ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Уплотнение включает пакет манжет, сформированных из двух частей 1, 2 (рис. а) таким образом, что центральные выступы каждой части направлены в противоположные стороны. Каждая часть пакета содержит одну или несколько манжет 3 (на рис. показано по две манжеты), между частями помещено специальное нажимное кольцо 4. По краям пакета размещены опорные кольца 5, имеющие кольцевой паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа манжеты. Количество манжет 3 в каждой части 1 и 2 пакета зависит от давления и характера рабочей среды. При давлении 40 МПа и обычных минеральных маслах достаточно иметь по одной манжете в каждой части при давлении 70 МПа и абразивосодержащей манжете в каждой части, при давлении 70 МПа и абразивосодержащей среде - по 2-3 манжеты. Каждая манжета 3 имеет два пружинных язычка 7 (рис. б) с уплотняющей 8 и опорной 9 поверхностями, а также центральный выступ 10 переменной толщины. Уплотняющие и опорные поверхности пересекаются между собой под тупым углом a. Опорные поверхности 9 и соответствующие торцы 11 параллельны друг другу, при этом торцы и уплотняющие поверхности 8 язычков образуют острый угол b. Каждый язычок имеет нерабочие поверхности 12, параллельные соответствующим уплотняющим поверхностям 8, т.е. толщина В язычков 7 постоянна. Длина нерабочих поверхностей 12 подобрана таким образом, что язычки 7 соединяются центральным выступом 10 посредством «слабых» перемычек 13. На тыльной части каждой манжеты предусмотрена канавка 14, конфигурация которой также влияет на толщину перемычек 13. Манжеты выполнены из эластичного материала повышенной твердости. Нажимное кольцо 4 выполнено в виде двух оппозитно расположенных центральных выступов 15 (рис. в), сопряженных с клиновидными, расширяющимися по мере удаления от оси l-l центральных выступов, опорами 16. Внешние стороны опор образуют цилиндрические поверхности 17, контактирующие с цилиндрической уплотняющей парой. Углы наклона сторон 18 и 19 клиновидных опор 16 меньше соответствующих углов опорных поверхностей 9 (рис. б) в свободном состоянии манжеты. На цилиндрических поверхностях 17 нажимного кольца (рис. в) выполнены канавки 20. Нажимное кольцо выполнено из эластичного материала, модуль упругости которого равен или больше соответствующего показателя манжет. Опорное кольцо 5 выполнено из антифрикционного материала повышенной твердости, например бронзы.

Уплотнение поочередно воспринимает реверсивную нагрузку, т.е. рабочее давление воспринимается с одной и с другой стороны пакета. Для примера рассмотрим один случай - подачу рабочего давления справа. Возникающая при этом нагрузка воспринимается всем пакетом. Но основная часть нагрузки передается от опорного кольца 5 через выступы 10 манжет 3 правой части 2 пакета, выступы 15 нажимного кольца 4, выступы 10 левой части 1 пакета -на одну из деталей уплотняемой цилиндрической пары. Эта нагрузка не воспринимается пружинными язычками 7 манжет 3. Язычки манжет правой части 2 пакета, направленные в сторону давления, несколько сжимаются и дополнительно разворачиваются вокруг «слабых» перемычек 13 и частью своих уплотняющих поверхностей 8 и кромками на пересечении этих поверхностей и торцев 11 герметизируют цилиндрическую пару. При этом язычки крайней правой манжеты 3 своими поверхностями 9 опираются на торцы 11 следующей манжеты. Поверхности 9 язычков следующей (второй справа) опираются на наклонные стороны 19 клиновидных опор 16 нажимного кольца 4. Пружинные язычки 7 манжет левой части 1 пакета давление не воспринимают, дополнительно не деформируются, между опорными поверхностями 9 крайней левой манжеты и торцами 11 следующей (второй слева) манжеты, а также между поверхностями 9 второй манжеты и наклонными сторонами 18 нажимного кольца 4 сохраняются зазоры. Вместе с тем язычки 7 манжет левой части несут важную функцию скребковых манжет. Под действием давления и осевой нагрузки пакет вместе с внутренней деталью перемещаются, при этом кромки язычков очищают рабочие поверхности цилиндра. Движение уплотнения сопровождается незначительной силой трения, поскольку пружинные язычки 7 правой части 2 пакета воспринимают лишь часть нагрузки и не раздавливаются, а в основном разворачиваются относительно «слабых» перемычек 13, при этом язычки второй манжеты ложатся на опоры 16 нажимного кольца 4. Манжеты и, прежде всего, их язычки приспосабливаются к внешней нагрузке, а незначительная сила трения и ограниченная деформация пружинных язычков способствует снижению износа манжет. В итоге сохраняется высокая износостойкость уплотнения при его ограниченных габаритах и при двустороннем (поочередном) приложении повышенного и высокого (до 70 МПа) давления, в т.ч. в агрессивных и абразивосодержащих средах.