КОМБИНИРОВАННЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ШТОКА ЦИЛИНДРА Российский патент 1995 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к машиностроению, предназначено для герметизации жидких сред и может быть применено в исполнительных цилиндрах высокого давления гидравлических устройств.

Известна пылезащитная манжета из упруго-жесткого материала, на боковой к абразивной среде поверхности которой выполнена полость, образованная двумя скребковыми кромками, взаимодействующими с уплотняемыми поверхностями, и заполненная упругим элементом, упертым в боковую к абразивной среде поверхность канавки корпуса, а между упругим элементом и торцовой поверхностью полости манжеты образован зазор [1] В этой манжете скребковые кромки выполнены симметрично конусными, сужающимися в сторону, противоположную абразивной среде, с максимальным натягом в крайних к абразивной среде точках в месте взаимодействия скребковых кромок манжеты с уплотняемыми поверхностями вала и штока.

Недостатком такой манжеты является то, что в узле уплотнение осуществляется по плоскости, а это не позволяет применять ее для герметизации полостей высокого давления. Кроме того, в данной конструкции необходим упор упругого элемента в торец канавки для создания натяга на кромках и удержания упругого элемента в полости манжеты, что усложняет монтаж манжеты, а также снижает надежность ее работы из-за потери упора упругого элемента вследствие абразивного износа упругого элемента.

Известно комбинированное уплотнительное кольцо, включающее в себя эластичное кольцо круглого поперечного сечения, снабженное оболочкой из фторопластового материала с выступами и приливами, при этом ширина кольца в месте приливов максимальная [2]
Известное уплотнительное кольцо также имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что в узле герметизация поверхностей осуществлена по плоскости, что ограничивает величину давления в устройстве. Кроме того, в данной конструкции выступы охватывают эластичное кольцо, что вызывает деформацию оболочки при разъеме пресс-формы после формообразования внутренней полости оболочки, усложняет конструкцию пресс-формы, а также не позволяет изготавливать оболочку из достаточно твердых материалов, использование которых необходимо для обеспечения надежной работы комбинированного кольца в устройствах высокого давления.

Цель изобретения повышение надежности комбинированного уплотнительного элемента при работе в узлах высокого давления путем обеспечения повышенных удельных давлений на уплотняемых поверхностях, а также улучшение формообразования внутренней полости оболочки.

Указанная цель достигается тем, что в комбинированном уплотнительном элементе штока цилиндра, включающем эластичное кольцо круглого поперечного сечения, охваченное незамкнутой оболочкой с приливами, смещенными от оси симметрии эластичного кольца в сторону открытого конца оболочки, при этом ширина оболочки в месте приливов максимальная, приливы снабжены рабочими кромками, а полость оболочки ограничена цилиндрическими поверхностями, сопряженными между собой дугой с радиусом, равным радиусу эластичного кольца, причем оболочка выполнена из эластичного материала.

На фиг. 1 изображен комбинированный уплотнительный элемент штока цилиндра; на фиг.2 комбинированный уплотнительный элемент штока цилиндра, смонтированный в узле.

Комбинированный уплотнительный элемент штока цилиндра имеет эластичное кольцо 1 круглого поперечного сечения, которое охвачено незамкнутой оболочкой 2. Последняя выполнена с приливами 3, смещенными от оси ОО₁ симметрии кольца 1 в сторону открытого конца оболочки 2, и имеет в месте приливов 3 максимальную ширину Н. Приливы 3 снабжены рабочими кромками 4, а полость оболочки 2 ограничена цилиндрическими поверхностями 5, сопряженными между собой дугой 6 с радиусом R, который равен радиусу R₁ эластичного кольца 1. Закрытый торец оболочки 2 имеет развитый опорный массив 7. Оболочка 2 выполнена из эластичного материала, например из полиуретана. Уплотнительный элемент установлен на штоке 8 и в цилиндре 9 с натягом и зафиксирован на штоке 8 разрезным пружинным кольцом 10, расположенным в канавке штока 8. Для взаимной центровки штока 8 и цилиндра 9 на шток 8 установлена втулка 11. Между ней и оболочкой 2 могут быть установлены поддерживающие кольца 12. При этом оболочка 2 открытым торцом ориентирована в сторону уплотняемой среды 13. Поскольку рабочие кромки 4, расположенные на приливах 3, смещены от оси 00₁ симметрии кольца 1, усилия при деформации оболочки, действующие на кромки 4, вызывают сужение внутренней полости оболочки, одновременно деформируя эластичное кольцо 1 и прижимая его к торцовой поверхности полости. Нагрузка на уплотняемые поверхности штока 8 и цилиндра 9 от упругого сжатия кольца 1 действует через рабочие кромки 4, обеспечивая заданную эластичность комбинированного уплотнительного элемента и высокие удельные давления на уплотняемых поверхностях, что позволяет исключить выдавливание уплотняемой среды из полости цилиндра при возрастании давления. Упругость эластичного кольца 1 выше упругости оболочки 2, вследствие чего открытый торец оболочки охватывает кольцо 1 и расстояние между приливами оболочки становится меньше сечения деформированного кольца, что предотвращает его выдавливание из оболочки 2 при монтаже комбинированного элемента в цилиндр 9. В узле эластичное кольцо не может быть выдавлено, так как на него воздействует давление уплотняемой среды.

Выполнение внутренней полости оболочки по изобретению позволяет изготавливать оболочку в простой по конструкции пресс-форме, состоящей только из двух матриц. Разъем такой пресс-формы не вызывает деформации оболочки после формования, а линия разъема находится за пределами рабочих кромок 6. Это обстоятельство способствует качественному формообразованию рабочих кромок в пресс-форме и исключает их повреждение при удалении облоя, всегда выдавливаемого по линии разъема пресс-формы.

В результате качественного формования оболочки и герметизации среды рабочими кромками обеспечивается высокая уплотняющая способность комбинированного уплотнительного элемента при использовании в гидравлических устройствах высокого давления. Кроме того, такая форма оболочки позволяет изготавливать ее из более твердых, чем обычно, материалов, что дополнительно способствует повышению износостойкости и уплотняющей способности комбинированного элемента.

Сущность изобретения: эластичное кольцо круглого поперечного сечения охвачено незамкнутой оболочкой с приливами, смешенными от оси симметрии эластичного кольца в сторону открытого конца оболочки. Ширина оболочки в месте приливов максимальная. Приливы снабжены рабочими кромками. Полость оболочки ограничена цилиндрическими поверхностями, сопряженными между собой дугой с радиусом, равным радиусу кольца. Оболочка выполнена из эластичного материала. 2 ил.

КОМБИНИРОВАННЫЙ УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ШТОКА ЦИЛИНДРА, включающий эластичное кольцо круглого поперечного сечения, охваченное незамкнутой оболочкой с приливами, смещенными от оси симметрии эластичного кольца в сторону открытого конца оболочки, при этом ширина оболочки в месте приливов максимальная, отличающийся тем, что приливы снабжены рабочими кромками, а полость оболочки ограничена цилиндрическими поверхностями, сопряженными между собой дугой радиусом, равным радиусу эластичного кольца, причем оболочка выполнена из эластичного материала.