Уплотнительный узел

 

Резиноэластичное уплотнительное кольцо расположено между концентрическими деталями машин, перемещающимися относительно друг друга. Уплотнительное кольцо имеет поверхность, заканчивающуюся с одной стороны на динамически работающей уплотняющей кромке, а с другой стороны проходящую до стороны N низкого давления. Кроме того, на уплотнительном кольце выполнена наружная окружная поверхность, которая при несжатом состоянии уплотнительного кольца проходит наклонно ко дну паза. Через конусные кольцевые поверхности проходят воображаемые плоскости, также представляющие собой конусно проходящие кольцевые поверхности, образующие линию пересечения. Линия пересечения всегда расположена между плоскостью (кольцевая поверхность) и окружной поверхностью второй детали машины. Изобретение повышает надежность уплотнения. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к резиноэластичному уплотнительному кольцу между двумя перемещающимися друг относительно друга концентричными деталями машины, которые удерживают уплотнительное кольцо, расположенное в открытом в сторону второй детали машины, состоящем из дна и боковых сторон пазу первой детали машины, при этом - уплотнительное кольцо динамически работающей уплотняющей кромкой контактирует с выполненной на второй детали машины окружной поверхности, образующей с отходящей от динамически работающей уплотняющей кромки и продолжающейся до стороны N низкого давления первой поверхностью первый клиновой зазор, - уплотнительное кольцо с опирающейся на дно паза наружной окружной поверхностью образует открывающийся в сторону N низкого давления второй клиновой зазор, - уплотнительное кольцо определяет проходящую ортогонально к продольной оси второй детали машины и пересекающую динамически работающую уплотняющую кромку первую плоскость, за которую выступают направленные в сторону H высокого давления разделенные разрезом первый и второй участки уплотнительного кольца, причем первый участок уплотнительного кольца ограничен по меньшей мере одной поверхностью, которая с одной стороны оканчивается на динамически работающей уплотняющей кромке, а второй участок уплотнительного кольца выступает за первый участок уплотнительного кольца в направлении к стороне H высокого давления и образован наружной окружной поверхностью и четвертой и пятой перекрещивающимися и образующими выступ поверхностями, которые образуют отстоящую от дна паза линию пересечения, определяющую проходящую параллельно продольной оси вторую плоскость. Такое уплотнение известно из заявки на патент Германии DE 3738512 A1.

Уплотнительное кольцо в известном уплотнении со стороны низкого давления окружено конусно выполненными опорными кольцами. При подаче давления опорное кольцо в значительной мере воспринимает действующие на уплотнительное кольцо силы, так что динамически работающая уплотняющая кромка разгружается от давления. Кроме того, между опорным кольцом и уплотнительным кольцом расположен первый клиновой зазор, внутрь которого затягивается уплотнительное кольцо при нагружении давлением. Поэтому при нагружении давлением первый клиновой зазор закрывается. В известном уплотнительном кольце на дне паза предусмотрен второй клиновой зазор, который при дальнейшем нагружении давлением выбирается до нуля, благодаря чему динамически работающая кромка разгружается. За счет изменения углов наклона в зазорах и шероховатости скоса опорного кольца можно согласовать силу прижатия динамически работающей уплотняющей кромки с соответствующими отношениями давления и характеристиками материала.

Хотя динамически работающая уплотняющая кромка нагружается от давления благодаря противодействию известного уплотнительного кольца нагружению давлением, однако клиновой зазор, необходимый для режима обратной подачи уплотнительного кольца, не образуется. Кроме того, полностью отсутствует плавно уменьшающийся градиент сжатия, направленный в сторону низкого давления. По этим причинам динамически работающая уплотняющая кромка может разрушаться вследствие ее выдавливания, а срок службы уплотнительного кольца снижается.

