Уплотнительное устройство многократного использования

 

УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, содержащее фланцы с С образным упругим элементом, расположенным в посадочной канавке фланцев, профиль поперечного сечения которого образован дугами окружностей, а концы профиля ограничены прямолинейными участками , контактирующими со стеиками канавки, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения при одновременном обеспечении возможности многократных сборок, прямолинейные участки профиля наклонены под острыми углами не более 45 со стороны торцовой поверхности канавки к ее боковой поверхности, а со стороны боковой поверхности - навстречу ответному фланцу, при этом сумма острых углов с углом наклона профиля составляет 90°.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19} (! 1) 4(51)Р 16 J 15/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

1ю делАм изОБРетений и ОтнРытий.(21) 3489689/25-08 (22) 06.09.82 (46) 07.03.85. Бюп. № 9 (72) В.А. Николаев, В.А. Щасливый, В.А. Половцев, Н.Н. Ильин и И.M. Востриков (53) 62-762(088.8) (56) 1. Патент США № 2303114, кл. 277-214, опублик. 1942.

2. Патент ФРГ № 869453, кл. 47 f 22101, 1953. (54) (57) УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

МНОГОКРАТНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, содер-, жащее фланцы с С-образным упругим элементом, расположенным в посадочной канавке фланцев, профиль поперечного сечения которого образован дугами окружностей, а концы профиля ограничены прямолинейными участками, контактирующими со стенками канавки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности уплотнения при одновременном обеспечении возможности многократных сборок, прямолинейные участки профиля наклонены под острыми углами не более 45О со стороны торцовой поверхности канавки к ее боковой поверхности, а со стороны боковой поверхности — навстречу ответному фланцу, при этом сумма острых углов с углом наклона профиля составляет 90 .

1143913

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения при одновременном обеспечении воэможности многократных сборок.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнительном устройстве многократного использования, содержащем фланцы с С-образным упругим элементом, расположенным в посадочной канавке фланцев, профиль поперечного сечения которого образован дугами окружностей, а концы профиля ограничены прямолинейными участками, контактирующими со стенками канавки, прямолинейные участки профиля наклонены под острыми углами не более 45 со стороны торцовой поверхности канавки к ее боковой поверхности, а со стороны боковой поверхности - навстречу ответному фланцу, при этом сумма острых углов

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к элементам уплотнительной техники.

Известно уплотнительное устройство, содержащее металлический упру- 5 гий уплотнительный элемент С-образной формы Р1 3.

Недостатком известного устройства является невозможность получения высокой степени герметичности сое- 10 динения из-за неправильного выбора формы герметизирующих поверхностей (плоскость — плоскость, плоскостьтор) .

Известно также уплотнительное 15 ,устройство с С-образным уплотнительным элементом, профиль которого образован дугами окружностей, концы профиля очерчены прямолинейными участками и параллельны сторонам носа- 20 дочкой канавки (21.

Недостатком известного устройства

1 является невозможность получения высокой степени герметичности при любой величине обжатия уплотнитель- 25 ного элемента, которую он способен выдержать до потери устойчивости, так как при контактировании двух плоских поверхностей контактные давления на порядок меньше, чем при линейном контакте. Кроме того, из-за наличия радиуса в углу канавки, избежать который технически трудно, герметизация по вертикаль- ной поверхности фланца зачастую не происходит. с углом наклона профиля составляет 90

На фиг. 1 показано уплотнительное устройство до затяжки; на фиг. 2— расположение уплотнительного элемента в посадочной канавке, где у— угол наклона средней линии профиля к горизонтальной плоскости канавки фланца, К и p — углы наклона уплотнительных участков профиля к поверхности посадочной канавки; на фиг.3 —влияние угла . на ширину площадок контактирования.

Уплотнительное устройство содержит верхний фланец 1, уплотнительный С-образный элемент 2 и нижний фланец 3. Затяжка соединения осуществляется болтами 4, расположенными по периметру фланцев. Герметизация соединения осуществляется по основной 5 и вспомогательной 6 кромкам, последняя для надежной герметизации должна быть выше радиуса закрепления расточки фланца диаметром ДК.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент до затяжки соединения имеется зазор между фланцами, высота уплотнительного элемента h превышает суммарную глубину посадочной канавки на величину обжатия — Л . Кроме того, имеется боковой зазор между уплотнительным элементом и посадочной канавкой, так как D< ) D в противном случае соединение трудно собрать.

Для герметизации соединения прикладывается усилие затяжки и фланцы стягиваются до исчезновения зазора й. При этом в начальный .момент времени происходят смещение концов уплотнения.до упора в вертикальные тенки посадочной канавки и последующее микроврезание основной 5 и вспомогательной 6 кромок в стенки канавки.

С точки зрения возможности повтор-, ных сборок УГлы с и р надо выполнять но возможности меньшими.

Оптимальная величина углов d. и р находится:в прямой связи с углом наклона профиля у . Чем больше угол г (он меняется от 90 до 30 ), d тем меньше должны быть углы а и и наоборот.

Угол может изменяться в зависимости от радиуса кривизны профиля

1143913

3 уплотнения К и высоты уплотнительного элемента h.

Для однократной герметизации лучше, чтобы Ы + + г ЭО . В этом случае кромки, контактирующие с горизонтальной и вертикальной поверхностями фланца очень острые, и, глубоко врезаясь, надежно герметизируют стык.

С точки зрения многократной гер- 1р метизации (в условиях эксплуатации с наложением вибраций) должно быть

el+ p + у(90 или в предельном случае о + 3+ т = у, те. о(=

= @=0. 15

В этом случае след на поверхности фланцев минимален, что обеспечивает наилучшую работоспособность в условиях вибраций, ударов и т.д.

Минимальное усилие герметизации при многократных сборках достигается при с + + = 90, другие сочетания углов приводят к увеличению усилия герметизации.

Это объясняется тем, что при уве- 5 личении угла ъ для сохранения определенного уровня контактных давлений, которые и определяют усилие герметизации, необходимо сохранение площадей контакта, т.е. — средний диаметр кольца

Ч 1,2 контакта под нагрузкой (можно считать равными); — ширина кольца контакта (первоначально контакт— линейный).

Отсюда следует, что необходимо выполнить условие Й„ = 2, которое можно достичь при а 1 « .!

Аналогичное явление происходит с углом р, т.е. р (f32 . Таким образом, при у ) у необходимо, чтобы выполнялись неравенства а С 0 2

0 (р и условие о + p + = 90, что обеспечивает наилучшую работоспособность уплотнительного устройства в условиях многократных переборок.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении надежности уплотнения при многократных сборках и уменьшении веса изделия благодаря уменьшению усилия гермегизации.

Фиг. 2

1143913

Редактор Л. Гратилло

Заказ 879/30 Тираж 898 .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5

Подписное

4 6 а рсаб2

Ас Ъ

4- Я

®ц тЯ / а

Составитель А. Бельцова

Техред М.Надь Корректор С. Шекмар

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная. 4