Уплотнительная манжета

О П И С А Н И Е ,ц 819466ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалнстическикРеспубликОпубликовано 07.04.81. Бюллетень13 во деиам изобретений и открытийДата опубликования описания 17.04.81(54) УП,ЛОТНИТЕ,ЛЬНАЯ МАНЖЕТА Изобретение относится к машиностроению, преимущественно комп рессорному, и может быть использовано для уплотнения полостей высокого и сверхвысокого давлений газов и жидкостей в условиях возвратно-поступательного или вращательного движения сопрягаемых деталей, в том числе с большими скоростями и удельными давлениями.Известны конструкции уплотнений 11, имеющие уплотняющий поясок не по прямой линии охватываемого периметра, а по волнистой, что увеличивает площадь контактной поверхности, но исключает компенсацию износа в процессе уплотнения. Такое уплотнение является очень жестким и поэтому очень чувствительным к перекосу осей сопрягаемых поверхностей,Известные конструкции уплотнений обусловливают работу контактирующих поверхностен вала и уплотнения в области высоких удельных давлений без обеспечения необходимых для таких условий трения скольжения смазочных слоев, что приводит к интенсивному изнашиванию деталей.Известна также уплотнительная манжета 12,в которой уплотнительный элемент образован внешними и внутренними цилиндрическими деталями, связанными мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами. Ввиду жесткости конструкции его изготавливают из эластичных материалов и поэтому он не пригоден для уплотнения высоких и сверхвысоких давлений.Целью изобретения является повышениенадежности работы.Указанная цельдостигается тем, чтона внутреннем цилиндрическом элементе и 10 мембранной перемычке выполнены чередующиеся пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхностях, причем .мембрана выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды.С целью расширения диапазона применения на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы; с целью увеличения срока службы пазы на цилиндрических поверхностях выполнены под углом к образующей; с целью обеспечения гидродинамического режима трения скоЛьжения в уплотняемом сопряжении каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осевого сечения; для уменьшения жесткости50 55 конструкции без уменьшения при этом до недопустимо малых величин толщины уплотняющей кромки пазы выполнены с изменяющейся по длине паза площадью сечения, обеспечивающей изменение периметра уплотнения и компенсацию износа; для предохранения конусной сильфонной части уплотнения от неравномерных и чрезмерных деформаций при сверхвысоких давлениях уплотняемой среды в пазах размещены усили.вающие вставки, соответствующие размеру и форме впадины; для обеспечения работы уплотнения в узлах без жидкой смазки упомянутые выше вставки выполнены из твердых или упругих материалов, обладающих смазывающими свойствами, обеспечивающих одновременное граничное трение скольжения. На фиг.представлен вариант конструкции уплотнительной манжеты; на фиг. 2 - вид в плане фиг, 1; на фиг. 3 - конструкция манжеты с ребрами и пазами рабочей части, расположенными под углом к образующей (к радиусу); на фиг. 4 - вид в плане фиг, 3; на фиг. 5 - конструкция манжеты с пазами на внешнем цилиндрическом элементе при наклоне каждого паза относительно смежной с ним плоскости осевого сечения; на фиг. 6 - вид в плане фиг. Б; на фиг.- вид по стрелке А фиг. 6; на фиг. 8 - вид по стрелке В фиг. 6; на фиг. 9 - вариант конструкции манжеты с изменяющейся вдоль образующей конуса шириной паза; на фиг. 1 О - вид в плане фиг. 9; на фиг, 11 - вариант монтажа уплотнительной манжеты в узел уплотнения.Уплотнительная манжета состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 цилиндрических уплотнительных элементов, связанных мембранной перемычкой 3 с кольцевыми гофрами. Перемычка 3 выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды. На внутреннем цилиндрическом элементе 2 выполнены чередующиеся пазы 5 и 6, открытые на торцовых и цилиндрических поверхностях,В уплотнительной манжете, изображенной на фиг. 3 и 4, пазы расположены под углом й к радиусу или по касательной к образующей уплотняемой поверхности, что позволяет обеспечить на достаточно больших скоростях гидродинамический режим трения скольжения в уплотняемом сопряжении (исключить металлический контакт деталей) за счет гидродинамического нагнетания смазочной жидкости в зону трения при вращательном движении. Пазы при необходимости могут быть прямолинейными, криволинейными и с изменяющимся по длине сечением. Кольцевой гофр 4 позволяет при меньшем радиальном габарите мембранной части уплотнения увеличить осевую деформацию этого участка уплотнения, а зна 5 1 О 15 20 25 зо 35 4 о 45 чит увеличить и компенсацию износа за счет осевой деформации.