Поэтому в основу изобретения положена задача усовершенствовать известный уплотнительный узел таким образом, чтобы оно надежно уплотняло зазор между деталями машины также при ненагруженном давлением состоянии, а в нагруженном давлением состоянии имело повышенной срок службы.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что линия пересечения третьей и четвертой плоскостей, в которых соответственно лежат наружная окружная поверхность и первая поверхность уплотнительного кольца в недеформированном состоянии, располагается в пространстве между второй плоскостью и окружной поверхностью второй детали машины, что уплотнительное кольцо между плоскостью и стороной N низкого давления выполнено в виде полнотелого элемента и что уплотнительное кольцо, установленное в паз и находящееся в нем в ненагруженном давлением состоянии, имеет третий клиновой зазор, открывающийся в сторону дна паза и образованный боковой поверхностью паза, расположенной со стороны низкого давления, и граничащей с нею поверхностью уплотнительного кольца.

Под недеформированным состоянием уплотнительного кольца по изобретению подразумевается форма уплотнительного кольца, установленного с натягом по отношению к полости паза и не перетянутое от напряжения и не нагруженное давлением.

Под полнотелым элементом подразумевается участок материала, изготовленный без значительных вырезов и обладающий характеристикой деформации цельного блока материала.

Профиль уплотнительного кольца по изобретению выполнен таким образом, что уплотнительное кольцо в недеформированном состоянии имеет второй клиновой зазор в зоне линии пересечения дна паза и боковой поверхности паза, расположенной со стороны низкого давления. Этот второй клиновой зазор образуется несмотря на уменьшенный размер как в статическом ненагруженном состоянии, так и в нагруженном давлением состоянии уплотнительного кольца по изобретению. Второй клиновой зазор позволяет уплотнительному кольцу во время работы отклоняется от исходного положения в полость, образованную вторым клиновым зазором.

Кроме того, уплотнительное кольцо согласно изобретению в смонтированном, ненагруженном давлением состоянии имеет третий клиновой зазор, направленный в сторону дна паза. Этот третий клиновой зазор закрывается при нагружении давлением. Третий клиновой зазор позволяет уплотнительному кольцу при нагружении давлением отклоняться от исходного положения в полость, образованную третьим клиновым зазором.

При возрастании нагрузки, обусловленной давлением, действующим на уплотнительное кольцо, вследствие резиноэластичных свойств его материала происходит сжатие уплотнительного кольца в осевом направлении и растяжение уплотнительного кольца в радиальном направлении. Уплотнительное кольцо по изобретению может деформироваться за счет того, что возможны отклонения от исходного положения во второй и третий клиновой зазор. Благодаря этому обеспечивается разгрузка от давления динамически работающей уплотняющей кромки.

Кроме того, значительно улучшается склонность уплотнительных элементов к выдавливанию. Уплотнительное кольцо по изобретению обладает благодаря этому существенными преимуществами, заключающимися в том, что значительно снижается взаимодействие между смонтированными уплотнительным кольцом и полостью паза, за счет чего не возникает увеличенной силы прижима к динамически работающей уплотняющей кромке. Поэтому уплотнительное кольцо имеет по сравнению с известными уплотнительными кольцами более низкий коэффициент трения. Следствием этого является снижение износа и увеличение срока службы.

В зоне уплотняющей кромки создается также стабильное распределение прижима, благодаря чему обеспечивается постоянное наличие первого клинового зазора, открывающегося в сторону N низкого давления. Первый клиновой зазор сохраняется, не уменьшаясь и после длительного срока службы. Благодаря этому обеспечивается режим работы, при котором поток жидкой среды увлекается в обратном направлении из зоны низкого давления в зону высокого давления, если второй деталью машины является, например, шток, осуществляющий возвратно-поступательное перемещение относительно первой детали машины.

Первый клиновой зазор со стороны N низкого давления в зоне динамически работающей уплотняющей кромки находится в непосредственном взаимодействии со вторым клиновым зазором в зоне дна паза. В смонтированном, нагруженном давлением состоянии на уплотнительное кольцо по изобретению в зоне первого и второго клиновых зазоров действуют силы, взаимосвязанные друг с другом. Взаимодействие между первым и вторым клиновым зазором обеспечивается за счет взаимной ориентации наружной окружной поверхности и первой поверхности уплотнительного кольца. Эта ориентация определяется положением линии пересечения плоскостей, определенных как третья и четвертая, и третьим клиновым зазором.

