УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ ВВОДНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК F16J15/56 

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности для уплотнения стенки изделия при вводе через нее различной формы элементов в виде стержней, и может быть использована в различных отраслях народного хозяйства.

Известно уплотнение стыка деталей, содержащее стыкуемые детали, в которых установлена кольцевая прокладка с внутренней полостью, а в выступах прокладки со стороны высокого давления по месту разъема стыкуемых деталей выполнены каналы для сообщения внутренней полости прокладки с уплотнительной средой (2). Эта конструкция не может быть использована для вводимых в уплотняемое изделие элементов, т.к. конструкция предназначена только для уплотнения неподвижных относительно друг друга деталей.

Известно устройство для ввода группы элементов (сальник групповой для кабелей, черт. 649-03.225, ОСТ5.6024-75), содержащее упругодеформированное уплотнение, размещенное между жесткими планками, средство затяжки уплотнения на уплотняемом изделии, в планках и упругодеформируемом уплотнении выполнены соосные отверстия для ввода элементов, причем диаметр отверстия в уплотнении меньше, а в планках больше диаметра элементов. Совмещение функции средства затяжки как для уплотнения сальника на изделии, так и для уплотнения вводимых элементов в сальнике делают уплотнение стационарным, а соотношение диаметров отверстий в упругодеформируемом уплотнении, планках и диаметров уплотняемых элементов делают возможным уплотнение только определенных по размеру диаметров элементов в определенном отверстии, что сужает область использования устройства.

Известно уплотнение, содержащее два коаксиально расположенных и соединенных между собой гофрированных элемента, которые образуют замкнутую герметичную полость (4). Устройство не предназначено для уплотнения отверстия при извлечении вводимого элемента, т.к. один (внутренний) из гофрированных элементов, контактирующий с вводимым элементом, образует открытое отверстие при извлечении этого элемента.

В качестве прототипа принято уплотнительное устройство (5), содержащее торообразную эластичную оболочку, заполненную наполнителем, которая помещена в обойму, соосно размещенную с окном в стенке уплотняемого изделия.

Прототипу присущи следующие недостатки. Уплотнение усложнено наличием обоймы (подшипниковой обоймы), которая предназначена для удержания торообразной эластичной оболочки на месте при работе уплотнительного устройства. Устройство лишено возможности регулирования давления наполнителя в торообразной эластичной оболочке, что сужает диапазон размеров вводимых в изделие элементов, а также область использования самого устройства. Устройство ограничено уплотнением только одного элемента и не предназначено для работы с группой вводимых в изделие элементов.

Целью изобретения является упрощение уплотнения стенки изделия и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем эластичную торообразную оболочку, заполненную наполнителем, в стенке оболочки в ее поперечнике выполнено выступающее наружу утолщение, поджимаемое средством затяжки уплотнения. В утолщении выполнена сообщенная с внутренним объемом оболочки полость, а устройство снабжено клапаном, соединяющим полость с внешней средой. Устройство выполнено с утолщением, полость в котором сообщена с внутренними объемами группы оболочек. По одну сторону от утолщения в стенке оболочки сформированы гофры.

Уплотнение стенки изделия с помощью прокладок, поджимаемых средствами уплотнения, общеизвестно, однако прокладка в виде утолщения стенки торообразной оболочки автором в исследуемых материалах не обнаружена. Такая конструкция уплотнительного вводного устройства дает возможность избежать наличия обоймы, и введение уплотняемого элемента (а затем и извлечение его из уплотняемого изделия) обеспечивается эластичной торообразной оболочкой на необходимую величину вводу элемента, как это видно из описания работы устройства. Это упрощает устройство.

Наличие полости в прокладке типа утолщения и сообщение ее с уплотнительной средой известны (2), однако разрешение уплотнительной среды в эластичной торообразной оболочке с сообщением ее объема с полостью в прокладке не известно. Наличие этого дает возможность использовать устройство для уплотнения подвижных относительно друг друга элементов, а в сочетании с клапаном, соединяющим полость с наружной средой, позволяет регулировать заполнение оболочки, что дает возможность вводить элементы различной конфигурации и само устройство использовать более широко.

Уплотнение группы вводимых элементов известно (см. черт. 649-03.225), однако наличие группы эластичных торообразных оболочек, имеющих общее развитое утолщение, полость в котором сообщена с внутренними объемами оболочек не известны, и дают возможность уплотнить группу подвижных вводимых элементов, причем размеры элементов, могут отличаться друг от друга при введении их через одну и ту же оболочку попеременно. Это расширяет функциональные возможности устройства.

