SU811024A1 - Манжетное уплотнение - Google Patents

Description

Изобретение относится к уплотнительной технике, а более конкретно — к уплотнениям поршней, преимущественно работающих в интервале температур от нормальной (+25°С) до криогенной (—196°С). 5

Известны различные уплотнения поршней, такие как сальниковые, лабиринтные, манжетные и другие.

Указанные уплотнения при работе в интервале температур от +25 до —196°С об- 10 ладают следующими недостатками: большие сдвиговые усилия; высокая степень негерметичности; низкая надежность функционирования при высоких давлениях.

Указанные недостатки частично устране- 15 ны в уплотнениях поршня У-об.разными манжетами с поджатием усов различными способами [1].

Известно манжетное уплотнение из пластмассы, включающее уплотнительный 20 ус и взаимодействующее с опорными элементами основание с переменным поперечным сечением [2].

Основным недостатком описанного уплотнения является снижение степени герме- 25 тичности при низкой, например криогенной, температуре из-за того, что между наружным усом манжеты и диаметром цилиндра образуется зазор вследствие более высокого коэффициента линейного расширения 30 фторопласта по сравнению с металлом, а усилия поджимающего кольца недостаточно для создания надежного уплотнения.

Целью изобретения является повышение герметичности при криогенных температурах.

Указанная цель достигается _тем, что основание манжеты выполнено в виде трапеции, меньшее основание которой обращено к оси манжеты, при этом угол сужения боковых сторон выбирается по зависимости а = arctg , где а — максимальная ширина основания, R — радиус внешней поверхности манжеты.

На фиг. 1 и 2 представлена конструкция уплотнения подвижного соединения.

Предлагаемое уплотнение подвижного соединения состоит из поршня 1, вставленного в цилиндр 2, манжеты 3, ус А которой имеет натяг по поршню 1, а основание Б выполнено в виде трапеции, сужающейся к ее оси, фланца 4.

Работа предлагаемого уплотнения подвижного соединения осуществляется следующим образом.

В полость В цилиндра 2 подается управляющее давление и, действуя на площадь цоршня 1, ограниченную усом А манжеты 3, имеющей натяг по поршню 1 при нормальной температуре, перемещает его на необходимый ход. Будучи помещенным в среду с криогенной температурой манжета сжимается по высоте и к оси и поэтому герметизация поршня 1 усом А манжеты 3 отслеживается, а основание манжеты по конусу трапеции самоуплотняется.

Для обеспечения самоуплотнения основания манжеты по конусу трапеции и исключения выхода из строя (разрыва) уплотнительного кольца угол сужения подбирается из соотношения· удлинений:

a z= arctg , (1) где а — угол сужения боковых сторон (град.);

Аосн — фактическое сужение максимальной ширины основания манжеты (мм);

AR — фактическое уменьшение максимального радиуса манжеты (мм).

Фактические сужения определяются по известной формуле:

Δ = Α·Δ/·φ, (2) где Δ — фактическое сужение (мм);

А —длиновой размер (мм);

At — разность между температурой сборки соединения и температурой его работы (град);

φ — коэффициент линейного расширения (сужения).

Подставим в (1) значения (2) с учетом фиг. 2:

где а-—максимальная ширина основания манжеты [мм];

R— радиус внешней поверхности манжеты [мм].

Окончательно а =з arctg у . (4)

Таким образом, при нормальной температуре герметичность осуществляется по усу А манжеты 3 и по основанию Б, затянутом фланцем 4 при сборке уплотнения подвижного соединения, а при криогенной температуре ус А еще с большим натягом уплотняет поршень 1; по основанию манжеты не произойдет разгерметизация в связи с выполнением его в виде трапеции, меньшее основание которой обращено коси манжеты, при этом угол сужения боковых сторон выбирается по зависимости (4).

Для проверки работоспособности уплотнения подвижного соединения было изготовлено уплотнение пары «поршень — цилиндр» диаметром 70 мм, манжетой из фторопласта — ЗМ, с максимальной шириной основания 4 мм и радиусом внешней поверхности основания 40 мм. Угол сужения основания был определен из соотношения (4);

tga= — =0,1; a = arctg 0,1 = 5°43'.

Герметичность при криогенной температуре обеспечила работоспособность подвижного соединения.

Кроме того, предлагаемое уплотнение подвижных соединений проще по конструкции и дешевле при изготовлении, так как манжета имеет один ус и не требует специальных дополнительных поджимных колец.

Claims (2)

1. В полость В цилиндра 2 подаетс  управл ющее давление и, действу  на площадь роршн  1, ограниченную усом А манжеты 3, имеющей нат г по поршню 1 при нормальной температуре, перемещает его на необходимый ход. Будучи помещенным в среду с криогенной температурой манжета сжимаетс  по высоте и к оси и поэтому герметизаци  поршн  1 усом А манлсеты 3 отслеживаетс , а основание манжеты по конусу трапеции самоуплотн етс . Дл  обеспечени  самоуплотнени  основани  манжеты до конусу трапеции н исключени  выхода из стро  (разрыва) уплотнительного кольца угол сужени  подбираетс  из соотношени удлинений: a arctg.(1) где а - угол сужени  боковых сторон ( град.); АОСН - фактическое сужение максимальной ширины основани  манжеты (мм); AR - фактическое уменьшение максимального радиуса манжеты (мм). Фактические сужени  определ ютс  по известной формуле: .,(2) где А - фактическое сужение (мм); А -длиновой размер (мм); А/ - разность между температурой сборки соединени  и температурой его работы (град); Ф - коэффициент линейного расширени  (сужени ). Подставим в (1) значени  (2) с учетом фиг. 2: а - arctg , Я-М-f где а -максимальна  ширина основани  манжеты R - радиус внешней поверхности манжеты мм. Окончательно а ; arctg Таким образом, при нормальной температуре герметичность осуществл етс  по усу А манжеты 3 и по основанию Б, зат нутом фланцем 4 при сборке уплотнени  подвижного соединени , а при криогенной температуре ус А еще с большим нат гом уплотн ет поршень 1; по основанию манжеты не произойдет разгерметизаци  в св зи с выполнением его в виде трапеции, меньшее основание которой обращено коси манжеты, при этом угол сужени  боковых сторон выбираетс  по зависимости (4). Дл  проверки работоспособности уплотнени  подвижного соединени  было изготовлено уплотнение пары «поршень - цилиндр диаметром 70 мм, манжетой из фторопласта - ЗМ, с максимальной шириной основани  4 мм и радиусом внешней поверхности основани  40 мм. Угол сужени  основани  был определен из соотношени  (4): tga - 0,1; a arctg 0,1 5°43. Герметичность при криогенной температуре обеспечила работоспособность подвижного соединени . Кроме того, предлагаемое уплотнение подвижных соединений проще по конструкции и дещевле при изготовлении, так как манжета имеет один ус и не требует специальных дополнительных поджимных колец. Формула изобретени  Манжетное уплотнение из пластмассы, включающее уплотнительный ус и взаимодействующее с опорными элементами основание с пере.менным поперечным сечением, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  герметичности при криогенных температурах , основание выполнено в виде трапеции, меньшее основание которой обращено к оси манжеты, при этом угол сужени  боковых сторон выбираетс  по зависимости а arctg , где а -максимальна  ширина основани ; - радиус внешней поверхности манжеты . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 180035, кл. F 16J 15/32, 1967.
2. 2.Патент Великобритании N° 1442090, кл. F 2 В, опубл. 1976 (прототип).