Патент на изобретение №2296257

(54) УПЛОТНЕНИЕ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для герметизации разъемов вакуумных камер и газораспределительных устройств. Уплотнение разъемных соединений содержит эластомерную плоскую кольцевую прокладку, установленную на уплотняемый вал между верхней и нижней втулками в кольцевую канавку. Глубина кольцевой канавки составляет 0,25…0,4 от высоты эластомерной плоской кольцевой прокладки, боковая поверхность канавки выполнена конической с углом наклона, составляющим 35°…50°. Между прокладкой и началом боковой поверхности канавки выполнен зазор, составляющий 0…0,3 от ширины эластомерной плоской кольцевой прокладки. Техническим результатом изобретения является повышение герметичности и долговечности уплотнения. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано для герметизации разъемов вакуумных камер и газораспределительных устройств.

Известно уплотнение цилиндрической поверхности с помощью плоской эластомерной прокладки, устанавливаемой в канавке одной из уплотняемых деталей, при этом ее деформация осуществляется за счет осевого давления выступа на другой детали (см. А.Рот. Вакуумные уплотнения. Москва: Энергия. 1971 г., стр.257, рис.3-131). Недостатком данного устройства является малая точность обеспечения осевых зазоров между уплотняемыми деталями вследствие разброса допусков на уплотняющие элементы. Также необходимо проводить дополнительную подтяжку соединяемых деталей для обеспечения уплотнения при температурных колебаниях окружающей среды.

Технической задачей предложенного изобретения является создание уплотнения с повышенной герметичностью и долговечностью.

Поставленная задача достигается тем, что в уплотнении разъемных соединений, содержащем эластомерную плоскую кольцевую прокладку, установленную на уплотняемый вал между верхней и нижней втулками в кольцевую канавку, канавка выполнена в кольце, глубина кольцевой канавки составляет 0,25…0,4 от высоты эластомерной плоской кольцевой прокладки, боковая поверхность канавки выполнена конической с углом наклона , составляющим 35°…50°, а зазор между прокладкой и началом боковой конической поверхности кольцевой канавки составляет 0…0,3 от ширины эластомерной плоской кольцевой прокладки.

А также в кольце может быть выполнена дополнительная кольцевая расточка.

А также в верхней втулке может быть выполнена кольцевая расточка.

А также в нижней втулке может быть выполнена кольцевая расточка.

А также кольцевые расточки могут быть выполнены в верхней и нижней втулках.

А также в кольце может быть выполнена вторая кольцевая канавка.

Изобретение поясняется чертежами:

фиг.1 – разрез уплотнения до обжатия прокладки,

фиг.2 – разрез уплотнения после обжатия прокладки,

фиг.3 – уплотнение разъемных соединений после обжатия прокладки с кольцевой канавкой в кольце,

фиг.4 – уплотнение разъемных соединений после обжатия прокладки с дополнительной кольцевой расточкой в кольце,

фиг.5 – уплотнение разъемных соединений после обжатия прокладки с кольцевой расточкой в верхней втулке,

фиг.6 – уплотнение разъемных соединений после обжатия прокладки с кольцевой расточкой в нижней втулке,

фиг.7 – уплотнение разъемных соединений после обжатия прокладки с кольцевыми расточками в верхней и нижней втулках,

фиг.8 – уплотнение разъемных соединений с двумя кольцевыми канавками под прокладки на кольце.

Уплотнение разъемных соединений (фиг.1) содержит эластомерную плоскую кольцевую прокладку 1 высотой h и шириной s, установленную между торцевой поверхностью 2 верхней втулки 3 и дном 4 кольцевой канавки 5, выполненной глубиной h₁, которая составляет 0,25…0,4 от высоты h эластомерной плоской кольцевой прокладки 1. Боковая поверхность 6 кольцевой канавки 5 выполнена конической с углом наклона между этой поверхностью и торцевой поверхностью 7, составляющим 35°…50°.

Для уменьшения рабочей деформации эластомерная плоская прокладка 1 устанавливается с зазором между прокладкой и началом боковой конической поверхности кольцевой канавки 5, составляющим 0…0,3 от ширины s эластомерной плоской кольцевой прокладки. Эластомерная плоская прокладка 1 установлена на уплотняемую поверхность 8 вала 9. Посадочный зазор между валом 9 и верхней втулкой 3 – ₁. Герметизирующиеся полости – А и Б.