Наличие гофр в стенке оболочки известно (4), однако наличие их только по одну сторону от утолщения в стенке эластичной торообразной оболочки не известно. Такая конструкция позволяет получить уплотнение отверстия при извлечении вводимого элемента, что присуще эластичной торообразной оболочке, за счет сжатия гофр (что делает уплотнение отверстия более надежным) при обеспечении выхода конца уплотняемого элемента за пределы оболочки за счет растягивания гофр, кроме того, выступание элемента за пределы оболочки в конце процесса введения можно осуществить без предварительного собирания стенки оболочки в складки.

На фиг. 1 изображен общий вид уплотнительного вводимого устройства в разрезе; на фиг. 2 - выносной элемент I на фиг. 1 (полость в утолщении); на фиг. 3 - общий вид уплотнительно вводного устройства для группы уплотняемых элементов в разрезе; на фиг. 4 - то же, с большей жесткостью стенки по одну сторону от утолщения в разрезе; на фиг. 5 - то же, с гофрами в стенке оболочки по одну сторону от утолщения в разрезе.

Уплотнительное вводное устройство содержит эластичную торообразную оболочку 1 (см. фиг. 1), заполненную наполнителем, например воздухом, в стенке которой в ее поперечнике выполнено утолщение 2, средство затяжки уплотнения, состоящего, например, из крепежа 3 и жесткой рамы 4. Устройство закреплено на уплотняемом изделии 5. Через уплотнительное вводное устройство в уплотняемое изделие 5 вводится уплотняемый элемент 6, который может быть различной переменной конфигурации в поперечном сечении.

В утолщении выполнена полость 7 (см. фиг. 2), сообщающаяся каналом 8 с внутренним объемом эластичной торообразной оболочки 1 и посредством клапана 9 - с наружной средой.

Развитое утолщение 2 (см. фиг. 3) содержит полость 7, сообщающуюся с внутренними объемами группы эластичных торообразных оболочек 1.

По одну сторону от утолщения 2 (см. фиг. 4) стенка 10 оболочки 1 выполнена большей жесткости, чем по другую на длине от четверти до трех четвертей длины оболочки, наружная стенка оболочки может быть собрана складками 11. Увеличение жесткости может быть достигнуто утолщением стенки, выполнением ее из более жесткого материала или армированием стенки.

Наиболее эффективным является армирование нитями вдоль оси оболочки, т. к. при этом возрастает продольная жесткость при прежней поперечной жесткости, что, с одной стороны, облегчает собирание другой стенки в складки, а с другой стороны, не увеличивает сопротивление смятию материала стенки при ее сжатии в центральном отверстии оболочки.

Увеличенная жесткость стенки оболочки по одну сторону от утолщения может быть выполнена также и в устройстве, имеющем в утолщении полость, сообщенную с внутренним объемом оболочки, а клапаном соединенную с наружной атмосферой (см. фиг. 2). Увеличенная жесткость стенки оболочки по одну сторону от утолщения может быть выполнена также в любой оболочке с общим развитым утолщением и полостью, сообщенной с внутренними объемами каждой оболочки (см. фиг. 3).

По одну сторону от утолщения 2 (см. фиг. 5) в стенке оболочки 1 сформированы гофры 12. Гофры могут быть сформированы в устройстве, утолщение которого содержит полость, сообщенную с внутренним объемом оболочки с одной стороны и с наружной атмосферой посредством клапана с другой, как показано на фиг. 2. Гофры могут быть сформированы в любой оболочке устройства, содержащего группу оболочек с общим развитым утолщением и полостью, сообщенной с внутренними объемами каждой оболочки, как показано на фиг. 3.

Гофры могут быть сформированы в стенке оболочки по одну сторону от утолщения, а по другую стенка оболочки может быть выполнена большей жесткостью (см. фиг. 4), чем остальная часть стенки, не занятой гофрами.

Без собирания стенки оболочки в складки обеспечение выхода вводимого в изделие 5 элемента 6 за пределы оболочки 1 осуществляется наличием гофр 12 (см. фиг. 5), сформированных в наружной стенке оболочки по одну сторону от утолщения 2.

Величина выступания вводимого элемента 6 l определяется зависимостью
l = 0,5 a (k - 1)L конструктивный размер А от стенки изделия 5 до необходимого конечного положения вводимого элемента 6 определяется зависимостью
A = [1 + a (k-1)]L, длина стенки В охватывающая вводимый элемент 6 в конце его введения в изделие 5 определяется зависимостью
В = [1 - 0,5 a (k + 1)]L, где:
а - часть длины оболочки 1, занимаемая нерастянутыми гофрами 12 в относительных единицах;
k - кратность растяжения гофр 12 в относительных единицах;
L - длина оболочки 1 с нерастянутыми гофрами 12 в единицах длины.

Исходным является необходимая длина l. Наименьшие длины А и L могут быть получены при наибольшем значении коэффициента k, который определит характеристику гофр, т.к. кратность растяжения определяет высоту и количество гофр, а также сопротивление материала растягиванию.

