УПРУГОАРМИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2001 года по МПК F16J15/32 

Изобретение относится к уплотнениям, разделяющим зону взаимодействия различных физических сред, относительно подвижной поверхности вала и статически замкнутого базового пространства, способствующего соосному удержанию вала относительно поворотных элементов в течение заданного периода эксплуатации.

Известен аналог-прототип FR, заявка N 2614383, кл. F 16 J 15/32, 1988 г. - [1] . Известное уплотнение выполнено из корпуса с элементом армирования, который имеет оппозитные и параллельные поверхности, а сопряжение "глухого" изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной.

Известен аналог, кн.: Г.А. Голубев и др. Контактные уплотнения вращающихся валов. М.: Машиностроение, 1978, с. 85, 65, 98, рис.74a - [2], где соответственно известны
уплотнения с выполнением на их рабочей поверхности кромки наклонных рифлений криволинейной формы и проекции на основную плоскость, что способствует возврату жидкости в направлении к торцу уплотнения;
уплотнения с наружной цилиндрической поверхностью, где располагаются кольцевые пазы, выполняемые для удобства запрессовки уплотнения во втулку и др. поверхности деталей;
условия наклона вспомогательной кромки уплотнения и выполнения ее периметра с большим, нежели у главной кромки диаметром, размер которого предназначен для обеспечения перекрытия зазора при наработке запланированного износа главной кромки уплотнения [2].

Указанные аналоги представляют определенные достоинства известных технических решений [1, 2].

Новое конструктивное решение несет в себе более совершенные формы исполнения уплотнений, обеспечивающие прочностные, стойкостные и триботехнические преимущества, при использовании которых решаются задачи повышения долговечности и качества уплотнений.

Поставленная задача достигается тем, что упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, отличающийся тем, что в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий, а непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий, причем упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки, а внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего, при этом внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС, одновременно со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм, а внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм, при этом выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм, причем внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм, а наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o, одновременно высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм, а оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o, при этом вершина конуса выполнена со округлением 0,15 мм, а упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

На фиг. 1 изображено упругоармированное уплотнение, профильная проекция в разрезе; на фиг. 2 - вид с торца 2 на упругоармированное уплотнение, фрагмент.

Перечень цифровых обозначений, использованных в графических материалах: упругоармированное уплотнение 1; армированный торец 2; сегментные отверстия 3; кольцевой элемент армирования 4; выступ 5; поверхности 6 и 7; наклонные рифления 8; упругий выступ 9; торец 10; браслетная пружина 11.

Упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, отличающийся тем, что
в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий;
непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий;
упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки;
внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего;
внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС;
со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм;
внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм;
выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм;
внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм;
наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o;
высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм;
оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o;
вершина конуса выполнена со округлением 0,15 мм;
упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

Пример выполнения упругоармированного уплотнения.

Упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, выполняется таким образом, что
1. в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий;
2. непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий;
3. упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки;
4. внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего;
5. внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС;
6. со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм;
7. внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм;
8. выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм;
9. внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм;
10. наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o;
11. высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм;
12. оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o;
13. вершина конуса выполнена со скруглением 0,15 мм;
14. упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

Промышленная применимость нового технического решения заключается в апробации его при установки на шейках подшипниковых колец коленчатого вала ДВС и дизельных двигателей, испытание которых при температурах -47^oC при пробеге в 300000 км показали повышенные результаты по долговечности и надежности, что отличает предлагаемое устройство от приведенных источников [1, 2].

Экономическая целесообразность нового технического решения достигается за счет конструктивной и технологической особенности, учитывающей морозоустойчивость уплотнения, включая значительный период триботехнического износа контактных поверхностей, периоды вылежки листового вулканизата, экономию резиновой смеси за счет выполнения частей элемента армирования открытыми.

Изобретение относится к уплотнениям, разделяющим зону взаимодействия различных физических сред. Упругоармированное уплотнение выполнено из упругого корпуса, связанного элементом армирования. Имеется конструктивная и размерная зависимость конструктивных признаков. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения за счет своей конструктивной и технологической особенности. 2 ил.

Упругоармированное уплотнение, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной, отличающееся тем, что в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий, а непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий, причем упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки, а внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего, при этом внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота - 8 мм при толщине оболочки рассматриваемого профиля в 1 мм, выполняемого из стали ВГ 08 ПС, одновременно со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм, а внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена как минимум двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм, при этом выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия - конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм, причем внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм, а наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o, одновременно высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм, а оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o, при этом вершина конуса выполнена со скруглением 0,15 мм, а упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.