В уплотнительной манжете, изображенной на фиг. 5 - 8, пазы 5 и 6 выполнены и на внешнем цилиндрическом элементе 1. Здесь уплотнительная манжета имеет винтовое или под углом ф относительно смежной с ним плоскости осевого сечения расположение пазов 5 и 6, что обеспечивает более длительный периодический контакт рабочих поверхностей сопряжения со смазкой, уменьшая теплообразование в зоне трения и улучшая теплоотвод; делает возожным при таком расположении пазов и впадин обеспечить гидродинамический режим трения скольжения в уплотняемом сопряжении. На фиг. 9 и 10 представлен вариант манжеты с уменьшенной жесткостью за счет изменяющейся по длине паза площади сечения. Это дает возможность использовать конструкцию уплотнения и на очень малых давлениях, не уменьшая при этом до недопустимо малых величин толщину уплотняющей кромки уплотнения, Уплотняющая кромка в этом случае может иметь любую необходимую толщину за счет.того, что паз в конусной части уплотнения выходит на очень тонкий радиальный разрез, обеспечивающий изменение периметра уплотнения и компенсацию износа. Для уплотнЕния высоких и сверхвысоких давлений заявляемая конструкция элемента уплотнения может собираться в пакеты. Вариант монтажа заявляемой манжеты в узле уплотнения .представлен на фиг. 11.Для уменьшения деформаций и предохранения от разрушения конусной с пазами части уплотнения при высоких давлениях в пазы со стороны низкого давления встав.ляют вставки, соответствующие размерам и форме паза и препятствующие чрезмерной деформации. Эти вставки могут быть выполнены из твердых самосмазывающихся материалов (типа сухой смазки) и обеспечивать одновременно граничное трение скольжения в конструкциях узлов, где отсутствует жидкая смазка.Манжета может быть выполнена как из металлов для высоких и сверхвысоких давлений, так и из пластиков для средних и низких давлений,Работает манжета следующим образом.Под действием давления уплотняемой среды перемычка 3 перемещается в пределах упругих деформаций вдоль, оси, увлекая за собой внутренний элемент 2 и обеспечивая его деформацию в радиальном направлении, При этом перемычка 3 под действием уплотняемого давления и вследствие своей деформации совершает радиальные перемещения, уменьшая охватывающий периметр детали в зоне уплотняемого сопряжения. Имеющие при этом место незначительные изменения формы контактирующей поверхности819466 5ликвидируются в процессе приработки уплотнения.При необходимости иметь предварительный натяг манжету обрабатывают в сдеформированном состоянии на тот диаметр, который необходим с учетом натяга. Пазы манжеты взаимодействуют с жидкой смазкой соответственно как лопасти и полости лопастного насоса, С учетом требуемого гидро- динамического эффекта выбирают форму и размеры пазов и впадин, а также их расположение вдоль радиуса.Управляя жесткостью перемычки 3, можно регулировать контактные давления на трущихся поверхностях и поддерживать их в пределах допустимых норм даже при самых высоких уплотняемых давлениях. Манжета ввиду возможности самоустанавливаться по уплотняемой поверхности за счет имеющейся упругости способна уплотнять не только цилиндрические, но и плоские поверхности, поверхности других форм, в том числе и поверхности с большими отклонениями от формы.Манжета позволяет повысить надежность работы уплотняемого узла за счет обеспечения в условиях любых уплотняемых давлений допустимых величин контактных давлений на трущихся поверхностях уплотняемых деталей, улучшения режима смазки, в том числе путем организации гидродинамического режима трения скольжения, за счет уменьшения теплообразования в контактной зоне и улучшения теплоотвода из зоны трения с помощью гофрированной контактной поверхности.Манжета способна в значительных размерах компенсировать износ по уплотняемому периметру и таким образом увеличить долговечность работы узла уплотнения.формула изобретения1. Уплотнительная манжета, состоящая из внешнего и внутреннего цилиндрических 6уплотнительных элементов, связанных мембранной перемычкой с кольцевыми гофрами, ,отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы, на внутреннем цилиндрическом элементе и мембранной перемычке выполнены чередующиеся пазы, открытые на торцовых и цилиндрической поверхностях, причем мембрана выполнена конической с направлением вершины образующего конуса в сторону уплотняемой среды. 2. Манжета по пп. 1, отличающаяся тем, что, с целью расширения диапазона применения, на внешнем цилиндрическом элементе выполнены пазы.3. Манжета по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы, пазы на цилиндрических поверхностях выполнены под углом к образующей.4. Манжета по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что каждый паз выполнен с наклоном относительно смежной с ним плоскости осевого сечения. 5. Манжета по пп. 1 и 2, отличающаясятем, что пазы выполнены с изменяющейся по длине паза площадью сечения.6. Манжета по пп. 1 - 2, отличающаясятем, что, с целью расширения пределов применения, в пазах размещены усиливающие вставки.7. Манжета по пп, 6, отличающаяся тем,что, с целью увеличения срока службы при работе в несмазывающих средах, усиливаю- ЗО щие вставки выполнены из материалов, обладающих смазывающими свойствами. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель А. Бажа Техред А. Бойкас Тираж 1006 осударственного комитет ам изобретений и откр ва, Ж - 35, Раушская н атент, г. Ужгород, ул.Корректор Подписоеа СССРытий б., д. 4/5 Проектная