УЗЕЛ УПЛОТНЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2008 года по МПК F16J15/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в любых устройствах с использованием жидких масел.

Известен узел уплотнения, включающий кольцо из эластичного материала, устанавливаемое между двумя уплотняемыми деталями (см. Справочник конструктора-машиностроителя. Анурьев В.И. и др. М.: Машгиз, 1962 г. С.647-648).

Более близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является узел уплотнения, содержащий тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами (см. там же с.651).

К недостаткам известных уплотнительных элементов следует отнести малую надежность в работе, связанную с невозможностью компенсации изнашиваемых элементов. Это приводит к разгерметизации узла уже после непродолжительного времени работы.

В связи с этим техническим результатом изобретения является повышение надежности работы узла уплотнения.

Для достижения указанного технического результата по одному варианту в узле уплотнения, содержащем тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами, согласно изобретению уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлено пружинное разрезное кольцо, выполненное с поперечным сечением в форме незамкнутого кольца, наружный радиус которого в свободном состоянии больше внутреннего радиуса поперечного сечения уплотнительного элемента.

Этому способствует также и то, что:

- торцевые участки пружинного разрезного кольца выполнены с боковыми пазами, при этом выступ одного торца входит в боковой паз другого торца, причем выступы торцевых участков установлены с перекрытием одного относительно другого;

- стенки пружинного кольца выполнены с прорезями.

По другому варианту достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в узле уплотнения, содержащем тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами, согласно изобретению уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлены два пружинных разрезных кольца разного диаметра, взаимодействующих со стенками уплотнительного элемента, причем наружный диаметр большого разрезного кольца - D_к и внутренний диаметр меньшего разрезного кольца - d_к в свободном состоянии определяются соответственно по формуле:

D_к≥D_уэ-δ,

где: D_уэ - наружный диаметр уплотнительного элемента;

δ - толщина стенки полого уплотнительного элемента.

d_к≤d_yэ+δ,

где: d_н - внутренний диаметр уплотнительного элемента.

Достижению указанного технического результата способствует также и то, что:

- торцы пружинных разрезных колец имеют форму гребенок, зубья одного торца которых входят во впадины другого торца;

- наружная поверхность большого пружинного разрезного кольца и внутренняя поверхность меньшего пружинного разрезного кольца имеют выпуклую или плоскую форму, конгруэнтную контактирующей поверхности уплотнительного элемента.

На фиг.1 показан узел уплотнения, на фиг.2 и 3 - соответственно пружинное кольцо и уплотнительный элемент в свободном состоянии, на фиг.4 - схема соединения концевых участков пружинного кольца, на фиг.5 - узел уплотнения по другому варианту, на фиг.6 - сечение А-А на фиг.5, на фиг.7 - схема выполнения концевого участка разрезного кольца по второму варианту.

Узел уплотнения содержит тороидальный уплотнительный элемент 1 (фиг.1), размещенный между уплотняемыми элементами 2 и 3 (цапфой и обоймой), при этом цапфа 2 имеет наружный диаметр - d_ц, который больше внутреннего диаметра - d_уэ уплотнительного элемента 1 в свободном состоянии, а обойма 3 имеет внутренний диаметр - D_o, который меньше наружного диаметра - D_н уплотнительного кольца 1 тоже в свободном состоянии. Уплотнительный элемент 1 выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлено пружинное разрезное кольцо 4, выполненное с поперечным сечением в форме незамкнутого кольца, наружный радиус - r_к которого в свободном состоянии больше внутреннего радиуса - r_у поперечного сечения уплотнительного элемента 1. Торцевые участки 5 пружинного разрезного кольца 4 выполнены с боковыми пазами 6, при этом выступ 7 одного торца входит в боковой паз 6 другого торца, причем выступы 7 торцевых участков установлены с перекрытием один относительно другого, что обеспечивает контакт с уплотнительным элементом 1 по всей его внутренней поверхности. Это обеспечивает герметизацию уплотняемых поверхностей по всей окружности. Для удобства монтажа и регулирования усилия прижатия уплотнительного элемента 1 пружинным разрезным кольцом 4 к цапфе 2 и обойме 3 предусмотрен вариант выполнения стенок пружинного кольца 4 с прорезями 8.

По другому варианту узел уплотнения содержит уплотнительный элемент 1, выполненный с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлены два пружинных разрезных кольца 9 и 10 разного диаметра, взаимодействующих со стенками уплотнительного элемента 1, причем наружный диаметр - D_к большого разрезного кольца 9 и внутренний диаметр - d_к меньшего разрезного кольца 10 в свободном состоянии определяются соответственно по формуле:

D_к≥D_уэ-δ,

где: D_уэ - наружный диаметр уплотнительного элемента;

δ - толщина стенки полого уплотнительного элемента

d_к≤d_уэ+δ,

где: d_н - внутренний диаметр уплотнительного элемента.