Предварительное напряжение резиноэластичного уплотнительного кольца по изобретению в смонтированном состоянии осуществляется за счет деформации материала в профиле уплотнительного кольца, преимущественно перед уплотняющей кромкой, благодаря чему в зоне низкого давления уплотнительного кольца, т.е. в зоне за уплотняющей кромкой, в радиальном направлении практически не действуют силы предварительного напряжения.

Степень деформации уплотнительного кольца по изобретению в смонтированном и нагруженном давлением состоянии можно изменять путем соответствующего выбора упругого материала.

Вырез на уплотнительном кольце по изобретению разделяет два участка уплотнительного кольца, обращенных к стороне H высокого давления. При усилии сжатия вырез выполняет функцию шарнира, который при более или менее сильном усилии может открываться или закрываться. Выполненное таким образом уплотнительное кольцо, работая в качестве так называемого обратного клапана, может надежно перемещать текучую среду со стороны с низким давлением к стороне с высоким давлением, если текучая среда находится на стороне N низкого давления под более высоким давлением, чем текучая среда на стороне H высокого давления.

В одном из усовершенствованных вариантов выполнения изобретения уплотнительное кольцо в смонтированном состоянии образует вместе с боковой поверхностью паза, расположенной со стороны низкого давления, третий открывающийся в сторону дна паза клиновой зазор, который при работе уплотнительных колец с более низкими давлениями имеет более длинную радиальную протяженность, чем при работе уплотнительных колец с более высокими давлениями. Благодаря этому достигается преимущество, заключающееся в том, что параметры реагирования уплотнительного кольца на давление можно индивидуально адаптировать к конкретной области применения. Незначительные, а также более сильные повышения давления текучей среды могут создавать на динамически работающей уплотняющей кромке уплотнительного кольца аналогичную разгрузку от давления, если профиль уплотнительного кольца выполнен в соответствии с изобретением.

Согласно другому варианту выполнения изобретения уплотнительное кольцо в нагруженном давлением состоянии отстоит на некотором расстоянии от дна паза в угловой зоне, где сходятся дно паза и боковая поверхность паза, расположенная со стороны низкого давления. Благодаря этому достигается преимущество, заключающееся в том, что динамически работающая уплотняющая кромка уплотнительного кольца может оставаться разгруженной от давления до тех пор, пока уплотнительное кольцо может отклоняться за счет повышенного давления текучей среды в полость, прижимаясь ко дну паза со стороны низкого давления.

Согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения осевая длина полнотелого уплотнительного кольца в недеформированном состоянии превышает длину второго участка уплотнительного кольца не более, чем в 2,2 раза, а поверхность уплотнительного кольца при его недеформированном состоянии проходит параллельно боковой поверхности паза, расположенной со стороны низкого давления.

Благодаря этому достигается преимущество, заключающееся в том, что полнотелое уплотнительное кольцо по изобретению вследствие своей упругости, обусловленной его изготовлением из резины, может деформироваться таким образом, чтобы при нагружении давлением закрывать третий клиновой зазор и уменьшать второй клиновой зазор. Поэтому уплотнительное кольцо может соответствующим образом реагировать на увеличивающееся воздействие давления путем разгрузки от давления динамически работающей уплотняющей кромки.

В особенно предпочтительном варианте выполнения уплотнительного кольца по изобретению это кольцо вследствие его деформации имеет в смонтированном, ненагруженном давлением состоянии третий клиновой зазор.

При монтаже уплотнительного кольца по изобретению оно отклоняется от исходного положения, прижимаясь сильнее к боковой поверхности паза, расположенной со стороны низкого давления. При этом уплотнительное кольцо может образовывать на отдельном участке третий клиновой зазор, открытый в сторону дна паза. За счет этого при монтаже уплотнительного кольца автоматически увеличивается размер расположенной со стороны низкого давления полости, определяемой вторым клиновым зазором, а при нагружении давлением уплотнительное кольцо по изобретению может заполнять эту полость, в большей или меньшей степени запрессовываясь в нее в зависимости от величины давления. За счет этого уплотнительное кольцо при повышенном давлении текучей среды может в большей степени разгружаться от давления в зависимости от соответствующего выбора размеров.

