УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ШАРНИРНОГО СОЕДИНЕНИЯ, УЗЕЛ ШАРНИРНОГО СОЕДИНЕНИЯ И МЕХАНИЗМ С ШАРНИРНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ И УПЛОТНИТЕЛЬНЫМ УЗЛОМ

1. Уплотнительный узел (51, 52, 451) для шарнирного соединения (24), содержащего первый элемент (20), вращающийся относительно оси вращения (RA) относительно его второго элемента (22), причем как первый элемент (20), так и второй элемент (22) каждый содержит поверхность контакта 130, 330, 530) несущего кольца, при этом уплотнительный узел (51, 52, 451) содержит:
первое и второе уплотнительные кольца (111, 112, 511, 512), каждое из которых содержит аксиально ориентированную установочную поверхность (134, 534) и радиально ориентированную уплотнительную поверхность (136, 536); первое и второе уплотнительные кольца (111, 112, 511, 512) упираются друг в друга, таким образом, что уплотнительные поверхности (136, 536) первого и второго уплотнительных колец (111, 112, 511, 512) находятся в контакте друг с другом; и
первое и второе кольцевые несущие кольца (121, 122, 521, 522), причем первое несущее кольцо (121, 521) обычно в ненагруженном состоянии имеет круглую форму поперечного сечения: и первое несущее кольцо (121, 521) контактирует с поверхностью контакта (130, 330, 530) первого элемента (20) и с установочной поверхностью (134, 534) первого уплотнительного кольца (111, 511); а второе несущее кольцо (122, 522) контактирует с поверхностью контакта (130, 330, 530) второго элемента (22) и с установочной поверхностью (134, 534) второго уплотнительного кольца (112, 512); причем, по меньшей мере, либо поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом первого элемента (20), либо установочная поверхность (134, 534) первого уплотнительного кольца (111, 511) содержат выступающий из указанной поверхности в радиальном направлении кольцевой выступ (188, 388, 588), ограничивающий осевое перемещение первого несущего кольца (121, 521) относительно уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511), таким образом, что центр (С) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521) находится на расстоянии (D) по оси от уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511) в пределах диапазона смещения, равного приблизительно двум радиусам (R) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521), когда оно находится в ненагруженном состоянии.
2. Уплотнительный узел (51, 52, 451) по п.1, отличающийся тем, что кольцевой выступ (188, 388, 588) ограничивает осевое перемещение первого несущего кольца (121, 521) относительно уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511) таким образом, что осевое расстояние (D), на котором центр (С) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521) находится от уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511), лежит в пределах диапазона смещения, составляющего приблизительно до 180% радиуса (R) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521), когда оно находится в ненагруженном состоянии.
3. Уплотнительный узел (51, 52, 451) по п.1, отличающийся тем, что кольцевой выступ (188, 388, 588) ограничивает осевое перемещение первого несущего кольца (121, 521) относительно уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511) таким образом, что осевое расстояние (D), на котором центр (С) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521) находится от уплотнительной поверхности (136, 536) первого уплотнительного кольца (111, 511), лежит в пределах диапазона смещения, составляющего приблизительно от 150% до 180% радиуса (R) поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521), когда оно находится в ненагруженном состоянии.
4. Уплотнительный узел (51, 52, 451) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что установочная поверхность (534) первого уплотнительного кольца (511) содержит задний криволинейный участок (564) с выпуклым сегментом (584), образующим кольцевой выступ (588).
5. Уплотнительный узел (51, 52, 451) по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что установочная поверхность (134, 534) первого уплотнительного кольца (111, 511) содержит наклонный уплотнительный участок (204, 604) и кольцевой выступ (188, 388, 588) находится рядом с практически плоским участком (363) в форме усеченного конуса, определяющим зону остановки несущего кольца длиной S, измеренной по оси, практически параллельной поверхности (365) поперечного сечения участка (363) в форме усеченного конуса, которая равна или меньше, чем
<mrow><mi>L</mi><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac bevelled="true"><mrow><mi>S</mi><mi>G</mi></mrow><mrow><mi>cos</mi><mi>γ</mi></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>,</mo></mrow>
где L - длина первого несущего кольца (121, 521), находящегося между первым уплотнительным кольцом (111, 511) и первым элементом (20); SG - расстояние по оси, разделяющее первый элемент (20) и второй элемент (22); и γ - острый угол наклона между наклонным уплотнительным участком (204, 604) первого уплотнительного кольца (111, 511) и продольной осью вращения (RA).
