СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ТИПА ВТУЛКА-СТЕРЖЕНЬ Российский патент 1995 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения валов редукторов, поршней в цилиндрах, соединениях труб и т. д.

Известен способ уплотнения элементов типа втулка-стержень с применением гибкого кольца, устанавливаемого между внутренней поверхностью втулки и наружной поверхностью стержня. Уплотнительное кольцо сначала устанавливают между буртами втулки, а потом надвигают на стержень (Комиссар А.Г. Уплотнительные устройства опор качения. М. Машиностроение, 1980, с.62, рис.45а).

Такой способ не обеспечивает получение достаточно надежного уплотнения. Объясняется это тем, что при осуществлении способа гибкое кольцо испытывает значительные деформации при противоположно напpавленных осевых нагрузках от внутренней боковой поверхности втулки и наружной боковой поверхности стержня (чем более надежное требуется получить уплотнение, тем большие деформации испытывает гибкое кольцо). Это вызывает преждевременный износ кольца, его повреждение и снижает герметичность соединения.

Другим недостатком способа является его недостаточная универсальность. Объясняется это требованием относительно высокой точности размеров посадочных поверхностей наружной поверхности стержня и внутренней поверхности втулки, допуск которых колеблется от 0,1 до 3 мм. Это приводит к необходимости иметь втулки разных типоразмеров (для каждого диаметра стержня своя втулка).

Известен также способ уплотнения путем подачи гибкого элемента через сквозной канал в стенке втулки и навивку его по винтовой линии на стержень при относительном вращении стержня и втулки (авт.св. СССР N 1182222, кл. F 16 J 15/18, 1984).

Недостатком способа является необходимость доуплотнения полученного навивкой уплотнения, так как гибкий элемент растягивается в зазоре между втулкой и стержнем в продольном направлении и для получения необходимого натяга его сжимают прижимной деталью.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности уплотнения и универсальности способа.

Технический результат достигается тем, что по способу, включающему подачу гибкого элемента через сквозной канал в стенке втулки и навивку его на стержень при относительном вращении стержней и втулки, навивку гибкого элемента осуществляют с последовательным наложением образуемых на стержне витков друг на друга.

На фиг. 1 показано исходное положение деталей уплотнительного узла; на фиг. 2 уплотнение в разрезе; на фиг.3 уплотнение поршня; на фиг.4 использование способа при уплотнении стыка труб одного диаметра; на фиг.5 то же, при разных диаметрах труб; на фиг.6 уплотнение редуктора в разрезе; на фиг.7 уплотнение в разрезе в момент подачи гибкого элемента через сквозной дугообразный канал в изогнутом по ширине положении; на фиг.8 то же, при различных формах канала; на фиг.9 уплотнение в разрезе в процессе распрямления гибкого элемента при навивке на стержень путем внешнего воздействия; на фиг.10 то же, путем выполнения насечек на внутренней поверхности втулки; на фиг.11 то же, при распрямлении гибкого элемента при помощи дискретной насечки.

Способ уплотнения элементов типа втулка 1 стержень 2 с приложением гибкого кольца 3, устанавливаемого между внутренней поверхностью втулки 1 и наружной поверхностью стержня 2, заключается в том, что гибкое кольцо 3 устанавливают навивкой гибкого элемента 4 на наружную поверхность стержня 2 путем подачи этого элемента через сквозной канал 5 в стенке втулки 1 при относительном вращении стержня 2 и втулки 1 вокруг их оси. При этом подачу гибкого элемента 4 через сквозной канал 5 можно осуществить в изогнутом по его ширине l положении с последующим распрямлением при навивке на стержень 2.

Для вращения стержня 2 и втулки 1 могут применяться разводные ключи или предусматриваться специальные устройства, например рычаги и др.

Перед началом относительного вращения стержня 2 и втулки 1 конец 6 закрепляют на стержне 2. При уплотнении неподвижных относительно друг друга стержня 2 и втулки 1 закрепление может быть осуществлено при помощи клея, изоленты, винта 7 или другим известным способом. Такой же способ закрепления конца 6 гибкого элемента 4 может быть осуществлен при создании уплотнения между подвижными относительно друг друга в осевом направлении упомянутыми элементами, например при создании уплотнения между поршнем 8 и цилиндром 9.

