КОЛЬЦЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2001 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в различных отраслях машиностроения для герметизации кольцевых зазоров в гидравлических и пневматических устройствах.

Известны кольцевые уплотнения различного поперечного сечения из эластичных материалов с двухслойной металлополимерной оболочкой для герметизации кольцевого зазора в подвижных соединениях с возвратно-поступательным движением [1].

Недостатком таких кольцевых уплотнений является то, что металлополимерная оболочка увеличивает жесткость, в результате чего снижается герметизирующая способность и теряется способность к самоуплотнению под воздействием рабочей среды, особенно при низких давлениях.

Кроме того, из-за высокой жесткости такие кольцевые уплотнения имеют ограниченную возможность компенсации радиального износа уплотнения и сопрягаемой с ним детали.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является кольцевое уплотнение, состоящее из эластичной основы (резины) и оболочки из прорезиненного тканого материала [2].

Однако в связи с тем, что тканые материалы практически нерастяжимы, их использование для формирования оболочки приводит к снижению упругих свойств уплотнения, плохой восстанавливаемости, большой остаточной деформации, снижению эффекта самоуплотнения и, как следствие, к снижению надежности и долговечности герметизации.

Вследствие большой разницы в деформационных характеристиках оболочки из прорезиненного тканого материала и эластичного материала основы (резины) на границе их раздела образуется концентрация напряжений, приводящих при многократных знакопеременных деформациях к расслоению и потере работоспособности. Такие же явления наблюдаются на стыках тканого материала.

Кроме того, данные кольцевые уплотнения не обладают самосмазывающей способностью, имеют большой коэффициент трения в паре со сталью, особенно в условиях работы без смазки, присущих пневматическим устройствам, что приводит к повышенному износу и снижению ресурса работы уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности кольцевого уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в кольцевом уплотнении, состоящем из эластичной основы и оболочки из волокнистого материала, пропитанного эластичным связующим, в качестве волокнистого материала для оболочки взят трикотажный материал, выполненный из крученой комбинированной пряжи, содержащей комплексную политетрафторэтиленовую нить линейной плотности 30-50 текс в сочетании с хлопчатобумажной, углеродной, стеклянной или синтетической комплексной нитью с линейной плотностью 30-50 текс и имеющей от 1 до 6 сложений.

В зависимости от типа подвижного соединения толщина формируемой оболочки берется на 30-40% больше величины уплотняемого зазора.

При необходимости оболочка может быть сформирована только на поверхности уплотнения, контактирующей с уплотняемой деталью.

Для снижения трения внешний слой оболочки дополнительно содержит твердые смазки, например графит, в количестве 4-10 мас.%.

Для снижения трения оболочка может быть сформирована из трикотажного материала, выполненного двухслойным, причем рабочий слой содержит преимущественно политетрафторэтиленовые нити, а изнаночный слой содержит преимущественно хлопчатобумажные, углеродные, стеклянные или комплексные синтетические нити.

Деформационные характеристики трикотажных материалов близки к деформационным характеристикам эластичной основы кольцевого уплотнения. Поэтому применение для формирования оболочки кольцевого уплотнения высокоэластичного трикотажного материала позволяет сохранить высокие упругие свойства основы и, как следствие, повысить надежность и долговечность герметизации.

Высокоэластические свойства трикотажного материала и возможность его изготовления с оптимальным расположением волокон по отношению к силам трения позволяют избежать концентрации напряжений на границе раздела оболочка - эластичная основа, исключив возможность расслоения и повысив износостойкость контактирующих поверхностей.

Выбранное экспериментально соотношение и состав пряжи, используемой для изготовления трикотажного материала, оптимальным образом обеспечивают наилучшие эксплуатационные свойства кольцевых уплотнений. Присутствие политетрафторэтиленовых нитей позволяет получить низкий коэффициент трения, а присутствие углеродных, стеклянных или синтетических нитей, например аримидных нитей, позволяет обеспечить высокую прочность, износостойкость и устойчивость к выдавливанию, что повышает надежность и долговечность уплотнений и расширяет их эксплуатационные возможности.

Изменение линейной плотности нитей в сторону увеличения или увеличение числа сложений приводит к получению оболочки с более грубой структурой, что ведет к снижению герметизирующей способности уплотнений. Уменьшение линейной плотности нитей приводит к снижению прочностных свойств уплотнений.

