кольцо уплотнительное из эластичного материала и пресс-форма для его изготовления

Формула изобретения

1. Кольцо уплотнительное из эластичного материала, отличающееся тем, что имеет сечение, у которого две противоположные стороны расположены параллельно оси кольца, а две другие - перпендикулярно ей, при этом два противолежащих по диагонали угла равны 90°, а два других скруглены, причем радиус cкругления r равен (0,1-0,5) размера стороны сечения кольца.

2. Пресс-форма для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала, содержащая пуансон и матрицу, отличающаяся тем, что формообразующие поверхности матрицы и пуансона образуют замкнутый контур в виде кольцевой полости, имеющей сечение, у которого две противоположные стороны, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и цилиндрической поверхностью матрицы расположены параллельно оси кольца, а две другие, образованные торцевой поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона, расположены перпендикулярно ей, при этом два противолежащих по диагонали угла, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и торцевой поверхностью матрицы и цилиндрической поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона, равны 90°, а два других угла, образованные цилиндрической и торцевой поверхностями пуансона и цилиндрической и торцевой поверхностями матрицы, скруглены, причем радиус скругления r равен 0,1-0,5 размера стороны сечения кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения подвижных и неподвижных соединений гидравлических и пневматических устройств.

Известны резиновые уплотнительные кольца прямоугольною сечения для гидравлических устройств с допустимыми закруглениями кромок кольца радиусом не более 0,3 мм (В.И.Анурьев Справочник конструктора-машиностроителя. Книга 2. М., Машиностроение, 1974 г., с.494-495).

Недостатком вышеуказанных колец является то, что при монтаже их нa место использования преодолеваются большие силы трения, и также имеет место скручивание кольца за счет трения его острой кромки о входную кромку цилиндра (штока), что уменьшает поверхность прилегания уплотнительного кольца, то есть возможна течь уплотняемой жидкости, а значит снижается надежность уплотнения, поэтому такие кольца применяют, преимущественно, в неподвижных соединениях, что уменьшает их область применения.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению являются кольца уплотнительные круглого сечения (ГОСТ 9833-73. Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Koнструкция и размеры).

Существенным недостатком колец круглого сечения является склонность к скручиванию при монтаже колец на место использования, что приводит к повреждению колец и потере герметичности уплотняемой поверхности за счет уменьшения полосы прилегания, а для надежного уплотнения гидравлических и пневматических устройств необходима достаточно широкая полоса прилегания уплотнительного кольца. Это достигается путем создания натяга при установке кольца в зазор между уплотняемыми поверхностями за счет деформирования (сжатия) кольца в зазоре, так как зазор меньше диаметра сечения кольца. Ширина полосы прилегания кольца круглого сечения в деформированном состоянии в зазоре примерно равна радиусу сечения кольца в недеформированном состоянии, то есть натяг кольца круглого сечения находится в пределах от 13% (для больших колец) и до 40% (для малых колец) диаметра сечения кольца согласно данным таблиц ГОСТа 9833-73.

При использовании такого кольца за счет большого трения по уплотняемой поверхности требуется большое усилие для его перемещения, что приводит к быстрому износу кольца, поэтому такие кольца применяют, преимущественно, в устройствах с возвратно-поступательным движением и меньше - в устройствах с вращательным движением.

Существенным недостатком этих колец является склонность к скручиванию под действием сил трения, ведущая к потере герметичности и повреждениям колец, возрастающая с увеличением их диаметров, а также зависящая от давления и других параметров, поэтому их целесообразно применять только при легких режимах (Справочник под ред. Голубева А.И. М., Машиностроение, 1974 г., с.160-161).

Известны пресс-формы для изготовления резиновых колец круглого сечения, содержащие пуансон и матрицу, формообразующие поверхности которых выполнены конусными под углом 45° (ГОСТ 24512-80. Пресс-формы многоместные съемные для изготовления резиновых колец круглого сечения. Конструкция и размеры).

Известны пресс-формы для изготовления резиновых колец круглого сечения, содержащие пуансон и матрицу, формообразующие поверхности которых выполнены под углом 90° (В.И.Анурьев Справочник конструктора-машиностроителя. Книга 2. М., Машиностроение, 1974 г., с.453-454). Недостатком такой пресс-формы является то, что при изготовлении колец облой, образующийся на поверхности колец в местах разъема пресс-форм, при использовании колец, препятствует достижению требуемой герметизации уплотняемой поверхности, вследствие чего уменьшается надежность уплотнения.

Задача заявляемого изобретения заключается в повышении надежности уплотнения подвижных и неподвижных соединений, расширении области использования заявляемого кольца уплотнительного из эластичного материала путем использования пресс-формы для его изготовления удобной для использования и позволяющей изготовить кольцо, не требующее дальнейшей доработки.

Технический результат от использования заявляемого кольца уплотнительного из эластичного материала заключается в увеличении ширины полосы прилегания кольца к уплотняемой поверхности и увеличении, таким образом, его герметизирующей способности за счет прессующей способности пресс-формы и ее конструкции, обеспечивающей качественное формообразование поверхности кольца уплотнительного.

Поставленная цель достигается за счет того, что кольцо уплотнительное из эластичного материала согласно изобретению имеет сечение, у которого две противоположные стороны расположены параллельно оси кольца, а две другие - перпендикулярно ей, при этом два противолежащих по диагонали угла равны 90°, а два других скруглены, причем радиус скругления r равен (0,1-0,5) размера стороны сечения кольца.