Согласно другому варианту выполнения настоящего изобретения осевая длина полнотелого уплотнительного кольца в недеформированном состоянии более, чем в 2,2 раза, превышает длину второго участка уплотнительного кольца, а уплотнительное кольцо после его изготовления имеет расположенную под углом к продольной оси второй детали машины поверхность, которая в смонтированном и ненагруженном давлением состоянии уплотнительного кольца образует с боковой поверхностью паза, расположенной со стороны низкого давления, третий клиновой зазор.

Уплотнительные кольца по изобретению, имеющие такую длину, благодаря своей жесткости при кручении более не могут отклоняться от исходного положения для образования третьего клинового зазора со стороны низкого давления. В этих вариантах выполнения колец, которые можно устанавливать в прямоугольный паз, вследствие наличия наклонной поверхности уплотнительного кольца также образуется третий клиновой зазор.

Согласно еще одному усовершенствованному варианту выполнения уплотнительного кольца по изобретению полнотелая часть уплотнительного кольца, которая более, чем в 2,2 раза, превышает осевую длину второго участка уплотнительного кольца, имеет вторую наружную окружную поверхность, которая образует с дном паза угол, величина которого меньше величины угла между первой наружной окружной поверхностью и дном паза.

За счет небольшого наклона второй наружной окружной поверхности относительно первой наружной окружной поверхности нагруженное давлением уплотнительное кольцо может большую поверхность контакта с боковой поверхностью паза, расположенной со стороны низкого давления, и с дном паза. Поэтому характеристика контакта уплотнительного кольца в статической зоне уплотнения стабилизируется. Надежность статического уплотнения сказывается положительно и на стабилизации распределения сжатия уплотнительного кольца, в частности на динамически работающей уплотняющей кромке.

Другие преимущества настоящего изобретения представлены в описании предлагаемых чертежей. Указанные выше и приведенные ниже отличительные признаки изобретения могут соответственно применяться по отдельности или в любой комбинации друг с другом. Упомянутые варианты выполнения не являются единственно возможными и их следует рассматривать только в качестве примеров выполнения изобретения.

Ниже изобретение более подробно поясняется с помощью примеров выполнения, представленных на чертежах, на которых изображено: на фиг. 1 - поперечное сечение полнотелого уплотнительного кольца по изобретению в недеформированном состоянии, осевая длина которого в недеформированном состоянии превышает длину второго участка уплотнительного кольца не более, чем в 2,2 раза; на фиг. 2 - поперечное сечение уплотнительного кольца по изобретению по фиг. 1 в смонтированном виде; на фиг. 3 - поперечное сечение уплотнительного кольца по изобретению по фиг. 1 в нагруженном давлением состоянии; на фиг. 4 - поперечное сечение полнотелого уплотнительного кольца по изобретению в недеформированном состоянии, осевая длина которого в недеформированном состоянии превышает длину второго участка уплотнительного кольца более, чем в 2,2 раза.

На отдельных чертежах предмет настоящего изобретения - уплотнительное кольцо - и остальные элементы представлены в схематичном виде и без соблюдения масштаба. Отдельные пропорции уплотнительного кольца могут быть различными при обеспечении условия, согласно которому изготовленное уплотнительное кольцо со стороны H высокого давления должно иметь размер, превышающий размер паза и переходящий к стороне низкого давления в размер, меньше размера паза.

На фиг. 1 - 4 одинаковые элементы соответственно обозначены одними теми же позициями.

На фиг. 1 показан уплотнительный узел 10, состоящий из первой детали 11 машины, второй детали 12 машины и уплотнительного кольца 13. Концентрические детали 11 и 12 машины могут перемещаться друг относительно друга, т.е. детали машины могут вращаться или совершать возвратно-поступательное перемещение друг относительно друга.

