Уплотнительное устройство для наружного давления Советский патент 1989 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотни- тельной технике и может быть использовано для герметизации соединений при действии наружного по отношению к рабочей полости давления.

Целью изобретения является повышение надежности устройства в условиях вибрационных и ударных нагрузок, переходов температур и упрощение монтажа за счет повьшения герметичности и снижения допусков на сопрягаемые детали.

На фиг. 1 представлено устройство, разрез; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1, на фиг. 3 и 4 - устройство в процессе сборки.

В канавке, образованной корпусом 1 и пробкой 2, размещен уплотнительный

элемент 3, профиль которого образован вьтуклыми дугами окружностей. Профиль поперечного сечения внутренней стенки посадочной канавки выполнен в форме тангенсоиды, размах которой равен величине посадочного зазора (или больше величины зазора в пределах допусков на| изготовление деталей), а Ш1фина b ка- ,навки определяется из вьфажения ;.

: b -f + arctgCtS-f-C- ; - t).

;где h - координата точек профиля

по глубине канавкиJ . - размах тангенсоиды (разность между максимальной и минимальной шириной канавки)J

h - суммарная глубина посадочных канавок.

Сборка соединения происходит следующим образом.

В начальный момент з плонительный элемент 1 устанавливается в посадочную канавку свободно с зазором Л,,. Радиус кривизны сечения в этом случае равен R. При сближении соединяемых поверхностей под действием усилия затяжки Q, уплотнительньй элемент 1 скользит конца ми профиля по внутрен- неп стенке канавки до упора в дно канавки 2. Между фланцами при этом остается монтажный зазор Л

4м h, К

где h.

20

25

- высота уплотнения; hj - суммарная глубина посадочных канавок.

Кривизна сечения при этом не меняется (равна R)) .

При дальнейшем приложении усилия начинает меняться кривизна сечения, и при полной затяжке (Дм 0) за счет сшт упругости элемента возникают контактные давления, на концах профиля, герметизирующие стыки. 30

Радиус кривизны R при этом меньше радиуса R.

За счет постепенного увеличения диаметра канавки посадочный зазор И полностью выбирается (uf, 0). При 35 подаче наружного давления большего, чем внутреннее (Р Рд ) , контактные давления возрастают, что приводит к увеличению степени герметичности.

.40

При действии эксплуатационных на- грузок (вибрацийв диапазоне5-5000 Гц).; вьшадов температур в диапазоне -269г , ударных нагрузок до 1000 д монтажное крепление о слабевает и по- 45 ма канавки задается вьфажением

В случае полной выборки поса го зазора монтажное усилие идет создание контактных давлений и ходуется на излишнюю деформацию нения .

Наличие вертикальных участко воляет наиболее правильно (без косов) установить уплотнительны мент в посадочной канавке еще д ложения монтажных нагрузок, соз благоприятные условия герметиза на конечном этапе сборки (посто во углов между уплотнением и ка

Самьщ существенный переход о шего диаметра к большему (80%) ществляется в средней части сеч по глубине канавки, когда уплот ный элемент практически не нагр осевым усилием..

Все это создает благоприятны ловия герметизации на конечной дии сборки.

Закон изменения ширины канав глубине выбран следующим образо

В системе координат у f(x)

ма канавки задается вьфажением

Вьшолнение внутренней стенки канавки в форме тангенсоиды с размахом, равным посадочному зазору , позволяет плавно и полностью выбрать посадочный зазор.

Плавньй переход, характерньй для тангенсоиды, необходим для монотонного изменения объемных напряжений : ( во всех сечениях уплотнения, так как скачкообразный ;1арактер изменения G может привести к нежелательным эффектам, сопровождающим импульсное нагружение. Это возможно в том случае, если угол поворота касательной к кривой в точке контакта меняется плавно. Кроме того, соединение вертикальных участков необходимо обеспечить по кратчайшему расстоянию.

В случае полной выборки посадочного зазора монтажное усилие идет на создание контактных давлений и не расходуется на излишнюю деформацию уплотнения .

Наличие вертикальных участков позволяет наиболее правильно (без перекосов) установить уплотнительный элемент в посадочной канавке еще до приложения монтажных нагрузок, создает ; благоприятные условия герметизации на конечном этапе сборки (постоянство углов между уплотнением и канавкой)

Самьщ существенный переход от меньшего диаметра к большему (80%) осуществляется в средней части сечения по глубине канавки, когда уплотнительный элемент практически не нагружен осевым усилием..

Все это создает благоприятные условия герметизации на конечной стадии сборки.

Закон изменения ширины канавки по глубине выбран следующим образом.

В системе координат у f(x) фор

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации разъемных соединений при действии наружного по отношению к рабочей полости давления. Целью изобретения является повышение надежности устройства в условиях вибрационных и ударных нагрузок, перепадов температур и упрощение монтажа за счет повышения герметичности и снижения допусков на сопрягаемые детали. Внутренняя стенка кольцевой посадочной канавки под уплотнительный элемент выполнена в сечении в форме тангенсоиды. При этом ширина B канавки на заданном уровне определяется из выражения B=δ/2+ARCTG[TGδ/2(4H/H_K-1)], где H - координата точек профиля по глубине канавки

δ - размах тангенсоиды

H_K - суммарная глубина посадочных канавок. Профиль поперечного сечения уплотнительного элемента образован выпуклыми дугами окружностей. 4 ил.

является зазор между фланцами. В этом случае уплотнительньй элемент подобно пружине отслеживает возникающий зазор между фланцами. Вследствие-того, что величина возникающего зазора много 0 меньше величины монтажного зазора м а также вследствии наличия пропорциональной зависимости на контакте между монтажными нагрузками и фактической площадью контакта -при упругом под-дз жиме контактные давления остаются пос- тоянными, что обеспечивает высокую работоспособность в течение длительного времени.

+ arctg(--- - х„).

. У Ув

Из Геометрических соображений у При этом должны вьшолняться граничсГ

- тные условия;при х

hs. при Xi, - у.

, О - у О и сГ.

2 Z

Запишем систему уравнё ний:

О

+ arctg(-X);

Г -|- + arctg(

iu -j 2n

.),

f-cr--- г

° 2

h, 2n

arctgCr- 2

f a --- в

ё 2

Ьк

tg

.L.

sL

4tg

Получаем

Г 2

л

Axtg-T-л

arctg( - tg-f-)

Обозначая у лЬ и х у, получим b ч- arctgftg-f-C J.. -1).

511502 ф

ормула изобретения Уплотнительное устройство для наружного давления, содержащее размещенный в замкнутых посадочных канавках ушютнительный элемент, профиль поперечного сечения которого образован выпуклыми дугами окружностей, о т- личающееся тем, что, с целью

Q повышения надежности устройства в ус- ;ловиях вибрационных и ударных нагрузок, перепадов температур и упрощения монтажа, профиль поперечного сечения внутренней стенки канавки выполнен в

)5 ;форме тангенсоиды, а ширина b канавки юпоепеляется из выражения

b -f arctgftg-f (- - 1)J ,

20 где

2 сГ размах тангенсоиды,

координата точек профиля по

глубине канавки ,

суммарная глубина посадочных

канавок.

ш

сриг.2

(риеЛ