Патент на изобретение №2293237

(54) ЩЕТОЧНОЕ УПЛОТНЕНИЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к щеточным уплотнениям. Щеточное уплотнение для уплотнения подвижных друг относительно друга деталей имеет несущую щетину уплотняющую часть, которая с помощью опорной пластины, которой придана соответствующая форма, удерживается с создаваемым в результате запрессовки силовым и геометрическим замыканием в зажатом состоянии в служащем корпусом щетины пазу в несущей щеточное уплотнение детали в положении, в котором свободные концы щетины обращены в сторону уплотняемой поверхности. Изобретение повышает надежность уплотнения. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Настоящее изобретение относится к щеточному уплотнению для уплотнения подвижных друг относительно друга деталей, имеющему уплотняющую часть с щетиной, свободные концы которой обращены в сторону уплотняемой поверхности и которая закреплена в ее держателе и удерживается в заданном рабочем положении опорной пластиной.

В известных, например, из DE 10018273 А1 щеточных уплотнениях подобного типа несущая щетину уплотняющая часть зажата в имеющем закрывающую и опорную пластины вращательно-симметричном корпусе щетины в положении, в котором свободные концы щетины обращены радиально внутрь в сторону уплотняемой поверхности.

Такие, служащие для уплотнения ротора относительно статора щеточные уплотнения, закрывающие и опорные пластины которых соединены между собой сваркой или иными методами (например, отбортовкой) и которые должны иметь на корпусе щетины исключающие при сборке неправильную установку щеточного уплотнения, а также его проворачивание позиционирующие средства, с которыми взаимодействуют ответные позиционирующие средства на опорной поверхности несущей щеточное уплотнение детали, имеют сложную конструкцию и пригодны лишь для уплотнения друг относительно друга деталей в форме вращения, т.е. осесимметричных деталей.

В основу настоящего изобретения была положена задача расширить область применения подобных щеточных уплотнений, упростить их конструкцию и усовершенствовать их в том отношении, чтобы с их помощью можно было уплотнять поверхности любой, т.е. и сложной пространственно искривленной формы.

В отношении щеточного уплотнения указанного в начале описания типа эта задача решается согласно изобретению благодаря тому, что опорная пластина выполнена в виде отдельного зажимного элемента для закрепления уплотняющей части щеточного уплотнения, удерживаемой в результате ее запрессовки в имеющем опорную поверхность для опорного элемента углублении в несущей щеточное уплотнение детали.

Щеточное уплотнение предлагаемой в изобретении конструкции имеет лишь уплотняющую часть и удерживающую ее щетину в заданном рабочем положении и выполненную в виде зажимного элемента для закрепления уплотняющей части опорную пластину, которая может запрессовываться в имеющие любую изогнутую форму углубления в виде пазов в несущей щеточное уплотнение детали и обеспечивает при этом закрепление уплотняющей части с силовым и геометрическим замыканием. Благодаря этому отпадает необходимость в обычно применявшемся до настоящего времени отдельном сварном или изготовленном отбортовкой корпусе щетины и в выполнении специальных позиционирующих средств.

При необходимости замены уплотняющей части щеточного уплотнения следует извлечь из паза опорную пластину. Для установки новой уплотняющей части щеточного уплотнения требуется использовать новую опорную пластину, поскольку старая опорная пластина при ее извлечении из паза становится не пригодной для дальнейшего использования.

За счет столь неожиданно простого конструктивного исполнения удерживаемых в сборе друг с другом путем запрессовки частей щеточного уплотнения обеспечивается простая и экономичная сборка и разборка щеточного уплотнения даже при его применении для уплотнения друг относительно друга имеющих сложную конфигурацию деталей с уплотняемыми поверхностями любой кривизны, для уплотнения которых использовать известные до настоящего времени щеточные уплотнения было невозможно.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения выполненный в виде опорной пластины зажимной элемент имеет прилегающую к опорной поверхности углубления в несущей щеточное уплотнение детали опорную поверхность, а также заходящие в это углубление попеременно отогнутые во взаимно противоположные стороны волнообразные выступы, из которых одна часть выступов, отогнутых в одну из сторон, входит в поднутрение, имеющееся в углублении, а другая часть выступов, отогнутых в другую сторону, прилегает к держателю щетины уплотняющей части щеточного уплотнения.