Наружная поверхность большого пружинного разрезного кольца 9 и внутренняя поверхность меньшего пружинного разрезного кольца 10 имеют выпуклую или плоскую форму, конгруэнтную контактирующей поверхности уплотнительного элемента 1. Пружинное кольцо 9 в свободном состоянии имеет наружный диаметр - D_к по всей линии контакта больше внутреннего диаметра уплотнительного элемента 1 по той же линии контакта. А пружинное кольцо 10 в свободном состоянии имеет внутренний диаметр - d_н по всей линии контакта меньше внутреннего диаметра уплотнительного элемента 1 по той же линии контакта. При этом концевые участки пружинных колец 9 и 10 выполнены в виде гребенок, зубья 11 одного торца которых входят во впадины 12 другого торца. Такое выполнение торцевых участков пружинных колец 9 и 10 исключает их смещения один относительно другого и обеспечивает плотный контакт уплотнительного элемента 1 по всей длине окружности.

Принцип работы предложенного узла уплотнения заключается в следующем. В процессе работы уплотнительный элемент 1 постоянно подвергается пульсирующим сжимающим и разжимающим нагрузкам, способствующим уменьшению его эластичности и нарушению герметичности узла уплотнения. Кроме того, этому способствует также и то, что опорные поверхности обоймы 3 и цапфы 2 подвергаются постоянному износу. В результате этого происходит увеличение зазора между обоймой 3 и цапфой 2, а следовательно, и увеличение сжимающих и разжимающих нагрузок, действующих на уплотнительный элемент 1 и способствующих его износу. Для компенсации износа опорных поверхностей обоймы 3, цапфы 2 и уплотнительного элемента 1 в предложенной опоре предлагается использовать уплотнительный элемент 1 с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого по одному варианту размещено пружинное разрезное кольцо 4, а по другому варианту - два разрезных кольца 9 и 10 разного диаметра. При этом пружинные кольца 4, 9 и 10 оказывают на стенки уплотнительного элемента 1 постоянно действующее распирающее усилие, что удерживает уплотнительный элемент 1 в напряженном состоянии в процессе всего времени работы узла уплотнения. В результате этого открытые концевые участки уплотнительного элемента 1 и 6 постоянно прижаты с одной стороны к обойме 3, а с другой стороны к цапфе 2 и тем самым препятствуют утечке смазки как между уплотнительным элементом 1 и обоймой 3, так и между уплотнительным элементом 1 и цапфой 2.

Данное изобретение может быть применено в любых устройствах с герметизированной опорой. Оно имеет простую конструкцию и надежно в работе.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в устройствах с использованием жидких масел. Узел уплотнения содержит тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами. По одному варианту уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлены два пружинных разрезных кольца разного диаметра, взаимодействующих с его стенками. Концевые участки пружинных колец выполнены в виде гребенок, зубья одного торца которых входят в пазы другого. По другому варианту уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлено пружинное разрезное кольцо, выполненное с поперечным сечением в форме незамкнутого кольца, наружный радиус которого в свободном состоянии больше внутреннего радиуса поперечного сечения уплотнительного элемента. Изобретение повышает надежность уплотнения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Узел уплотнения, содержащий тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлено пружинное разрезное кольцо, выполненное с поперечным сечением в форме незамкнутого кольца, наружный радиус которого в свободном состоянии больше внутреннего радиуса поперечного сечения уплотнительного элемента.2. Узел уплотнения по п.1, отличающийся тем, что торцевые участки пружинного разрезного кольца выполнены с боковыми пазами, при этом выступ одного торца входит в боковой паз другого торца, причем выступы торцевых участков установлены с перекрытием одного относительно другого.3. Узел уплотнения по п.1, отличающийся тем, что стенки пружинного кольца выполнены с прорезями.4. Узел уплотнения, содержащий тороидальный уплотнительный элемент, размещенный между уплотняемыми элементами, отличающийся тем, что уплотнительный элемент выполнен с поперечным сечением в форме полукольца, в полости которого установлены два пружинных разрезных кольца разного диаметра, взаимодействующих со стенками уплотнительного элемента, причем наружный диаметр большого разрезного кольца D_к и внутренний диаметр меньшего разрезного кольца d_к в свободном состоянии определяются, соответственно, по формуле

D_к≥D_уэ-δ,

где D_уэ - наружный диаметр уплотнительного элемента;

δ - толщина стенки полого уплотнительного элемента,

d_к≤d_уэ+δ,

где d_уэ - внутренний диаметр уплотнительного элемента.