При образовании уплотнения между вращающимися относительно друг друга во время эксплуатации стержнем 2 и втулкой 1 закрепление конца 6 осуществляют временно только в процессе навивки гибкого элемента 4. Эта операция может быть осуществлена различными способами, например созданием непрочного клеевого соединения, которое при вращении стержня 2 в направлении навивки в определенный момент (когда силы сопротивления вращения превысят прочность того соединения) нарушается. Другим вариантом может быть временное защемление конца 6 планкой с последующим ее удалением в осевом направлении через щель между втулкой 1 и стержнем 2.

После закрепления конца 6 начинают вращать стержень 2 и втулку 1 относительно друг друга. Это продолжают до тех пор, пока не начнется заклинивание образованного гибким элементом 4 гибкого кольца 3 между внутренней поверхностью втулки 1 и наружной поверхностью стержня 2. При заклинивании витки (слои) гибкого элемента 4 начинают сжиматься в радиальном направлении и раздаваться в осевом с перекрытием канала 5, создавая надежное уплотнение между втулкой 1 и стержнем 2. При этом усилие прижатия к названным элементам может регулироваться в широких пределах путем относительного вращения втулки 1 и стержня 2.

При уплотнении стыка труб 10 и 11, имеющих разные диаметры, или уплотнении вала 12 редуктора 13 возникает необходимость перекрытия канала 5 гибким элементом 4. Такое перекрытие можно осуществлять путем деформации гибкого кольца 3 в осевом направлении при его радиальном сжатии. Наиболее эффективен другой прием, заключающийся в том, что канал 5 в осевом направлении делают меньше ширины l гибкого элемента 4, выполняя его круглым, в виде дуги ломанной линии или другой конфигурации.

При подаче в такой канал гибкого элемента 4 последний сгибают по ширине до величины, при которой он свободно проходит в канал 5. Во время навивки на стержень 2 гибкий элемент 4 распрямляется. Однако в конечной фазе навивки при соприкосновении с внутренней поверхностью втулки 1 распрямление может затрудняться и его осуществляют принудительно, используя ширитель 14 или насечки 15, которые могут быть выполнены на внутренней поверхности втулки 1. Движение гибкого элемента 4 относительно насечек 15 или ширителя 14 показано стрелками Б.

Нижняя часть ширителя 14 выполнена в виде двух упругих стержней 16, имеющих форму насечек (выступов) 14. Устанавливаться ширитель может как через сквозной канал 5, так и через дополнительный канал 17. При этом продольный размер дополнительного канала меньше ширины гибкого элемента 4. При введении ширителя в дополнительный канал 17 или канал 5 его нижнюю часть предварительно сжимают. Это позволяет существенно уменьшить размеры дополнительного канала 17. После завершения навивки гибкого элемента 4 на стержень 2 ширитель 14 вынимается.

Остатки гибкого элемента 4, наружный конец 18 или отрезают, или оставляют для компенсации радиального износа. В последнем случае наружный конец 18 закрепляют снаружи втулки 1, например, винтом 19.

Гибкий элемент 4 может быть выполнен не только в виде тонкой полосы, но и с круглым поперечным сечением, квадратным и другой формы. Материалом для гибкого элемента 4 могут служить ткани, резина, металлы и т.д. Кроме того, при подаче гибкого элемента 4 на стержень 2 одновременно могут подаваться различные наполнители, например пакля, смоченная краской.

Таким образом, использование данного способа позволяет исключить при установке гибкого кольца действие на него вдоль оси противоположно направленных нагрузок от стержня и втулки, а также обеспечить значительное по величине радиальное усилие поджатия гибкого кольца к уплотняемым поверхностям. Кроме того, способ позволяет применять для стержней разных диаметров втулки одного типоразмера. Все это повышает надежность уплотнения и универсальность способа.

Сущность изобретения: подают гибкий элемент через сквозной канал в стенке втулки и навивают его на стержень при относительном вращении стержня и втулки. Навивку элемента осуществляют с последовательным наложением образуемых на стержне витков друг на друга. 11 ил.

СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТА ТИПА ВТУЛКА-СТЕРЖЕНЬ, включающий подачу гибкого элемента через сквозной канал в стенке втулки и навивку его на стержень при относительном вращении стержня и втулки, отличающийся тем, что навивку гибкого элемента на стержень осуществляют с последовательным наложением образуемых на стержне витков друг на друга.