Высота гофр конструктивно может быть ограничена внешним диаметром устройства.

Жесткость гофр целесообразно иметь большей в продольном направлении (вдоль оси устройства), чем в поперечном, например, за счет армирования продольными нитями.

На длине В стенку оболочки целесообразно иметь наиболее эластичной, чтобы достигнуть наилучшего уплотнения при наименьшей величине В.

Устройство работает следующим образом.

В предварительно уплотненное изделие 5 обжатием утолщения 2 с помощью крепежа 3 и жесткой рамки 4 вводится уплотняемый элемент 6 через центральное отверстие в эластичной торообразной оболочке 1. Для возможности выхода конца уплотняемого элемента 6 из оболочки 1 в начале операции оболочку собирают складками 11 (см. фиг. 4), для этого материал стенки оболочки может быть выполнен из упругого материала, например, резины, или неупругого, например стенки воздухонепроницаемой поливинилхлоридной, а сама оболочка заполнена неполностью, т.е. должна быть вялой. При этом величина выступания уплотняемого элемента будет равна величине предварительного сокращения длины оболочки в результате собирания ее в складки.

Сопротивление более жесткой части стенки удерживает оболочку от перемещения при приложении усилия формования складок. По мере ввода уплотняемого элемента 6 внутренняя стенка оболочки 1 движется вместе с элементом 6 без относительного смещения (без трения), испытывая сопротивление смятию материала оболочки 1 при увлечении ее элементом 6 за собой. Таким образом, элемент 6 будет уплотнен, достигнув необходимой границы ввода при уплотненном изделии. При извлечении уплотняемого элемента 6 изделие 5 остается уплотненным либо избыточным давлением внутри оболочки 1, либо при вялой оболочке отсутствием доступа через центральное отверстие в торообразной оболочке 1 (в силу ее вялости или с помощью специального зажима, который не показан).

Преследуя цель облегчения ввода различных элементов 6 при разных их конфигурациях и величинах поперечного сечения, давление внутри оболочки 1 можно регулировать клапаном 9 (см. фиг. 2), соединяющим полость 7, сообщающуюся с внутренним объемом оболочки 1 каналом 8, с наружной средой. Одни и те же размеры ввода могут обеспечить уплотнение разных по сечению вводимых элементов.

Одновременно или в разное время группа элементов 6 вводится через оболочки 1 в уплотнительное изделие 5 (см. фиг. 3) так, как было описано выше.

При наличии гофр (см. фиг. 5) вслед за участком стенки оболочки 1, свободной от гофр 12, вместе с элементом 6 перемещается и стенка с гофрами, которые, растягиваясь, обеспечивают перемещение вводимого элемента 6 внутрь уплотняемого изделия 5, тогда как стенка оболочки 1 отрывается от элемента 6 и переходит из области центрального отверстия в торцовую, а затем и в наружную часть оболочки. Тем самым обеспечивается выступание элемента 6 за пределы оболочки 1.

По сравнению с прототипом заявляемое уплотнительное вводное устройство проще, т.к. уплотнение изделия осуществляется стационарно с помощью формируемого утолщения поджимаемого средством уплотнения, что не требует специально подготовленного ложа обоймы, как это предусмат- ривается прототипом.

По сравнению с прототипом заявляемое устройство может быть использовано более широко для ввода уплотняемых элементов в виде стержней различных размеров и конфигурации поперечного сечения, т.к. обладает возможностью регулировать давление внутри оболочки за счет различного ее заполнения с помощью клапана, соединяющего наружную среду с полостью в утолщении, которая сообщена с внутренним объемом оболочки.

По сравнению с прототипом устройство позволяет одновременно уплотнять группу вводимых элементов, т.к. утолщение содержит полость, сообщенную с внутренними объемами группы оболочек, тогда как решение по прототипу требует для каждой оболочки своего ложа.

Эти отличия, кроме указанного, позволяют расширить область использования самого устройства.

Использование: для уплотнения стенки изделия. Сущность изобретения: эластичная торообразная оболочка заполнена наполнителем и размещена в корпусе уплотняемого изделия. На наружной поверхности оболочки выполнено радиальное уплотнение, поджатое средством затяжки к корпусу. В утолщении выполнена полость, сообщенная с полостью оболочки и через клапан с внешней средой. По одну сторону от утолщения стенка оболочки выполнена с гофрами. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ ВВОДНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус уплотняемого изделия, эластичную торообразную оболочку, заполненную наполнителем и размещенную в корпусе, отличающееся тем, что на наружной поверхности оболочки выполнено радиальное утолщение, поджатое средством затяжки к корпусу уплотняемого изделия, а в утолщении выполнена полость, сообщенная с полостью оболочки и через клапан - с внешней средой. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по одну сторону от утолщения стенка торообразной оболочки выполнена с гофрами.