Уплотнительное устройство Богатова Советский патент 1993 года по МПК F16J15/02 

Изобретение относится к уплотнитель- ной технике и может быть использовано в качестве уплотнения разъемных соединений полостей,

Цель изобретения - повышение надежности устройства в широком диапазоне температур.

На фиг.1 изображено уплотнение в сборе, продольный разрез; на фиг.2 -уплотни- тельный элемент с экспандером в разрезе; на фиг.З - сечение упругого элемента; на фиг.4 - общий вид упругого элемента.

Уплотнение состоит из уплотнительного элемента-манжеты 1, выполненный из неметаллического самосмазывающегося материала, например, из фторопласта, полиамида или поликарбоната, коэффициент линейного расширения которого больше коэффициентов линейного расширения уплотняемых поверхностей.

На торцевых поверхностях манжеты выполнен ряд уплотнительных буртов 2, Манжета установлена в канавке, образованной, соединенными неподвижными деталями 3, 4 с начальной деформацией и возможностью касания торцевыми поверхностями торцевых поверхностей канавки, с возможностью перемещения вдоль этих поверхностей.

По меньшей мере одна из торцевых поверхностей канавки выполнена наклонной с образованием сужающейся к оси уст- ройства полости и обеспечением гарантированного поджатия манжеты 1 к торцевым поверхностям (угол может быть не равен /fc).

Устройство снабжено комплектом упругих элементов 5, установленных в манжете с начальной деформацией угол yi угла yz с поджатием уплотнительных буртов 2 к торцевым поверхностям канавки, разрезным упругим кольцом 6, упирающимся в кольцевой выступ 7, выполненный на внутренней поверхности манжеты 1. Внутренняя полость манжеты 1 сообщена с уплотняемой полостью 8 через канал 9, в качестве канала могут быть использованы неплотности стыка между деталями 3, 4.

При работе устройства при низких температурах, чтобы не ослаблялось поджатие уплотнительного элемента, необходимо выполнение условия

)S-ЈiЈ.

где и - углы наклона торцевых поверхностей канавки,

D - текущий диаметр канавки,

Н - высота канавки в сечении, отстояDщем от полости на расстоянии у,

Ом - средний коэффициент линейного расширения материала манжеты в рабочем диапазоне температур;

OK - средний коэффициент линейного расширения материала уплотняемой поверхности канавки в рабочем диапазоне темпе- ратур.

При работе устройства при высоких температурах необходимо выполнение условия

15 tg (#+#) gН . а -Ок

Ом + %

0

5

0

0

5

0

5

Уплотнение работает следующим образом.

Давление рабочей среды проникает из уплотняемой полости 8 во внутреннюю полость манжеты 1 через канал 9 между деталями 3, 4, при этом герметичность устройства обеспечивается прижатием буртов 2 к торцевым поверхностям канавки, за счет начального поджатия манжеты 1 к ним упругими элементами 5 и разрезным упругим кольцом 6, а также за счет давления рабочей среды. При изменении температуры, уплотнения перемещается в гнезде за счет разности коэффициентов линейного расширения материалов манжеты и деталей 3, 4, благодаря чему его эксплуатационные характеристики сохраняются в большом ди- апазоне температур.

Устройство наиболее эффективно для герметизаций разъемов трубопроводов и других полостей, имеющих крупное поперечное сечение, т.к. при этом обеспечивается наиболее равномерное поджатие уплотнительных буртов по периметру устройства, вместе с тем оно может быть использовано и при других формах поперечного сечения, не имеющих вогнутых участков.

Формула из обретения

1. У плотнительное устройство, содержащее установленный в кольцевой канавке, образованной неподвижными уплотняемыми поверхностями, уплотнительный элемент, выполненный в виде кольца, на торцевых поверхностях которого выполнены кольцевые выступы, контактирующие с уплотняемыми поверхностями, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства в широком диапазоне температур, по меньшей мере одна из торцевых поверхностей канавки выполнена наклонной с образованием сужающейся к оси устройства полости и обеспечением гарантированного поджатия уплотнительного элемента к торцевым поверхностям, при этом уплотнительный элемент выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения большим, чем коэффициент линей- ного расширения уплотняемых поверхностей, и установлен с возможностью перемещения вдоль торцевых поверхностей.

2. Устройство по п;1, от л ичаю щее- с я тем. что в уплотнительном элементе выполнена внутренняя полость, сообщающаяся с уплотняемой полостью.

3. Устройство по п.2, отличающе е- с я тем, что оно снабжено экспандером в виде равномерно размещенных в полости уплотнительного элемента комплекта упругих элементов, контактирующих с кольцевы- ми выступами, выполненными на внутренних торцевых поверхностях уплот- нительного элемента, и поджимаемых упругим разрезным кольцом.

4. Устройство по пп.1-3, от л и ч а ю щ- е е с я тем, что, с целью повышения надежности и герметичности устройства при низ- ких температурах, торцевые поверхности канавки наклонены под углами, определяемыми из следующего соотношения

.

где и/За - углы наклона торцевых поверхностей канавки;

D - текущий диаметр канавки;

Н - высота канавки в сечении, отстоящем от оси полости на расстоянии у;

Ом -средний коэффициент линейного расширения материала манжеты в рабочем диапазоне температур;

о - средний коэффициент линейного расширения материала уплотняемой поверхности канавки в рабочем диапазоне температур.

5. Устройство по пп.1-3, от л и ч а ю щ- е е с я тем, что, с целью повышения герметичности устройства при высоких температурах торцевые поверхности канавки наклонены под углами, определяемыми из следующего соотношения:

/..-ЈтЈ-6. Устройство по пп.1-5, о т л и ч а ю щ- е е с я тем, что уплотнительный элемент выполнен из упругого самосмазывающегося материала, например, фторопласта, полиамида или поликарбоната.

Изобретение позволяет повысить надежность уплотнительного устройства при работе в области низких температур. В кольцевой канавке, образованной неподвижными уплотняемыми поверхностями 3 и 4, установлен уплотнительный элемент, выполненный в виде опорного кольца с упругими усами и установленный с возможностью радиального перемещения. Экспандер выполнен в виде равномерно размещённых в полости уплотнительного элемента комплекта упругих элементов 5, упирающихся в кольцевые выступы 7, выполненные на внутренних торцовых поверхностях уплотнительного элемента и поджимаемых упругим разрезным кольцом 6. Полость уплотнительного элемента соединена с уплотняемой полостью 8. на его торцовых поверхностях выполнены выступы, контактирующие с ними поверхности канавок выполнены коническими с образованием сужающейся к оси устройства полости. Уплотнительный элемент выполнен из материала с коэффициентом линейного расширения больше коэффициента линейного расширения уплотняемых поверхностей 3 и 4 из упругого самосмазывающегося полимерного материала. 5 з.п.ф-лы, 4 ил,