В первой детали 11 машины выполнен паз 14, открытый в сторону окружной поверхности 15 второй детали 12 машины. Сам паз 14 состоит из боковой поверхности 16, расположенной со стороны высокого давления, боковой поверхности 17, расположенной со стороны низкого давления, и дна 18. Детали 11, 12 машины отделены друг от друга зазором 19.

Ось вращения уплотнительного кольца 13 совпадает с продольной осью 20 (осью симметрии) второй детали 12 машины. Динамически работающая уплотняющая кромка 21 уплотнительного кольца 13 образована линией пересечения первой поверхности 22 и второй поверхности 23. При этом очевидно, что вторая поверхность 23 может доходить также до уступа в уплотнительном кольце 13. Первая поверхность 22 образует с окружной поверхностью 15 первый клиновой зазор 24, который остается открытым в сторону N низкого давления даже при подаче давления к уплотнению (см. фиг. 3). На уплотнительном кольце 13 напротив дна 18 паза выполнена наружная окружная поверхность 25, контактирующая в зоне статического уплотнения с дном 18 паза.

На фиг. 1 уплотнительное кольцо 13 показано в полностью разгруженном состоянии, т.е. в таком виде, в котором оно изготавливается. Уплотнительное кольцо 13 согласно фиг. 1 устанавливается в соответствующий паз 14, причем для наглядного изображения наружного контура ненагруженного давлением уплотнительного кольца 13 в том виде, в котором оно изготавливается, дно 18 паза показано штрихпунктирной линией. На фиг. 1 можно видеть, что размер уплотнительного кольца 13 превышает глубину паза 14, т.е. оно устанавливается в паз с натягом.

Уплотнительное кольцо 13 далее включает два участка 28, 29, разделенные вырезом 26 и выступающие за первую плоскость 27 в сторону H высокого давления. Первая плоскость 27 проходит перпендикулярно продольной оси 20 через уплотняющую кромку 21. Первый участок 28 уплотнительного кольца ограничен второй поверхностью 23 и третьей поверхностью 30. Второй участок 29 уплотнительного кольца ограничен четвертой поверхностью 31 и пятой поверхностью 32. Четвертая поверхность 31 и пятая поверхность 32 пересекаются по линии 33 и образуют выступ. Линия пересечения 33 определяет вторую плоскость 34, проходящую параллельно продольной оси 20 через линию 33 пересечения. Наружная окружная поверхность 25 лежит в третьей плоскости 35, которая имеет общую линию 37 пересечения с четвертой плоскостью 36. Четвертая плоскость 36 определена таким образом, что в ней лежит первая поверхность 22. Линия 33 пересечения лежит в пространстве, ограниченном окружной поверхностью 15 и второй плоскостью 34.

Наружная окружная поверхность 25, граничащая с четвертой, расположенной со стороны высокого давления поверхностью 31 уплотнительного кольца 13, наклонена к продольной оси 20, причем продольная ось 20 составляет с наружной окружной поверхностью 25 угол α₁. На чертеже видно, что натяг, образующийся в зоне линии пересечения наружной окружной поверхности 25 и четвертой поверхности 31, расположенной со стороны высокого давления, заканчивается в зоне динамически работающей уплотняющей кроки 21. В остальной области наружной окружной поверхности 25 уплотнительное кольцо 13 выполнено с уменьшенным размером, т. е. в зоне дна 18 паза и боковой поверхности 17 паза, расположенной со стороны низкого давления, образуется второй клиновой зазор 38. Само уплотнительное кольцо 13 изготовлено таким образом, что оно прилегает радиально проходящей уплотняющей поверхностью 39 к боковой поверхности 17 паза, расположенной со стороны низкого давления.

На фиг. 2 показано поперечное сечение уплотнительного кольца 13, установленного между деталями 11, 12 машины. Уплотнительное кольцо 13 находится над динамически работающей уплотняющей кромкой 21 на окружной поверхности 15 второй детали 12 машины. Уплотнительное кольцо 13 зажато в пазу 14 таким образом, что при его деформации между продольной осью вращения и наружной окружной поверхностью 25 образуется угол α₂, величина которого меньше величины угла α₁, показанного на фиг. 1. В зоне боковой поверхности 17 паза, расположенной со стороны низкого давления, и в сторону дна 18 паза после монтажа уплотнительного кольца 13 также образуется второй клиновой зазор 38. За счет деформирования уплотнительного кольца 13 в смонтированном положении между боковой поверхностью 17 паза, расположенного со стороны низкого давления, и граничащей с нею уплотняющей поверхностью 39 уплотнительного кольца 13 образуется третий клиновой зазор 40. В смонтированном положении образуется также первый клиновой зазор 24.

