Уплотнитель разъемного соединения Советский патент 1987 года по МПК F16J15/12 

Изобретение относится к уплотни- тельной технике при низких температурах.

Целью изобретения является улучшение герметизирующей способности уплотнителей при низких температурах за счет перераспределения напряжений в покрытии.

На фиг, 1 изображено металлическое кольцо, покрытое резиной с двумя кольцевыми выступами; на фиг, 2 - уплотнительный узел в сборе; на фиг, 3 - металлическое кольцо, покрытое резиной с пятью кольцевыми выступами ,

На наружной поверхности металлического кольца 1 выполнено два кольцевых выступа 2, Наружная поверхность металлического кольца 1 покрыта резиновым покрытием 3 так, что кольцевые выступы оказываются внутри резинового покрытия. Наружная поверхность резинового покрытия является цилиндрической. Уплотнитель запрессован в уплотняемые детали 4 и 5 так что резиновое покрытие 3 сжато между наружной поверхностью металлического кольца 1 и цилиндрической поверхностью расточки 6 уплотняемых деталей. Фаски 7 служат для облегчения монтажа уплотнительного узла. Если уплотняемые детали изготовлены из алюминиевого сплава с коэффициентом линейного расширения о, , то металлическое кольцо может быть изготовлено из стали, титанового сплава, инвара, ковара или другого материала козффициент линейного расширения o(i которого меньше oi, Если уплотняемые детали изготовлены из стали, то металлическое кольцо должно быть изготовлено из инвара. Толщина резинового покрытия должна быть выбрана с учетом соотношения

/i oi-t- z)

где oij - коэффициент линейного расширения резины;

D - диаметр металлического кольца.

Предпочтительно выбирать уменьшенную толщину из соотношения

ri )D - 3ci,

Примером исполнения уплотнительного узла является уплотнение деталей из алюминиевого сплава с коэффици5

ентом линейного расширения о 24 х 10 Т./К, где металлическое кольцо уплотнителя изготовлено из углеродистой стали с , а покрытие выполнено из резины на основе фторкаучука с 180- 10 I/K, Диаметр металлического лсольца D 45,4 мм, толщина резинового покрытия / 0,3 мм.

При сборке уплотнительного узла резиновое покрытие сжимается в радиальном направлении между уплотняемыми деталями и металлическим кольцом. Наибольшее поджатие это покрытие 5 претерпевает над кольцевыми выступами. Так как резина свободно деформируется в области концентратора напряжений (кольцевого выступа), здесь достигается деформация резины до 50- 0 60%, а поджатого резинового покрытия может быть получена до 0,2-0,3 мм (с учетом предельных отклонений размеров сопряженных элементов уплотнительного узла) вместо О „5-0,6 мм для прототипа.

При проведении давления рабочей среды выше температуры стеклования резины (для резины на основе фтор- каучука при температуре выше 290 К) контактное давление между резиновым, покрытием и уплотняемыми деталями возрастает, так как эластичная резина в этих условиях ведет себя практически как жидкость. Влияние кольцевых .5 выступов на работоспособность уплотнительного узла при этом несущественно.

При понижении температуры ниже температуры стеклования резины модуль 0 упругости резины возрастает до 5- 8 ГПа, коэффициент Пуассона падает от 0,5 до 0,37-0,4, Резину уже нельзя моделировать несжимаемой жидкостью. Контактное давление при этом 45 складывается из трех составляющих: составляющей, обусловленной начальной упругой деформацией металлического кольца; составляющей, возникающей при подаче давления рабочей среды 50 (при этом уплотнительный узел моделируют многослойной трубой с жесткими слоями); температурной составляющей. Чем ниже температура, тем существеннее последняя составляющая контактно- 55 го давления. Ее величина прямо пропорциональна разности температур между температурой стеклования и данной температурой, разности коэффициентов линейного расширения уплотняемых де0

талей и металлического кольца и обратно пропорциональна коэффициенту линейного расширения резины и толщине резиновог о покрытия.

Ф о р м у л а

изобретени

Уплотнитель разъемного соединения в виде покрытого эластичным материалом металлического кольца с иным, чем у материала герметизируемых деталей, коэффициентом линейного расширения, отлич.ающийся тем, что, с целью повышения герметизирующей сйособности при низких темпера- турах, на наружной поверхности металлического кольца выполнены кольце

вые выступы, а толщина эластичного покрытия сГ над вершиной выступов определяется из соотношения

где , ct2 и ci - коэффициенты линейного расширения материалов герметизируемых деталей, металлического кольца и эластичного покрытия соответственно;

D

диаметр металлического кольца.

Изобретение может найти применение для герметизации разъемных соединений пневмо- и гидросистем, эксплуатируемых при низких температурах. Цель изобретения - повышение герметизирующей способности уплотнителей. Уплотнитель в виде покрытого эластичным материалом металлического кольца выполнен с кольцевыми выступами на наружной поверхности металлического кольца. Благодаря введению кольцевых выступов, позволяющих достигнуть снижения толщины резинового покрытия, повьтена герметизирующая способность уплотнителя. Толщина резинового покрытия над вер- щинами кольцевых выступов определяется из соотношения с/ (), где ( коэффициенты линейного расщирения материалов герметизируемых деталей, кольца и покрытия; D - диаметр кольца. Благодаря наличию кольцевых выступов резиновое покрытие закреплено на металлическом кольце без использования клея. Это упрощает технологию изготовления уплотнителя. 3 ил. i (Л

Ll

Фиг.

Риг.г

Фаг.З