УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ КОЛЬЦО Российский патент 1998 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано для герметизации подвижных и неподвижных соединений в водоразборной арматуре, например в водоразборных кранах, смесителях, клапанах, а также в гидравлических, топливных, смазочных и пневматических устройствах других отраслей техники.

Известно уплотнительное кольцо для кранов (патент ФРГ N 3827469, кл. F 16 K 11/02, 1988).

Кольцо предназначено для кранов с керамическими запорными элементами и служит для герметизации стыка между седлом клапана, корпусом крана и керамическим диском, при этом оно имеет жесткий ограничитель деформации, не позволяющий превышать допустимое усилие прижатия керамических дисков и регулирует усилие их прижатия в зависимости от давления в системе. Кольцо расположено в запорной части крана и не может выполнять функцию уплотнения подвижного соединения шпинделя крана с корпусом (вал-отверстие).

Наиболее близкими к предлагаемому являются кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. -М.: Машиностроение, 1982, том 3, с. 174-178, табл. 6), широко используемые в санитарно-технической арматуре и других отраслях техники.

Существенными недостатками известного технического решения являются:
- недостаточный технический ресурс работы уплотнения и невысокая эффективность герметизации из-за малой поверхности контакта колец с уплотняемыми поверхностями вала и отверстия;
- нетехнологичность в изготовлении, т.к. разъем пресс-формы осуществляется по криволинейной поверхности; стыковка полуматриц требует трудоемкой, индивидуальной пригонки, тем самым ограничивается количество гнезд в пресс-форме и соответственно количество одновременно формуемых колец;
- облой материала при формовании колец образуется также на криволинейной поверхности и при его удалении нарушаются форма и размеры контактных поверхностей, что снижает надежность герметизации.

Задача изобретения:
- повышение надежности и долговечности уплотнения;
- обеспечение взаимозаменяемости с уплотнением кольцами круглого сечения того же типоразмера;
- снижение трудоемкости изготовления.

Поставленная задача достигается тем, что поперечное сечение уплотнительного кольца выполнено в виде фигуры, образованной путем скругления противоположных углов прямоугольника, у которого высота H равна диаметру поперечного сечения d круглого кольца того же типоразмера, а ширина b составляет 0,89 этого же диаметра, при этом радиус скруглений r равен половине высоты прямоугольника H, т.е. d/2.

В связи с тем что строго регламентируются размеры посадочных мест под стандартные кольца, равенство площади сечения и радиуса сопряжения предлагаемого уплотнительного кольца соответствующим параметрам стандартного кольца обеспечивает полную взаимозаменяемость предлагаемых колец со стандартными и позволяет применять их и для модернизации уплотнений в ранее выпущенных изделиях с целью увеличения их надежности и долговечности.

Такое конструктивное решение позволяет увеличить поверхность контакта уплотнительного кольца с валом и отверстием за счет образования прямолинейных участков и, таким образом, повысить надежность герметизации и долговечность уплотнения.

Указанные соотношения между параметрами поперечного сечения предлагаемого и круглого сечения колец позволяет сохранить равенство площади S их сечений, что в свою очередь дает возможность разместить их в посадочных местах круглых колец того же типоразмера.

Таким образом, обеспечивается полная взаимозаменяемость предлагаемого кольца и круглого кольца того же типоразмера и возникает возможность применения предлагаемого кольца взамен изношенного круглого для модернизации уплотнений в ранее выпущенных изделиях с целью увеличения их надежности и долговечности.

Поскольку высоты сечений H и d должны быть одинаковы для колец одного и того же типоразмера, то выравнивание площадей осуществляется за счет изменения ширины кольца b, которая находится из следующих известных геометрических соотношений.

Площадь круга (сечение круглого кольца) составляет

Площадь сечения предлагаемого кольца складывается из площадей двух секторов, равных четверти круга каждый и двух прямоугольников со сторонами r и b-r или, что то же самое, d/2 и (b-d/2)

Приравнивая правые части (1) и (2) и произведя преобразования, находим b = 1,78r = 0,89d (т.е. r = d/2).

Предлагаемая форма поперечного сечения уплотнительного кольца позволяет значительно повысить производительность труда, загрузку оборудования и резко снизить энергозатраты на изготовление колец при их высоком качестве. Это объясняется тем, что количество гнезд в пресс-форме и соответственно количество одновременно формуемых колец в десятки раз увеличивается по сравнению с пресс-формой для изготовления круглых колец, т.к. разъем пресс-формы осуществляется по стыку цилиндрической и торцевой поверхностей кольца, тем самым значительно облегчается стыковка полуматриц. Облой при формовании предлагаемых колец образуется также на стыковке цилиндрической и торцевой поверхности кольца и удаляется на вырубном штампе с количеством одновременно зачищаемых колец, равным количеству гнезд в пресс-форме. При удалении облоя форма и размеры контактных поверхностей не нарушаются, тем самым повышается надежность герметизации и долговечность изделия.

На фиг. 1 изображено уплотнительное кольцо в поперечном сечении; на фиг. 2 изображена верхняя часть вентильной головки смесителя с уплотнительными кольцами.

Кольцо в поперечном сечении (фиг. 1) представляет собой фигуру с площадью S, ограниченную взаимно перпендикулярными прямолинейными участками 2, 3 и 4, 5 и сопрягающими их дугами 6, 7 окружности радиуса r.

Прямолинейные участки 3, 5 образуют цилиндрические поверхности кольца, обеспечивающие герметизацию радиального уплотнения между валом и отверстием.

Прямолинейные участки 2, 4 образуют боковые поверхности кольца, обеспечивающие герметизацию торцевого уплотнения между двумя торцевыми поверхностями.

Криволинейные участки 6, 7 образуют сферические поверхности кольца, облегчающие монтаж колец, и обеспечивают взаимозаменяемость предлагаемых колец круглыми кольцами в части монтажа их в посадочные места стандартных уплотнений.

Расположение предлагаемых колец 1 между корпусом 8 и шпинделем 9 в вентильной головке изображено на фиг. 3.

Резиновые кольца с предлагаемой конфигурацией поперечного сечения успешно прошли испытания в составе вентильных головок смесителей и показали надежность герметизации и технический ресурс уплотнения в несколько раз выше, чем круглые кольца.

Уплотнительное кольцо предназначено для герметизации подвижных и неподвижных соединений в водоразборной арматуре, а также в гидравлических, топливочных, смазочных и пневматических устройствах. Поперечное сечение кольца выполнено в виде фигуры, образованной путем скругления противоположных углов прямоугольника, у которого высота равна диаметру поперечного сечения круглого кольца того же типоразмера. Ширина составляет 0,89 этого диаметра, при этом радиус скругления равен половине высоты прямоугольника. Изобретение повышает надежность уплотнения. 2 ил.

Уплотнительное кольцо для уплотнения подвижных и неподвижных соединений, например шпинделей, штоков, водоразборной арматуры, с внутренним диаметром, равным диаметру кольца круглого сечения соответствующего типоразмера, отличающееся тем, что поперечное сечение кольца выполнено в виде фигуры, образованной путем скругления противоположных углов прямоугольника, у которого высота равна диаметру поперечного сечения круглого кольца того же типоразмера, ширина выполнена 0,89 этого диаметра, при этом радиус скругления равен половине высоты прямоугольника.