Изменение соотношения политетрафторэтиленовых нитей к хлопчатобумажным, углеродным, стеклянным или синтетическим нитям в сторону увеличения содержания политетрафторэтиленовых нитей приводит к снижению адгезии между эластичной основой и оболочкой, а уменьшение количества политетрафторэтиленовых нитей приводит к росту коэффициента трения.

Введение в оболочку твердых смазок, а также применение для формирования оболочки двухслойного трикотажного материала, у которого рабочий слой содержит преимущественно политетрафторэтиленовые нити, а изнаночный слой содержит преимущественно хлопчатобумажные, углеродные, стеклянные или синтетические нити, позволяют придать уплотнениям самосмазывающиеся свойства и использовать их в пневматических устройствах в условиях работы без смазки.

Для предупреждения выдавливания уплотнения в уплотняемый зазор толщина формируемой оболочки берется на 30-40% больше величины уплотняемого зазора.

На фиг. 1, 2 и 3 показаны различные поперечные сечения кольцевых уплотнений. На фиг. 4 показано кольцевое уплотнение V- образного поперечного сечения с оболочкой, сформированной только на внутренней уплотняющей кромке.

Кольцевое уплотнение содержит эластичную основу 1 и оболочку 2, выполненную из трикотажного материала, пропитанного эластичным связующим.

Таким образом, предлагаемые кольцевые уплотнения различного поперечного сечения, содержащие эластичную основу и оболочку из трикотажного материала, пропитанного эластичным связующим, позволяют повысить надежность и долговечность герметизации, а также обеспечить работоспособность пневматических устройств с работой уплотнительных элементов в условиях трения без смазки в широком диапазоне эксплуатационных параметров.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 1597490, кл. F 16 J 15/32, 1990.

2. Кондаков Л.А. Уплотнения гидравлических систем. М., Машиностроение, 1972, с. 19, рис. 7.

Изобретение предназначено для герметизации кольцевого зазора в подвижных соединениях с возвратно-поступательным движением в гидравлических и пневматических системах. Уплотнение содержит эластичную основу и оболочку из трикотажного материала, выполненного из крученой комбинированной пряжи, содержащей комплексную политетрафторэтиленовую нить линейной плотности 30 - 50 текс в сочетании с хлопчатобумажной, углеродной, стеклянной или синтетической комплексной нитью с линейной плотностью 30 - 50 текс и имеющей 1 - 6 сложений. Толщина оболочки на 30 - 40% больше величины уплотняемого зазора. Оболочка может быть сформирована только на части уплотнения, контактирующей с уплотняемой деталью. Оболочка дополнительно содержит твердые смазки, например графит, в количестве 4 - 10 мас.%. Оболочка сформирована из трикотажного материала, выполненного двухслойным, причем рабочий слой содержит преимущественно политетрафторэтиленовые нити, а изнаночный слой содержит преимущественно хлопчатобумажные, углеродные, стеклянные или синтетические нити. Изобретение повышает надежность уплотнения. 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Кольцевое уплотнение произвольного поперечного сечения из эластичной основы и оболочки из волокнистого материала, пропитанного эластичным связующим для герметизации кольцевого зазора в подвижных соединениях с возвратно-поступательным движением, отличающееся тем, что в качестве волокнистого материала для оболочки взят трикотажный материал, выполненный из крученой комбинированной пряжи, содержащей комплексную политетрафторэтиленовую нить линейной плотности 30-50 текс в сочетании с хлопчатобумажной, углеродной, стеклянной или синтетической комплексной нитью с линейной плотностью 30-50 текс и имеющей 1-6 сложений. 2. Кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что толщина оболочки на 30-40% больше величины уплотняемого зазора. 3. Кольцевое уплотнение по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оболочка сформирована только на поверхности уплотнения, контактирующей с уплотняемой деталью. 4. Кольцевое уплотнение по пп.1 - 3, отличающееся тем, что внешний слой оболочки дополнительно содержит твердые смазки, например графит, в количестве 4-10 мас.%. 5. Кольцевое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что трикотажный материал выполнен двухслойным, причем рабочий слой содержит преимущественно политетрафторэтиленовые нити, а изнаночный слой содержит преимущественно хлопчатобумажные, углеродные, стеклянные или комплексные синтетические нити.