На фиг. 3 показано уплотнительное кольцо 13 по фиг. 1 и фиг. 2 в нагруженном давлением состоянии. Буквой H обозначена сторона высокого давления, в буква N относится к стороне низкого давления. Уплотнительное кольцо 13 имеет, если смотреть со стороны H высокого давления, вырез 26, который при нагружении давлением играет роль шарнира. Уплотнительное кольцо 13 выжимается под давлением в свободное пространство, которое ограничивает второй и третий клиновые зазоры 38, 40. За счет отклонения уплотнительного кольца 13 от исходного положения нагружается уплотняющая кромка 21. При нагружении давлением также образуется как первый 24, так и второй 38 клиновые зазоры. Под давлением третий клиновой зазор 40 может полностью закрываться, в результате чего поверхность 39 уплотнительного кольца прилегает к боковой поверхности 17 паза, расположенной со стороны низкого давления.

На фиг. 4 показан уплотнительный узел 50, который состоит из первой детали 51 машины, второй детали 52 машины и уплотнительного кольца 53. Концентрические детали 51, 52 машины могут перемещаться друг относительно друга, т. е. детали машины могут вращаться или совершать возвратно-поступательное перемещение друг относительно друга.

В первой детали 51 машины выполнен паз 54, открытый в сторону окружной поверхности 55 второй детали 52 машины. Сам паз 14 состоит из боковой поверхности 56, расположенной со стороны высокого давления, боковой поверхности 77, расположенной со стороны низкого давления, и дна 58. Детали 51, 52 машины отделены друг от друга зазором 59.

Ось вращения уплотнительного кольца 53 совпадает с продольной осью 60 (осью симметрии) второй детали 52 машины. Динамически работающая уплотняющая кромка 61 уплотнительного кольца 53 образована линией пересечения первой поверхности 62 и второй поверхности 63. При этом очевидно, что вторая поверхность 63 может доходить также до уступа в уплотнительном кольце 53. Первая поверхность 62 образует с окружной поверхностью 55 первый клиновой зазор 64, который остается открытым в сторону N низкого давления даже при подаче давления к уплотнению (см. фиг. 3). На уплотнительном кольце 53 напротив дна 58 паза выполнена наружная окружная поверхность 65, контактирующая в зоне статического уплотнения с дном 58 паза.

На фиг. 4 уплотнительное кольцо 53 показано в полностью разгруженном состоянии, т.е. в таком виде, в котором оно изготавливается. Уплотнительное кольцо 53 согласно фиг. 4 устанавливается в соответствующий паз 54, причем для наглядного изображения наружного контура ненагруженного давлением уплотнительного кольца 53 в том виде, в котором оно изготавливается, дно 58 паза показано штрихпунктирной линией. На фиг. 4 можно видеть, что размер уплотнительного кольца 53 превышает глубину паза 54, т.е. оно устанавливается в паз с натягом.

Уплотнительное кольцо 53, далее, включает два участка 68, 69, разделенные вырезом 66 и выступающие за первую плоскость 67 в сторону H высокого давления. Первая плоскость 67 происходит перпендикулярно продольной оси 60 через уплотняющую кромку 64. Первый участок 68 уплотнительного кольца ограничен второй поверхностью 63 и третьей поверхностью 70. Второй участок 69 уплотнительного кольца ограничен четвертой поверхностью 71 и пятой поверхностью 72. Четвертая поверхность 71 и пятая поверхность 72 пересекается по линии 73 и образуют выступ. Линия пересечения 73 определяет вторую плоскость 74, проходящую параллельно продольной оси 60 через линию 73 пересечения. Первая наружная окружная поверхность 65 лежит в третьей плоскости 75, которая имеет общую линию 77 пересечения с четвертой плоскостью 76. Четвертая плоскость 76 определена таким образом, что в ней лежит первая поверхность 62. Линия 77 пересечения лежит в пространстве, ограниченном окружной поверхностью 55 и второй плоскостью 74.