Выполняющий функцию опорной пластины зажимной элемент согласно изобретению может также иметь частично охватывающий держатель щетины уплотняющей части щеточного уплотнения и заходящий в углубление в несущей его детали буртик, которому соответствует расположенное в углублении против ее опорной поверхности поднутрение и которое имеет загнутую кромку, по меньшей мере частично охватывающую держатель щетины уплотняющей части щеточного уплотнения.

Помимо этого согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения буртик запрессовываемой в соответствующее углубление опорной пластины имеет расположенный по центру его обращенного от концов щетины основания пластически деформируемый гофр, в результате пластической деформации которого при запрессовке уплотняющей части щеточного уплотнения в углубление этот буртик принимает форму, при которой он прилегает к стенкам углубления, которое предпочтительно выполнено в виде паза, имеющего в сечении форму ласточкиного хвоста.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере четырех вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 – первый вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, показанного в разрезе,

на фиг.2 – второй вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, показанного в разрезе,

на фиг.3 – третий вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, показанного в разрезе,

на фиг.4 – четвертый вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, показанного в разрезе, перед его запрессовкой в предназначенное для его крепления углубление, и

на фиг.5 – показанное на фиг.4 щеточное уплотнение после его запрессовки в предназначенное для его крепления углубление.

Описанное ниже щеточное уплотнение служит для уплотнения друг относительно друга подвижных одна относительно другой деталей, из которых на фиг.1 частично показана только деталь 10, в которой крепится щеточное уплотнение, обозначенное на чертеже общей позицией 11.

Щеточное уплотнение имеет уплотняющую часть 12, которая образована щетиной 16, которая загнута вокруг проволочного сердечника 14 и удерживается в ориентированном в одном направлении положении зажимной втулкой 15, и опорную пластину 18, на которую опираются свободные концы 17 щетины, и все эти детали щеточного уплотнения совместно зафиксированы запрессовкой в пазу 20 в детали 10 и удерживаются в нем с геометрическим и силовым замыканием. Проволочный сердечник 14 и зажимная втулка 15 образуют держатель (так называемый корешок) щетины уплотняющей части 12 щеточного уплотнения. Щетину можно закреплять в уплотняющей части 12 щеточного уплотнения не только путем зажима, как это показано на чертеже, но и сваркой, пайкой или приклеиванием.

Паз 20, имеющий опорную поверхность 21 и поднутрение 22, на своем протяжении повторяет форму не показанной на чертеже уплотняемой поверхности и обеспечивает позицирование уплотняющей части в однозначно определенном положении относительно не показанной на чертеже уплотняемой детали, в сторону которой обращены концы щетины уплотняющей части.

Для крепления уплотняющей части и опорной пластины с геометрическим и силовым замыканием в пазу упирающаяся в опорную поверхность 21 опорная пластина 18 на ее входящем в паз 20 конце имеет с обеих сторон продольно ориентированные рифления 25 и 26, при этом рифления 25 входят в поднутрение 22 паза 20, а рифления 26 в показанном на чертеже положении с защемлением упираются в зажимную втулку 15 уплотняющей части 12.

После вдавливания держателя щетины уплотняющей части и опорной пластины в паз уплотняющая часть 12 оказывается, как показано на фиг.1, прочно и неподвижно соединена с деталью 10 с силовым и геометрическим замыканием, а свободные концы 17 щетины 16 удерживаются за счет их прилегания к опорной пластине в заданном положении, в котором обеспечивается создание необходимого уплотняющего эффекта. Паз 20 в детали 10 образует, таким образом, корпус щетины.

