток, т.е. контактное давление между витками из металла и сальниковой набивки падает и становится возможной протечка уплотняемой среды по винтовой линии расположения сальниковой набивки.

Кроме этого, при износе уплотнительной набивки ее необходимо менять на новую, что обуславливает определенную трудность в обслуживании.

Задачей изобретения является повышение надежности и долговечности уплотнения и упрощение обслуживания.

При решении поставленных задач достигается следующий технический результат:

- равномерное распределение контактного давления между штоком и спиралью, между витками спирали и между спиралью и стенкой камеры, которое обеспечивает герметичность конструкции на весь период эксплуатации;

- возможность эксплуатации уплотнения до полного физического износа, что исключает необходимость извлечения изношенной набивки.

На чертеже изображена схема предлагаемого уплотнительного устройства.

Устройство содержит корпус 1, в котором выполнена камера 2, имеющая форму цилиндра с переходом в форму эллипсоида. В камере 2 размещена уплотнительная набивка 3 и шток 4. Набивка 3 представляет собой спираль из фторопласта, между витками которой расположена пластичная набивка 5 из материала ФУМ. Наружная поверхность уплотнительных набивок 3 и 5 в сжатом состоянии повторяет часть ответной эллипсоидной поверхности камеры 2.

Набивка 3 и 5 поджимается сверху накидной гайкой 6 через нажимную втулку 7.

Устройство работает следующим образом.

Осевым усилием от нажимной втулки 7 витки спирали уплотнительных набивок 3 и 5 прижимаются друг к другу и к эллипсоидной поверхности камеры 2. Вследствие взаимодействия с эллипсоидной поверхностью камеры 2 витки спирали уплотнительных набивок 3 и 5 "обвивают" шток. Пластичная набивка 5, деформируясь, уравнивает контактное давление и герметизирует шток, а витки спирали уплотнительной набивки 3 выполняют функции силового элемента.

Изнашиваясь, витки спирали 3 перемещаются вниз по камере 2. Величина перемещения витков спирали уплотнительной набивки 3 вниз по камере 2 определяется износом витков и углом наклона боковой поверхности камеры 2 к поверхности штока 4, чем больше угол наклона, тем на равный износ меньше перемещение. Поверхность камеры 2 имеет эллипсоидный участок, т.е. ее поверхность плавно меняет угол своего наклона по отношению к поверхности штока 4 от min до max, вследствие чего на равный износ верхние витки уплотнительной набивки 3 отвечают большим перемещением, чем нижние, т.е. при общем смещении вниз верхние витки спирали уплотнительной набивки 3 "догоняют" нижние и компенсируют возможный вынос сальниковой набивки 5, обеспечивая равномерное распределение контактного давления между штоком 4 и витками спирали уплотнительной набивки 3, между витками спирали набивки 3 и между в витками спирали уплотнительной набивки 3 и стенкой камеры 2, которое обеспечивает герметичность конструкции на весь период эксплуатации.

Уплотнительные набивки 3 и 5 могут изнашиваться полностью и их остатки через зазор между штоком 4 и корпусом 1 уходят в уплотняемую полость. Т.е. для поддержки работоспособности уплотнения нет необходимости извлекать изношенное уплотнение. Достаточно только периодически добавлять набивку 3 и 5 в виде спирали цилиндрической формы.

Изобретение нашло применение в конструкциях устьевых сальников для уплотнения штоков станков-качалок на нефтяных скважинах.

Изобретение перспективно для уплотнения штоков и поршней насосов, а также и валов.