Поставленная цель достигается также за счет того, что в пресс-форме для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала, содержащей пуансон и матрицу, согласно изобретению формообразующие поверхности матрицы и пуансона образуют замкнутый контур в виде кольцевой полости, имеющей сечение, у которого две противоположные стороны, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и цилиндрической поверхностью матрицы, расположены параллельно оси кольца, а две другие, образованные торцевой поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона, расположены перпендикулярно ей, при этом два противолежащих по диагонали угла, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и торцевой поверхностью матрицы и цилиндрической поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона, равны 90°, а два других угла, образованные цилиндрической и торцевой поверхностями пуансона и цилиндрической и торцевой поверхностями матрицы, скруглены, причем радиус cкругления r равен (0,1-0,5) размера стороны сечения кольца.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен чертеж кольца уплотнительного из эластичного материала, величина радиуса cкругления r равна 0,5 размера стороны сечения кольца, разрез; на фиг.2 - чертеж пресс-формы для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала, разрез; на фиг.3 - чертеж кольца уплотнительного из эластичного материала, величина радиуса cкругления r которого равна 0,1 размера стороны сечения кольца, разрез.

Кольцо уплотнительное из эластичного материала 1 имеет сечение 2, у которого противолежащие по диагонали углы 3 и 4 равны 90°, а углы 5 и 6 скруглены радиусом r, при этом две стороны сечения - 7 и 8 расположены параллельно оси 9 кольца 1, а две других - 10 и 11 расположены перпендикулярно оси 9. Углы 3 и 4 имеют кромку 12, а точка 13 является центром сечения 2 кольца уплотнительного 1, при этом радиус скругления r равен (0,1-0,5) размера стороны сечения кольца (фиг.1, 3).

Конкретная величина радиуса скругления r подбирается экспериментально и зависит, например, от давления уплотняемой среды. При величине радиуса скругления равном, например, половине максимального размера стороны сечения кольца, т.е. 0,5 г, кольцо может быть использовано для тех же давлений, что и кольца круглого сечения (см. ГОСТ 9833-73). С увеличением давления уплотняемой среды целесообразно уменьшать величину радиуса скругления r.

Заявляемое кольцо уплотнительное используется следующим образом. Кольцо монтируют по месту уплотнения в канавку за счет несимметричного сечения 2 кольцо 1 упирается в стенку канавки cкруглением 12 кромок углов 5 и 6, возникающий при этом момент сил разворачивает кольцо 1 вокруг центра сечения 13 и кромки 12 становятся в распор между уплотнительными поверхностями, вызывая увеличение натяга с одновременным уменьшением ширины полосы прилегания.

В связи с тем, что заявляемое кольцо уплотнительное в недеформируемом состоянии имеет более широкую полосу прилегания, чем кольцо круглого сечения в таком же состоянии, то его применение способствует уменьшению первоначального натяга по сравнению с кольцом круглого сечения и, тем самым, уменьшает силу трения кольца по уплотняемой поверхности, увеличивает надежность уплотнения. Величина натяга определяется экспериментальным путем. Скругление 12 кромок углов 5 и 6 заявляемого кольца 1 (фиг.1, 3) не затрудняет его монтаж по сравнению, например, с кольцами прямоугольного сечения. Это делает заявляемое кольцо более универсальным, то есть расширяет область его применения.

Наличие диагонально расположенных скруглений 12 кромок углов 5 и 6 снижает возможность перекручивания кольца при монтаже и упрощает визуальный контроль за перекручиванием, поэтому кольца уплотнительные заявляемого сечения охватывают всю область применения колец круглого сечения, но имеют существенные преимущества при использовании их, так как заявляемые кольца обеспечивают высокую герметичность уплотняемой поверхности, т.е. являются более качественными и универсальными.

Заявляемое кольцо отличается высокой технологичностью, простотой его точного и качественного формообразования.

Пресс-форма для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала (фиг.2) содержит пуансон 1 и матрицу 2, которые образуют замкнутый контур в виде кольцевой полости 3, имеющей сечение, у которого две противоположные стороны, образованные цилиндрической поверхностью пуансона 1 и цилиндрической поверхностью матрицы 2, расположены параллельно оси кольца 9, а две другие, образованные торцевой поверхностью матрицы 2 и торцевой поверхностью пуансона 1, расположены перпендикулярно оси 9, при этом два противолежащих по диагонали угла, 5 - образованные цилиндрической поверхностью 8 пуансона 1 и торцевой поверхностью 9 матрицы 2, и угол 4 - образованный цилиндрической поверхностью 10 матрицы 2 и торцевой поверхностью 11 пуансона 1, равны 90°, а два других угла, угол 6, образованный цилиндрической 8 и торцевой 11 поверхностями пуансона 1 и цилиндрической 10 и торцевой 9 поверхностями матрицы 2, скруглены, причем радиус cкругления r равен (0,1-0,5) размера стороны сечения кольца (фиг.2).

Пресс-форма не имеет закрытых канавок в формообразующей полости, а выполнена более технологично, то есть ступенчатой формы, что позволяет выполнять пуансон и матрицу с высокой точностью, например, на универсальном оборудовании, имеющем достаточные параметры точности.

Пресс-форма работает следующим образом. Заготовка кольца из эластичного материала, например из сырой резины, укладывается на торцевую поверхность 11 пуансона 1 и закрывается матрицей 2. Замыкание формообразующей полости 3 происходит раньше жесткого упора матрицы 2 в пуансон 1, так как поверхности 8 и 10 матрицы 2 и пуансона 1 образуют пары цилиндр-поршень, поэтому в сырой резине создается большое давление, при этом небольшой излишек резины выдавливается в зазоры между поверхностями 8 и 11 пуансона 1 и поверхностями 9 и 10 матрицы 2. Чем меньше эти зазоры, тем большее давление можно создать. Это позволяет лучше спрессовать сырую резину перед вулканизацией, ликвидировать пустоты в резине, т.е. повысить качество изготавливаемых колец, применение которых способствует увеличению герметизации уплотняемых поверхностей.