На фиг.2 показан следующий вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, которое обозначено общей позицией 11 и которое закреплено в пазу 20, предусмотренном в также изображенной лишь частично детали 10. В этом варианте щеточное уплотнение также состоит из уплотняющей части 12 и опорной пластины 28, которые после их запрессовки в паз 20 образуют прочное и жесткое соединение с деталью 10 с геометрическим и силовым замыканием. Для образования такого соединения на входящем в паз 20 конце прилегающей к опорной поверхности 21 паза 20 опорной пластины 28 предусмотрены волнообразно и попеременно отогнутые во взаимно противоположные стороны выступы 31 и 32, из которых обращенные от уплотняющей части выступы 31 входят в поднутрение 29 паза 20, а выступы 32 упираются в зажимную втулку 15, т.е. частично охватывают ее в зоне держателя щетины уплотняющей части 12.

В показанном на фиг.3 варианте выполнения щеточного уплотнения оно также имеет уплотняющую часть 12, которая по своему конструктивному исполнению аналогична уплотняющей части щеточного уплотнения в показанном на фиг.1 варианте его выполнения. Иными словами, в данном варианте щеточное уплотнение 11 также запрессовано в паз 20 в несущей его детали 10 и таким путем закреплено в ней с геометрическим и силовым замыканием. Для обеспечения подобного крепления также служит опорная пластина 38, к которой прилегает щетина 16 и которая по плоскости прилегает к опорной поверхности 21 паза 20 и имеет на ее входящем в паз 20 участке буртик 40, который своей загнутой кромкой 41 частично охватывает зажимную втулку 15, являющуюся одной из деталей держателя щетины. В показанном на фиг.3 запрессованном положении буртик 40 входит в соответствующее поднутрение 43 паза 20, что и в этом варианте обеспечивает закрепление щеточного уплотнения в пазу 20 с силовым и геометрическим замыканием посредством опорной пластины 38.

На фиг.4 и 5 показан предпочтительный вариант выполнения предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения, которое также имеет уплотняющую часть 12, которая по своему конструктивному исполнению аналогична уплотняющей части щеточного уплотнения в показанном на фиг.1 варианте его выполнения.

Однако в отличие от рассмотренных выше вариантов углубление под уплотняющую часть в детали 10 в этом варианте выполнено в виде паза 23, имеющего в сечении форму ласточкиного хвоста, т.е. имеющего два соответствующих друг другу по форме в сечении, но расположенных зеркально-симметрично друг против друга поднутрения 44 и 45. Обозначенная позицией 48 опорная пластина также имеет обращенный в сторону паза 23 и частично охватывающий держатель щетины, т.е. проволочный сердечник 14 и зажимную втулку 15, буртик 50, по центру обращенного от концов 17 щетины основания которого имеется гофр 51 (см. фиг.4). При запрессовке опорной пластины и уплотняющей части в паз 23 в направлении стрелок 52, 53 этот гофр 51 пластически деформируется, в результате чего буртик 50 принимает форму, при которой он прилегает к стенкам 44, 45 паза 23, образуя с ними соединение с геометрическим и силовым замыканием, как это показано на фиг.5. Длинная сторона опорной пластины 48 устанавливается при этом в показанное на фиг.5 положение, в котором к ней прилегает щетина 16, удерживаемая за счет этого в заданном положении, в котором обеспечивается создание необходимого уплотняющего эффекта. Толщина листового металла, из которого выполнена служащая зажимным элементом опорная пластина 48, предпочтительно составляет 0,5 мм.