Первая наружная окружная поверхность 65, граничащая с четвертой, расположенной со стороны высокого давления поверхностью 71 уплотнительного кольца 53, наклонена к продольной оси 60, причем продольная ось 60 составляет с первой наружной окружной поверхностью 65 угол α₁. На чертеже видно, что натяг, образующийся в зоне линии пересечения первой наружной окружной поверхности 65 и четвертой поверхности 71, расположенной со стороны высокого давления, заканчивается в зоне динамически работающей уплотняющей кромки 61. В остальной области первой наружной окружной поверхности 65 уплотнительное кольцо 53 выполнено с уменьшенным размером, т.е. в зоне дна 58 паза и боковой поверхности 57 паза, расположенной со стороны низкого давления, образуется второй клиновой зазор 78. Вторая наружная окружная поверхность 79 уплотнительного кольца 53 образует с дном 58 паза угол, величина которого меньше величины угла между первой наружной окружной поверхностью 65 и дном 58 паза.

Само уплотнительное кольцо 53 изготовлено таким образом, что его наклонная поверхность 80 прилегает к расположенной со стороны низкого давления боковой поверхности 57 паза, так что в недеформированном состоянии уплотнительного кольца 53 образуется третий клиновой зазор 81. Клиновой зазор 81 ограничен боковой стороной 57 паза и поверхностью 80 уплотнительного кольца. Третий клиновой зазор 81 при увеличении нагрузки давления закрывается, в результате чего поверхность 80 уплотнительного кольца по всей своей радиальной длине прилегает к боковой поверхности 57 паза, расположенной со стороны низкого давления.

Уплотнительное кольцо 13, между двумя концентрическими деталями 11, 12 машины, перемещается друг относительно друга, изготовлено из резино-эластичного материала и установлено в пазу 14, выполненного в первой детали 11 машины и открытом в сторону второй детали 12 машины. Размер уплотнительного кольца 13 в его расположенном со стороны высокого давления зоне превышает глубину паза 14, в которой установлено это уплотнительное кольцо 13. В расположенной со стороны низкого давления зоне уплотнительного кольца 13 оно изготовлено с уменьшением размера. Наружная окружная поверхность 25, лежащая напротив дна 18 паза, в полностью разгруженном состоянии уплотнительного кольца 13 образует с продольной осью 20 угол α₁, который при монтаже уплотнительного кольца 13 уменьшается до угла α₂. Второй клиновой зазор 38, образующийся после монтажа уплотнительного кольца 13 в зоне между боковой поверхностью 17 паза, расположенной со стороны низкого давления, и дном 18 паза, сохраняется также в нагруженном давлением состоянии уплотнительного кольца 13. Между окружной поверхностью 15 второй детали 12 машины и уплотнительным кольцом 13 образуется расположенный со стороны низкого давления первый клиновой зазор 24, который сохраняется также при нагружении давлением.