<mrow><mi>W</mi><mo>+</mo><mfrac bevelled="true"><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mrow><mi>π</mi><mi>R</mi></mrow></mstyle><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mfrac><mrow><msup><mstyle mathsize="140%" displaystyle="true"><mrow><mi>π</mi><mi>W</mi></mrow></mstyle><mn>2</mn></msup></mrow><mn>4</mn></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mi>W</mi></mfrac><mo>,</mo></mrow>
6. Уплотнительный узел (51, 52, 451) по п.5, отличающийся тем, что длина L первого несущего кольца (121, 521), установленного между первым уплотнительным кольцом (111, 511) и первым элементом (20), составляет приблизительно
где W - расстояние между наклонным уплотнительным участком (204, 604) установочной поверхности (134, 534) первого уплотнительного кольца (111, 511) и расположенным напротив наклонным рабочим участком (162, 362, 562) поверхности контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом, и R - радиус поперечного сечения первого несущего кольца (121, 521), находящегося в ненагруженном состоянии.
7. Узел (24) шарнирного соединения, содержащий:
вал (40), ось которого является продольной осью узла;
первый элемент (20) и второй элемент (22), соосные с валом (40) по продольной оси (LA), причем первый элемент (20) может вращаться относительно продольной оси (LA) относительно второго элемента (22); при этом первый элемент (20) имеет внутренний край (80, 354, 480) и поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом, а второй элемент (22) имеет внешний край (71) и поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом; при этом внутренний край (80, 354, 480) первого элемента (20) расположен рядом с внешним краем (71) второго элемента (22), а поверхности контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом первого элемента (20) и второго элемента (22) образуют, по меньшей мере, частично, уплотнительную полость (54), расположенную в направлении по оси между первым элементом (20) и вторым элементом (22); и
уплотнительный узел (51, 52, 451) по любому из п.п.1-6, расположенный в уплотнительной полости (54) между первым элементом (20) и вторым элементом (22).
8. Узел (24) шарнирного соединения по п.7, отличающийся тем, что или поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом второго элемента (22), или установочная поверхность (134, 534) второго уплотнительного кольца (112, 512) содержат выступающий из поверхности в радиальном направлении кольцевой выступ (188, 388, 588), ограничивающий осевое перемещение второго несущего кольца (122, 522) относительно уплотнительной поверхности (136, 536) второго уплотнительного кольца (112, 512), при этом центр (С) поперечного сечения второго несущего кольца (122, 522) находится на расстоянии (D) по оси от уплотнительной поверхности (136, 536) второго уплотнительного кольца (112, 512) в пределах диапазона смещения, равного приблизительно двум радиусам (R) поперечного сечения второго несущего кольца (122, 522), когда оно находится в ненагруженном состоянии.
9. Узел (24) шарнирного соединения по п.7 или 8, отличающийся тем, что первый элемент (20) содержит первую манжету (44, 244, 444), а второй элемент (22) содержит втулку (42), содержащую второй внешний край (72) и вторую поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом; данный узел (24) шарнирного соединения также содержит:
вторую манжету (45), соосную с валом (40), причем втулка (42) расположена между первой манжетой (44, 244, 444) и второй манжетой (45); при этом вторая манжета (45) содержит внутренний край (80, 354, 480) и поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом; при этом вторая поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом втулки (42) и поверхность контакта (130, 330, 530) с несущим кольцом второй манжеты (45) образуют, по меньшей мере, частично, вторую уплотнительную полость (55), расположенную в направлении по оси между втулкой (42) и второй манжетой (45);
второй уплотнительный узел (52), расположенный во второй уплотнительной полости (55), в котором первая и вторая манжеты (44, 244, 444, 45), соответственно, соединены с первой и второй конечными частями (61, 62) вала (40), причем первая манжета (44, 244, 444) и вторая манжета (45) соединены с возможностью вращения с валом (40),
в котором втулка (42) может вращаться относительно продольной оси (LA) относительно вала (40), а также первой манжеты (44, 244, 444) и второй манжеты (45) и
в котором первый уплотнительный узел (51, 451) и второй уплотнительный узел (52) обеспечивают вращающиеся уплотнения между втулкой (42) и первой манжетой (44, 244, 444) и между втулкой (42) и второй манжетой (45), соответственно.
10. Механизм (10) с шарнирным соединением и с уплотнительным узлом, содержащий:
раму (11) с первым элементом (20);
компонент (21) со вторым элементом (22); и
шарнирное соединение (24), включающее в себя уплотнительный узел (51, 52, 451) по любому из пп.1-6, причем компонент (21) шарнирно соединен с рамой (11) с помощью шарнирного соединения (24).