Упругоармированное уплотнение

 

Изобретение относится к уплотнениям, разделяющим зону взаимодействия различных физических сред. Упругоармированное уплотнение выполнено из упругого корпуса, связанного элементом армирования. Имеется конструктивная и размерная зависимость конструктивных признаков. Изобретение позволяет повысить надежность уплотнения за счет своей конструктивной и технологической особенности. 2 ил.

Изобретение относится к уплотнениям, разделяющим зону взаимодействия различных физических сред, относительно подвижной поверхности вала и статически замкнутого базового пространства, способствующего соосному удержанию вала относительно поворотных элементов в течение заданного периода эксплуатации.

Известен аналог-прототип FR, заявка N 2614383, кл. F 16 J 15/32, 1988 г. - [1] . Известное уплотнение выполнено из корпуса с элементом армирования, который имеет оппозитные и параллельные поверхности, а сопряжение "глухого" изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной.

Известен аналог, кн.: Г.А. Голубев и др. Контактные уплотнения вращающихся валов. М.: Машиностроение, 1978, с. 85, 65, 98, рис.74a - [2], где соответственно известны уплотнения с выполнением на их рабочей поверхности кромки наклонных рифлений криволинейной формы и проекции на основную плоскость, что способствует возврату жидкости в направлении к торцу уплотнения; уплотнения с наружной цилиндрической поверхностью, где располагаются кольцевые пазы, выполняемые для удобства запрессовки уплотнения во втулку и др. поверхности деталей; условия наклона вспомогательной кромки уплотнения и выполнения ее периметра с большим, нежели у главной кромки диаметром, размер которого предназначен для обеспечения перекрытия зазора при наработке запланированного износа главной кромки уплотнения [2].

Указанные аналоги представляют определенные достоинства известных технических решений [1, 2].

Новое конструктивное решение несет в себе более совершенные формы исполнения уплотнений, обеспечивающие прочностные, стойкостные и триботехнические преимущества, при использовании которых решаются задачи повышения долговечности и качества уплотнений.

Поставленная задача достигается тем, что упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, отличающийся тем, что в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий, а непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий, причем упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки, а внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего, при этом внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС, одновременно со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм, а внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм, при этом выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм, причем внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм, а наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o, одновременно высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм, а оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o, при этом вершина конуса выполнена со округлением 0,15 мм, а упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

На фиг. 1 изображено упругоармированное уплотнение, профильная проекция в разрезе; на фиг. 2 - вид с торца 2 на упругоармированное уплотнение, фрагмент.

Перечень цифровых обозначений, использованных в графических материалах: упругоармированное уплотнение 1; армированный торец 2; сегментные отверстия 3; кольцевой элемент армирования 4; выступ 5; поверхности 6 и 7; наклонные рифления 8; упругий выступ 9; торец 10; браслетная пружина 11.

Упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, отличающийся тем, что в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий; непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий; упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки; внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего; внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС; со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм;
внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм;
выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм;
внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм;
наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o;
высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм;
оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o;
вершина конуса выполнена со округлением 0,15 мм;
упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

Пример выполнения упругоармированного уплотнения.

Упругоармированное уплотнение 1, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной 11, выполняется таким образом, что
1. в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий;
2. непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий;
3. упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки;
4. внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего;
5. внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота составляет 8 мм, при толщине оболочки рассматриваемого профиля 1 мм и выполняемого из стали ВГ 08 ПС;
6. со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм;
7. внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена, как минимум, двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм;
8. выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм;
9. внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм;
10. наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o;
11. высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм;
12. оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o;
13. вершина конуса выполнена со скруглением 0,15 мм;
14. упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

Промышленная применимость нового технического решения заключается в апробации его при установки на шейках подшипниковых колец коленчатого вала ДВС и дизельных двигателей, испытание которых при температурах -47^oC при пробеге в 300000 км показали повышенные результаты по долговечности и надежности, что отличает предлагаемое устройство от приведенных источников [1, 2].

Экономическая целесообразность нового технического решения достигается за счет конструктивной и технологической особенности, учитывающей морозоустойчивость уплотнения, включая значительный период триботехнического износа контактных поверхностей, периоды вылежки листового вулканизата, экономию резиновой смеси за счет выполнения частей элемента армирования открытыми.

Формула изобретения

Упругоармированное уплотнение, выполненное из упругого корпуса, связанного элементом армирования, имеющего оппозитные и параллельные поверхности, причем сопряжение потайного изгиба элемента армирования совпадает с началом сегментного окна уплотнения, а граница заделки тангенциального участка элемента армирования - с внутренней стороной нерабочей зоны уплотнения, при этом граница заделки тангенциального участка элемента армирования с внутренней стороны нерабочей зоны уплотнения имеет криволинейный профиль упругой зоны, одновременно уплотнительная кромка сжата браслетной пружиной, отличающееся тем, что в упругоармированном уплотнении со стороны армированного торца выполнены глухие сегментные отверстия высотой 0,8 мм, ограниченные контурами диаметральных границ 90,2 и 94,2 мм и выполненных с расстоянием 6 мм между торцами из групп трех отверстий, а непосредственно между другими торцами сегментных отверстий упомянутое расстояние составляет 2,5 мм внутри групп глухих отверстий, причем упругоармированное уплотнение включает кольцевой элемент армирования, выполненный с зоной сечения, имеющей по максимуму шесть и три сопрягаемые между собой поверхности по контуру элемента армировки, а внутренний контур элемента армировки состоит из трех связанных между собой сопряжением профилей сечения последнего, при этом внутренний радиус необрезиненной части элемента армировки составляет 0,6 мм, а ее высота - 8 мм при толщине оболочки рассматриваемого профиля в 1 мм, выполняемого из стали ВГ 08 ПС, одновременно со стороны большего торца выполнена коническая поверхность под уклоном 4,5^o с высотой внутреннего конуса 2 мм, а внешняя поверхность резинового уплотнения ограничена как минимум двумя поверхностями, представляющими собой цилиндрическую образующую, сопрягающуюся с трехгранными выступами рифлений с шагом 2 мм, высотой 0,2 мм и радиусами вершин и впадин 0,2 мм, завершаемых цилиндрической поверхностью, переходящей в фаску с катетами сторон 0,6 мм, при этом выступ из упругого резинового материала ограничен со стороны торца трапецеидальной канавкой с неравными боковыми сторонами высотой 0,8 мм, а со стороны рабочего отверстия - конической поверхностью с углом обратной конусности 5^o и высотой 0,6 мм, причем внутренний профиль упругоармированного уплотнения выполнен в виде конуса с наклоном образующей 51^o и сопрягающейся с галтельным пояском радиусом 0,9 мм, а наклон другой оппозитно расположенной образующей конуса составляет 27^o, одновременно высотная отметка его исходного построения берет начало от поверхности торца до высоты 7,9 мм, а оппозитно расположенный конус имеет наклон образующей 42^o, при этом вершина конуса выполнена со скруглением 0,15 мм, а упомянутое основание конуса является основанием внутреннего цилиндрического контура отверстия высотой 0,3 мм, граничащего с плоским торцом шириной 3,8 мм, переходящего в тороид с радиусом 0,4 мм, сопрягающегося с несимметрично выполненной тороидной канавкой с радиусом 1,25 мм и предназначенной для установки в ней браслетной пружины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2