Формула изобретения

1. Резиноэластичное уплотнительное кольцо (13,53) между двумя перемещающимися относительно друг друга концентричными деталями (11,12; 51,52) машины, которые удерживают уплотнительное кольцо (13,53), расположенное в открытом в сторону второй детали (12,52) машины, состоящем из дна (18,58) и боковых сторон (16,17; 56,57) пазу (14,54) первой детали (11,51) машины, при этом уплотнительное кольцо (13,53) динамически работающей уплотняющей кромкой (21,61) контактирует с выполненной на второй детали (12,52) машины окружной поверхностью (15,55), образующей с отходящей от динамически работающей уплотняющей кромки (21,61) и продолжающейся до стороны N низкого давления первой поверхностью (22,62) первый клиновой зазор (24,64); уплотнительное кольцо (13,53) с опирающейся на дно (18,58) паза наружной окружной поверхностью (25,65) образует открывающийся в сторону N низкого давления второй клиновой зазор (38,78), уплотнительное кольцо (13,53) определяет проходящую ортогонально к продольной оси (20,60) второй детали (12,52) машины и пересекающую динамически работающую уплотняющую кромку (21,61) первую плоскость (27,67), за которую выступают направленные к стороне Н высокого давления разделенные вырезом (26,66) первый и второй участки (28,29; 68,69) уплотнительного кольца, причем первый участок (28,68) уплотнительного кольца ограничен по меньшей мере одной поверхностью (22,23; 62,63), которая с одной стороны оканчивается на динамически работающей уплотняющей кромке (21,61), а второй участок (29,69) уплотнительного кольца выступает за первый участок (28,68) уплотнительного кольца в направлении к стороне Н высокого давления и образован наружной окружной поверхностью (25,65) и четвертой и пятой пересекающимися и образующими выступ поверхностями (31,32; 71,72), которые образуют отстоящую от дна (18,58) паза линию (33,73) пересечения, определяющую проходящую параллельно продольной оси (20,60) вторую плоскость (34,74), отличающееся тем, что линия (37,77) пересечения третьей и четвертой плоскостей (35,36; 75,76), в которых соответственно лежат наружная окружная поверхность (25,65) и первая поверхность (22,62) уплотнительного кольца (13,53) в недеформированном состоянии, располагается в пространстве между второй плоскостью (34,74) и окружной поверхностью (15,55) второй детали машины, уплотнительное кольцо (13,53) между первой плоскостью (27,67) и стороной N низкого давления выполнено в виде полнотелого элемента и уплотнительное кольцо (13,53), установленное в паз (14,54) и находящееся в нем в ненагруженном давлением состоянии, имеет третий клиновой зазор (40,81), открывающийся в сторону дна (18,58) паза и образованный боковой поверхностью (17,57) паза, расположенной со стороны низкого давления и граничащей с нею поверхностью (39,80) уплотнительного кольца.

2. Уплотнительное кольцо по п.1, отличающееся тем, что третий клиновой зазор (40,81) при работе уплотнительных колец с более низкими давлениями имеет более длинную радиальную протяженность, чем при работе уплотнительных колец с более высокими давлениями.

3. Уплотнительное кольцо по п.1 или 2, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо (13,53) в нагруженном давлением состоянии отстоит на некотором расстоянии от дна (18,58) паза в угловой зоне, где сходятся дно (18,58) паза и боковая поверхность (17,57) паза, расположенная со стороны низкого давления.

4. Уплотнительное кольцо по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что осевая длина полнотелого уплотнительного кольца (13) в недеформированном состоянии превышает длину второго участка (29) уплотнительного кольца не более чем в 2,2 раза и что поверхность (39) уплотнительного кольца (13) при его недеформированном состоянии проходит параллельно боковой поверхности (17) паза, расположенной со стороны низкого давления.

5. Уплотнительное кольцо по п.4, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо (13) вследствие его деформации имеет в смонтированном не нагруженном давлением состоянии третий клиновой зазор (40).

6. Уплотнительное кольцо по одному из пп.1 - 3, отличающееся тем, что осевая длина полнотелого уплотнительного кольца (53) в недеформированном состоянии более чем в 2,2 раза превышает длину второго участка (69) уплотнительного кольца и что уплотнительное кольцо (53) после его изготовления имеет расположенную под углом к продольной оси второй детали машины поверхность (80) уплотнительного кольца, которая в смонтированном и ненагруженном давлением состоянии уплотнительного кольца (53) образует с боковой поверхностью (57) паза, расположенной со стороны низкого давления, третий клиновой зазор (81).

7. Уплотнительное кольцо по п.6, отличающееся тем, что полнотелая часть уплотнительного кольца (53), которая более чем в 2,2 раза превышает осевую длину второго участка (69) уплотнительного кольца, имеет вторую наружную окружную поверхность (79), которая образует с дном (58) паза угол, величина которого меньше величины угла между первой наружной окружной поверхностью (65) и дном (58) паза.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4