Уплотнительное устройство для наружного давления

 

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<SB POS="POST">K</SB>-1)], где H - координата точек профиля по глубине канавки

δ - размах тангенсоиды

H<SB POS="POST">K</SB> - суммарная глубина посадочных канавок. Профиль поперечного сечения уплотнительного элемента образован выпуклыми дугами окружностей. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5D 4 F 16 J 15/40 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

L-.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ .СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4146029/31-29 (22). 14.11.86 (46) 30.09.89. Вюл. Р 36 (71) Завод-втуз при Московском автоМобильном заводе им. И.А.Лихачева (72) В.A.Íèêîëàåâ, Н.Н.Ильин, О.В.Ванд, В.А.Тюняев и А.С.Семенов (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 511469, кл. F 16 L 19/02, 1972. (54) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ

НАРУЖНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации разъемных соединений при действии наружного по отношению к рабочей полости давления.

Изобретение относится к уплотнительной 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 повьппения 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

Целью изобретения является повышение надежности устройства в условиях вибрацион .ых и ударных нагрузок, перепадов температур и упрощение монтажа за счет повьппения герметичности и снижения допусков на сопрягаемые детали.

Внутренняя стенка кольцевой посадочной канавки под уплотнительный элемент выполнена в сечении в форме тангенсоиды. При этом ширина Ь канавки íà заданном уровне определяется из выражения Ь = К/2+агсгВ сВХ/2(4h/h -1)), где h — координата точек профиля на глубине канавки; о — размах тангенсоиды, h — суммарная глубина посадочных канавок. Профиль поперечного се- g чения уплотнительного элемента образован выпуклыми дугами окружностей.

4 ил.

С:: элемент 3, профиль которого образован выпуклыми дугами окружностей. Профиль поперечного сечения внутренней стенки посадочной канавки выполнен в форме тангенсоиды, размах которой равен величине посадочного зазора (ипи больше величины зазора в пределах допусков на изготовление деталей), а ширина Ь канавки определяется из выраженйя г Х 4h

Ь - - + arctg(tg- -(— — — 1)), 2 Ь„

:,где h — координата точек профиля по глубине канавки т ,д — размах тангенсоиды (разность между максимальной и минимальной шириной канавки);

4 = Ьу — 1 где h высота уплотнения, 20

h — суммарная глубина посадочк ных канавок.

Кривизна сечения при этом не меняется (равна R ) °

При дальнейшем приложении усилия

Q начинает меняться кривизна сечения, и при полной затяжке (4щ = О)

="а счет сил упругости элемента возникают контактные давления. на концах профиля, герметизирующие стыки.

Радиус кривизны R при этом меньше радиуса R<, За счет постепенного увеличения диаметра канавки посадочный зазор D> полностью выбирается (Ь = О) . При 35 подаче наружного давления большего, чем внутреннее (Р„> Рв„), контактные давления возрастают, что приводит к увеличению степени герметичности.

30. 40

При действии эксплуатационных на-, грузок (вибраций в диапазоне 5-5000 Гц)., выпадов температур в диайазоне -269-, 1000 С, ударных нагрузок до 1000 д монтажное крепление ослабевает и по- 45 является зазор между фланцами. В этом случае уплотнительный элемент подобно пружине отслеживает возникающий зазор между фланцами. Вследствие. того, что величина возникающего зазора много меньше величины монтажного зазора 4 а также вследствии наличия пропорциональной зависимости на контакте между монтажными нагрузками и фактической площадью контакта при упругом под-55 жиме контактные давления остаются пос тоянными, что обеспечивает высокую

1 работоспособность в течение длительного времени.

3 151150

h — суммарная глубина посадочК ных канавок.

Сборка соединения происходит следующим образом.

В начальньпr момент уплонительный элемент 1 устанавливается в посадочную канавку свободно с зазором Ь „.

Радиус кривизны сечения в этом случае равен R . .При сближении соединяемых 10 поверхностей под действием усилия затяжки Ц уплотнительный элемент 1 скользит концами профиля по внутренней стенке канавки до упора в дно канавки 2. Между фланцами при этом ос- 15 тается монтажный зазор дм

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

Плавный переход, характерный для тангенсоиды, необходим для монотонного изменения объемных напряжений

6 во всех сечениях уплотнения, так как скачкообразный . арактер 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.

B 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)

Самый существенный переход от меньшего диаметра к большему (807) осуществляется в средней части сечения по глубине канавки, когда уплотнительный элемент практически не нагружен осевым усилием.

Все это создает благоприятные ус" ловия герметизации на конечной стадии сборки.

Закон изменения ширины канавки по глубине выбран следующим образом.

В системе координат у = f(x) фор ма канавки задается выражением х у = у + arctg(— - - х ). о и о

Из геометрических соображений у = еГ о

При этом должны выполняться граничные условия;при х, = О -» у = О и

h при х = — о -+у =с .

2 2 2 . Запишем систему уравнений:

О = — — + a r c t g (-х о) д

Э

К= + arctg(— -х,), Д h

2 2п

Р хо tg 2 1 ь . d

arct. g(— а — х )

2п о 2

Отсюда

hк сГ

«ью tg tg-н-;

2п 2

Ьк

4tg ы

Получаем

Р5н

Фиг. i

«d »

4хсg —у = — — + arctg(— — — — - tg — -)

2 пк 2

Обозначая у Ъ и х = у, получим д г Р 4h.

Ъ вЂ” — + arctg(tg — -(— " — 1)).

2 2 h

1511502 Формула изобретения

Уплотнительное устройство для наружного давления, содержащее разме5 щенный в замкнутых посадочных канавках уплотнительный элемент, профиль поперечного сечения которого образован выпуклыми дугами окружностей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства в ус.ловиях вибрационных и ударных нагрузок, перепадов температур и упрощения монтажа, профиль поперечного сечения внутренней стенки канавки выполнен в ,форме тангенсоиды, а ширина Ь канавки опоепеляется из выражения ь - — - + arcag(ag (— — — 1)), Д Г d- 4h

2 2 hgg

20 где о — размах тангенсоиды, h — координата точек профиля по глубине канавки, h„ суммарная глубина посадочных канавок.

1511502

Щ/2З

Составитель А. Бельцова

Редактор Л. Веселовская Техред А. Кравчук Корректор Н, Король

Заказ 5881/39 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101