Общая характерная для всех описанных выше вариантов осуществления изобретения особенность состоит в том, что у предлагаемого в изобретении щеточного уплотнения его уплотняющая часть с помощью опорной пластины, которой придана соответствующая форма, удерживается с создаваемым в процессе сборки в результате запрессовки силовым и геометрическим замыканием в пазу в несущей щеточное уплотнение детали, который на своем протяжении может иметь любую, повторяющую форму уплотняемой поверхности пространственно искривленную форму, а также в том, что собственно уплотнительное устройство образуется лишь в результате установки на место уплотняющей части и опорной пластины.

Формула изобретения

1. Щеточное уплотнение для уплотнения подвижных друг относительно друга деталей, имеющее уплотняющую часть с щетиной, свободные концы которой обращены в сторону уплотняемой поверхности и которая закреплена в ее держателе и удерживается в заданном рабочем положении опорной пластиной, отличающееся тем, что опорная пластина (18, 28, 38) выполнена в виде отдельного зажимного элемента для закрепления уплотняющей части (12) щеточного уплотнения, удерживаемой в результате ее запрессовки в имеющем опорную поверхность (21) для опорного элемента углублении (пазу 20) в несущей щеточное уплотнение (11) детали.

2. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что выполненная в виде отдельного зажимного элемента опорная пластина (18) имеет заходящие в углубление (паз 20) рифления (25, 26), из которых обращенные в сторону имеющегося в углублении (пазу 20) поднутрения (22) рифления (25) входят в него, а расположенные по другую сторону опорной пластины рифления (26) прилегают к держателю (проволочному сердечнику 14, зажимной втулке 15) щетины уплотняющей части (12), зажимая его с геометрическим и силовым замыканием в углублении (пазу 20).

3. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что выполняющая функцию зажимного элемента опорная пластина (18), имеющая опорную поверхность, прилегающую к опорной поверхности (21) углубления (паза 20), имеет волнообразно и попеременно отогнутые во взаимно противоположные стороны заходящие в углубление (паз 20) выступы (31, 32), из которых одна часть выступов, отогнутых в одну из сторон, входит в поднутрение (29), имеющееся в углублении (пазу 20), а другая часть выступов, отогнутых в другую сторону, прилегает к держателю (проволочному сердечнику 14, зажимной втулке 15) щетины, зажимая его с геометрическим и силовым замыканием в углублении (пазу 20).

4. Щеточное уплотнение по п.1, отличающееся тем, что прилегающая к опорной поверхности (21) углубления (паза 20), выполняющая функцию зажимного элемента опорная пластина (38) имеет частично охватывающий держатель (проволочный сердечник 14, зажимную втулку 15) щетины и заходящий в углубление (паз 20) в несущей щеточное уплотнение детали (10) буртик (40), который имеющейся у него загнутой кромкой (41), охватывающей держатель щетины, входит в расположенное в углублении (пазу 20) напротив опорной поверхности (21) поднутрение, обеспечивая закрепление держателя щетины в этом углублении с геометрическим и силовым замыканием.

5. Щеточное уплотнение, прежде всего по п.1, отличающееся тем, что выполненная в виде отдельного зажимного элемента опорная пластина (48) имеет буртик (50), который входит в имеющее два расположенных друг против друга поднутрения (44, 45) углубление (паз 23) в несущей уплотняющую часть (12) щеточного уплотнения детали (10) и частично охватывает держатель (проволочный сердечник 14, зажимную втулку 15) щетины и по центру обращенного от концов (17) щетины основания которого предусмотрен пластически деформируемый гофр (51), в результате пластической деформации которого при запрессовке (стрелки 52, 53) уплотняющей части (12) щеточного уплотнения в углубление (паз 23) этот буртик (50) принимает форму, при которой он прилегает к стенкам (44, 45) углубления (паза 23), обеспечивая закрепление в нем уплотняющей части щеточного уплотнения с геометрическим и силовым замыканием.

6. Щеточное уплотнение по п.5, отличающееся тем, что углубление выполнено в виде паза (23), который в сечении имеет форму ласточкиного хвоста и расположенные друг против друга боковые стенки (44, 45) которого образуют поднутрения.

РИСУНКИ