радиальное уплотнение системы овандер

Формула изобретения

1. Радиальное уплотнение, содержащее уплотнительное кольцо из нежесткого антифрикционного материала и браслетную пружину, опирающуюся на коническую поверхность уплотнительного кольца и торцовую крышку посадочной канавки в корпусной детали, отличающееся тем, что рядом с уплотнительным кольцом в посадочной канавке установлено упорное кольцо с зазорами по валу, штоку или цилиндру, уплотнительному кольцу и браслетной пружине.

2. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что упорное кольцо выполнено за одно целое с торцовой крышкой посадочной канавки.

3. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо выполнено симметричной формы с двумя коническими поверхностями на диаметре, обращенном к браслетной пружине.

4. Радиальное уплотнение по п.2, отличающееся тем, что торцовая крышка выполнена с П-образным профилем поперечного сечения и скреплена с корпусной деталью, например с помощью прессовой посадки или посадки с защелкой.

5. Радиальное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что оно помещено в кассету, состоящую из обоймы Г-образного профиля поперечного сечения и торцовой крышки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для герметизации подвижных соединений валов, штоков или цилиндров в гидропневмосмазочных системах.

Известны радиальные уплотнения, содержащие пластмассовое уплотнительное кольцо и поджимное резиновое кольцо. См., например, Справочник, Л.A.Кондакова, А.И.Голубева, В.Б.Овандера и др. Уплотнения и уплотнительная техника, М.: Машиностроение, 1984 г., стр.171, рис.4.19 г-е.

Основным недостатком таких уплотнений является высокая чувствительность к составу уплотняемых сред и их температуре, связанная с набуханием резин и их быстрым старением с ростом температуры.

Известны радиальные уплотнения, в которых поджимное резиновое кольцо заменено на стальную браслетную пружину. См. А.С. №1446403 и 1270472. Такая замена многократно повышает надежность и теплостойкость уплотнений.

Наиболее близко к заявляемой конструкции принятое за прототип радиальное уплотнение, содержащее уплотнительное кольцо из нежесткого антифрикционного материала и браслетную пружину, опирающуюся на коническую поверхность уплотнительного кольца и торцовую крышку посадочной канавки в корпусной детали. См. Справочник Л.А.Кондакова, А.И.Голубева, В.Б.Овандера и др. Уплотнения и уплотнительная техника. М.: Машиностроение, 1984 г., стр.179, рис.5.3а.

К недостаткам прототипа следует отнести:

- возможность саморазборки уплотнения с выходом из посадочной канавки уплотнительного кольца и браслетной пружины при монтаже уплотнения на вал или хранении его без опоры на вал;

- недостаточно низкая сила трения по валу, связанная с большой шириной уплотнительного кольца и невозможностью ее уменьшения из-за потери устойчивости узкого уплотнительного кольца;

- возможность повреждения вала от трения по нему браслетной пружины при полном износе уплотнительного кольца;

- значительный расход дорогостоящего антифрикционного материала на уплотнительное кольцо;

- несимметричная форма уплотнительного кольца, ведущая к возможности неправильной его ориентации в посадочной канавке при сборке;

- отсутствие предварительной подсборки деталей уплотнения до установки в корпусную деталь.

Цель изобретения - устранение перечисленных недостатков прототипа, т.е. исключение возможности саморазборки уплотнения, снижение сил трения и расхода материала на уплотнительное кольцо, предотвращение возможности повреждения вала браслетной пружиной и ошибок в ориентации кольца при сборке в посадочную канавку, обеспечение возможности предварительной подсборки деталей уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в радиальном уплотнении, содержащем уплотнительное кольцо из нежесткого антифрикционного материала и браслетную пружину, опирающуюся на коническую поверхность уплотнительного кольца и торцовую крышку посадочной канавки корпусной детали, согласно изобретению рядом с уплотнительным кольцом в посадочной канавке установлено упорное кольцо с зазорами по валу, уплотнительному кольцу и браслетной пружине; упорное кольцо может быть выполнено за одно целое с торцовой крышкой посадочной канавки; уплотнительное кольцо может быть выполнено симметричной формы с двумя коническими поверхностями на диаметре, обращенном к браслетной пружине; торцевая крышка может быть выполнена с П-образным профилем поперечного сечения и скреплена с корпусной деталью, например, с помощью прессовой посадки или посадки с защелкой; уплотнение может быть помещено в кассету, состоящую из кольца Г-образного профиля поперечного сечения и торцовой крышки.

Заявленная конструкция за счет ограничения хода браслетной пружины упорным кольцом полностью устраняет возможность самопроизвольного выхода уплотнительного кольца из посадочной канавки при монтаже и хранении, а также повреждение вала от трения по пружине при полном износе уплотнительного кольца.

Одновременно упорным кольцом ограничивается осевой ход уплотнительного кольца в посадочной канавке, что исключает возможность его выворачивания под браслетную пружину даже при малой ширине кольца. Снижение ширины уплотнительного кольца обеспечивает уменьшение силы трения и расхода материала на его изготовление.

Симметричная форма уплотнительного кольца исключает ошибки в его ориентации в посадочной канавке.

Выполнение упорного кольца за одно целое с торцовой крышкой упрощает конструкцию за счет сокращения числа деталей.