На фиг.3 показано, что кольцевая канавка выполнена в кольце 10, установленном на нижнюю втулку 11.

В варианте исполнения на фиг.4 в кольце 10 выполнена дополнительная кольцевая расточка глубиной h₂.

В варианте исполнения на фиг.5 в верхней втулке 3 выполнена кольцевая расточка глубиной h₃.

В варианте исполнения на фиг.6 в нижней втулке 11 выполнена кольцевая расточка глубиной h₃.

В варианте исполнения на фиг.7 в верхней втулке 3 и нижней втулке 11 выполнены кольцевые расточки глубиной h₄ и h₅ соответственно.

В варианте исполнения на фиг.8 между верхней втулкой 3 и нижней втулкой 11 в кольце 10 выполнена вторая кольцевая канавка 5 глубиной h₁, и в нее установлена эластомерная кольцевая прокладка 1. Посадочный зазор между валом 9 и нижней втулкой 11 – ₂. Герметизирующиеся полости – А, Б и В.

Работа устройства заключается в герметизации полостей А и Б, сообщающихся по посадочному зазору ₁ (фиг.2). В результате осевого обжатия усилием Р эластомерной плоской прокладки происходит ее радиальная деформация, которая приводит к соприкосновению прокладки 1 с конической стенкой 6 канавки 5, при этом возникают радиальные усилия (показанные стрелками) в направлении к посадочному зазору ₁, которые создают дополнительное поджатие прокладки к поверхности 8 вала 9 и к поверхности 2 втулки верхней 3, обеспечивая необходимую герметичность от перетечек по зазору ₁. Наиболее эффективна работа конуса при угле наклона 35…50° между боковой поверхностью 6 расточки 5 и торцевой поверхностью 7.

В связи с тем, что плоские эластомерные прокладки изготавливаются с большим разбросом допусков, излишки эластомера выходят в полость, образованную между торцевыми поверхностями 7 и 2.

Величину обжатия, необходимую для герметизации, регулируют либо (см. фиг.4) глубиной дополнительной кольцевой расточки h₂ кольца 10 при упоре ее торцевой поверхности в торцевую поверхность втулки, верхней 3, либо (см. фиг.5) глубиной расточки h₃ втулки верхней 3 при упоре ее торцевой поверхности в торцевую поверхность втулки нижней 11, либо (см. фиг.3) глубиной расточки h₃ втулки нижней 11 при упоре ее торцевой поверхности в торцевую поверхность втулки верхней 3, либо (см. фиг.4) глубинами расточек h₄ и h₅ втулок верхней 4 и нижней 5 при упоре их торцевых поверхностей.

Герметизации трех полостей А, Б, В (см. фиг.8), сообщающихся по посадочным зазорам ₁ и ₂, может быть выполнена за счет установки кольца 10 с канавками 5, выполненными на двух торцевых поверхностях, и установки эластомерных плоских прокладок 1 одинаковых размеров или осевой жесткости. Величина обжатия регулируется аналогично фиг.4, 5, 6, 7.

Все геометрические соотношения проверены экспериментально. Исходя из изложенного и на основании проведенных опытных работ, предлагаемая конструкция устройства для герметизации разъемных соединений позволяет повысить надежность герметизации и точность установки уплотняемых деталей.

Формула изобретения

1. Уплотнение разъемных соединений, содержащее эластомерную плоскую кольцевую прокладку, установленную на уплотняемый вал между верхней и нижней втулками в кольцевую канавку, отличающееся тем, что глубина кольцевой канавки составляет 0,25…0,4 высоты эластомерной плоской кольцевой прокладки, боковая поверхность канавки выполнена конической с углом наклона , составляющим 35…50°, а зазор между прокладкой и началом боковой поверхности кольцевой канавки составляет 0…0,3 ширины эластомерной плоской кольцевой прокладки.

2. Уплотнение разъемных соединений по п.1, отличающееся тем, что в кольце выполнена дополнительная кольцевая расточка.

3. Уплотнение разъемных соединений по п.1, отличающееся тем, что в верхней втулке выполнена кольцевая расточка.

4. Уплотнение разъемных соединений по п.1, отличающееся тем, что в нижней втулке выполнена кольцевая расточка.

5. Уплотнение разъемных соединений по п.1, отличающееся тем, что кольцевые расточки выполнены в верхней и нижней втулках.

6. Уплотнение разъемных соединений по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что в кольце выполнена вторая кольцевая канавка.

РИСУНКИ