П-образная форма поперечного сечения торцовой крышки позволяет использовать для ее центровки и крепления в корпусной детали удобные в сборке методы прессовой посадки и посадки с защелкой.

Размещение уплотнения в кассете, состоящей из кольца с Г-образным профилем поперечного сечения и торцовой крышки, создает удобный для производства, контроля, хранения и потребления сборочный узел.

На фиг.1 представлена конструкция радиального уплотнения в варианте исполнения с отдельным упорным кольцом. На фиг.2 - уплотнение с упорным кольцом, выполненным за одно целое с торцовой крышкой П-образного профиля поперечного сечения и уплотнительным кольцом симметричной формы. На фиг.3 - то же, в кассетном варианте исполнения.

Уплотнение содержит уплотнительное кольцо 1 из нежесткого антифрикционного материала и браслетную пружину 2, опирающуюся на коническую поверхность 3 уплотнительного кольца и торцовую крышку 4 посадочной канавки 5 в корпусной детали 6, против которой расположен вал (шток или цилиндр) 7. При этом уплотнительное кольцо прижато к торцу 8 посадочной канавки и валу. Рядом с уплотнительным кольцом 1 установлено упорное кольцо с зазорами 10 по валу, уплотнительному кольцу и пружине. Оно может выполняться за одно целое с торцовой крышкой 4 (фиг.2). Уплотнительное кольцо может иметь симметричную форму (фиг.2) с двумя коническими поверхностями 3. Торцовая крышка 4 может выполняться П-образной формы поперечного сечения и крепиться в канавке корпусной детали с помощью прессовой посадки (фиг.2) или защелкивания ее упругого выступа 11 в ответном углублении 12 посадочной канавки 5 или дополнительной обоймы 13 Г-образного профиля поперечного сечения (фиг.3). Обойма 13 образует совместно с торцовой крышкой кассету, внутри которой размещены уплотнительное кольцо и браслетная пружина. Такая кассетная подсборка уплотнения устанавливается в канавку 5 корпусной детали и герметично фиксируется в ней за счет прессовой посадки.

Уплотнение работает следующим образом. Браслетная пружина 2, опираясь на коническую поверхность 3 уплотнительного кольца 1 и торцовую крышку 4, прижимает кольцо 1 одновременно к валу 7 и торцу 8 корпусной детали 6 или обоймы 13 с образованием герметичных стыков с этими деталями. По мере изнашивания уплотнительного кольца 1 от трения по валу 7 браслетная пружина 2 деформирует его на величину износа и сохраняет герметичный контакт с валом. Упорное кольцо 8 ограничивает упругий ход браслетной пружины 2, когда уплотнение в процессе сборки или хранения находится без опоры на вал 7, препятствуя выдавливанию уплотнительного кольца из канавки 5 и саморазборке уплотнения. При износе уплотнительного кольца 1 браслетная пружина 2 выбирает зазор 10 и упирается в упорное кольцо 8 и не может повреждать поверхность вала 7. Наличие упорного кольца рядом с уплотнительным кольцом ограничивает осевой ход уплотнительного кольца и не позволяет ему потерять исходную форму и изогнуться под браслетную пружину в процессе работы и в случае воздействия на уплотнение обратного перепада давления, стремящегося отжать уплотнительное кольцо от торца 8 корпусной детали 6. Резкий рост устойчивости уплотнительного кольца к изгибу позволяет делать его более тонкостенным и тем самым снизить силу давления уплотняемой среды, поджимающую его к валу, и, соответственно, уменьшить силу трения по валу, а также сократить расход дорогого антифрикционного материала на изготовление уплотнительного кольца.

В случае применения упорного кольца 8, отдельного от торцовой крышки 4, оно центрируется в посадочной канавке за счет контакта с валом, штоком или цилиндром под действием веса кольца. Малый вес упорного кольца не вызывает заметного его износа от трения с валом.

В случае выполнения упорного кольца за одно целое с торцовой крышкой контакт его с валом отсутствует. Однако внутренний и наружный диаметры такого упорного кольца, а также уплотнительного кольца приходится увеличивать на величину допустимых радиальных смещений и биений вала, что несколько повышает радиальный габарит уплотнения.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого уплотнения по сравнению с базовым объектом, за который принят прототип, заключается в следующем:

- устраняется возможность саморазборки уплотнения при монтаже и хранении, что упрощает операции по сборке уплотнительных узлов и позволяет хранить и транспортировать установленные в посадочной канавке или кассете уплотнения без вспомогательных оправок, имитирующих вал, шток или цилиндр;

- исключаются случаи повреждения вала от контакта с браслетной пружиной при полном износе уплотнительного кольца, что позволяет восстанавливать работоспособность уплотнения заменой уплотнительного кольца без ремонта вала;

- возможность применения узких уплотнительных колец до двух раз снижает расход дорогого антифрикционного материала и силу трения уплотнения;

- симметричная форма уплотнительного кольца упрощает сборку уплотнения за счет устранения операции предварительной ориентации колец и устраняет отказы уплотнений из-за неправильной их установки;

- П-образная форма поперечного сечения торцовой крышки снижает трудоемкость сборочных операций;

- наличие предварительной подсборки деталей уплотнения в кассете упрощает контроль качества и применение уплотнения.