ПРОКЛАДКА ИЗ УПРУГОГО МАТЕРИАЛА

Полезная модель относится к деталям автомобильной промышленности, изолирующие разъемные части устройств друг от друга, таких как двигатель, аппарат, прибор, части кузова и т.п. В частности, полезная модель может быть использована в качестве прокладки топливного бака верхней, прокладки хомута топливного бака; уплотнителя рулевого механизма; прокладки механизма регулирования наклона спинки переднего сиденья; прокладки коробки воздухапритока; прокладки вакуумного цилиндра тормозов; прокладки фонаря освещения салона; прокладки люка бензодатчика топливного бака (кузовная деталь над топливным баком автомобиля); противоскрипной прокладки панели приборов, обшивки и других частей интерьера автомобиля.
Известен ряд конструкций прокладок из упругого материала, выполняющих функцию уплотнения (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, т.3. 1980, 557 с.; DE.3237081 А1, 1984; SU, 1000644 A, 1983; SU, 1161756 A, 1985; SU, 1190119 A, 1985; DE, 3039534 А1, 1982; FR, 2129714 A, 1992; SU, 454384 A, 1974).
Известна плоская многослойная прокладка, содержащая несколько слоев уплотнительного материала, сцепленных между собой. Прокладка состоит из переплетающихся полимерных волокон, содержащих сердцевину из стекла и/или акрилового материала и наружный слой, состоящий из волокон на основе полифениленсульфида, один или в комбинации с другими инертными волокнами, например на основе ароматических амидов, углеродными или графитовыми волокнами, (см. патент Франции N 2552518, МПК 4 F16J 15/00,1986)
Такое конструктивное выполнение плоской многослойной прокладки для фланцевых соединений позволяет из анизотропного исходного материала слоев прокладки, сориентированных надлежащим образом, получить прокладку, обладающую изотропией механических свойств в плоскости слоя, что повышает надежность прокладки при работе в условиях с переменными силовыми и тепловыми нагрузками. Однако, такие прокладки сложны в изготовлении и дорогостоящи.
Широко известно использование прокладок в форме кольца с четырехсторонними секциями из политетрафторэтилена (ПТФЕ), известном под торговой маркой TEFLON.
Указанные выше типы прокладок обладают удовлетворительными механическими и физическими характеристиками, способными снижать износ; однако, не являются способными обеспечить характеристики полной герметизации, имеют большой удельный вес, низкий температурный предел хрупкости, выделяют вредные вещества и запах, не могут быть повергнуты вторичному формованию. Кроме того, изготовление таких прокладок дорогостоящий процесс, что ведет к высокой стоимости самих изделий.
Известны прокладки различной формы для теплоизоляции и звукоизоляции салона автомобиля, а также прокладки под пробку для ликеро-водочных изделий, выполненные из химически и физически сшитого пенополиэтилена низкой плотности (см. публикацию в Интернете на сайте www.penolon.ru).
Недостатком данного решения является узкая область применения в автомобильной промышленности - его направление определено как теплозвукоизоляция салона автомобиля, сшитого пенополиэтилена низкой плотности не способна воспринимать нагрузки, не долговечна в условиях переменных нагрузок.
Известны прокладки различной формы для термо- и шумоизоляции, выполненные из химически сшитого полиэтилена низкой плотности (см. ж-л «The Chemical Journal». Май 2005 г., стр. 56-58). Данное решение принято за прототип.
Недостатком прототипа является узкая направленность использования, так как детали из химически сшитого пенополиэтилена низкой плотности годны только в качестве тепло-виброизоляционных прокладок и в автомобильной промышленности в качестве уплотнителей для деталей, несущих постоянные силовые и вибрационные нагрузки будут не пригодны по следующим причинам:
1) Структура химически сшитого пенополиэтилена низкой плотности крупноячеистая (0,2-1 мм), что при деформации не создает достаточной упругости, эластичности и самое главное прочности связей, и как следствие низкая долговечность в нагруженных условиях.
3
2) Низкая кажущаяся плотность - это не более 45 кг/м, что влияет не только на вес детали - детали из данного материала более легкие, но и на
долговечность. Поскольку связи материала с крупноячеистой структурой низкой плотности менее долговечны, детали из такого материала не способны нести больших нагрузок и выдерживать значительную деформацию сжатия при креплении деталей, между которыми может быть установлена указанная прокладка.
3) Низкое разрывное напряжение (около 400 кПа) и низкое удлинение при разрыве (80-100%), - эти характеристики так же очень важны при эксплуатации под переменными нагрузками.
Задача, решаемая полезной моделью - создание прокладки, которая исключает вышеупомянутые неудобства и проблемы, в результате использования современного материала и является дешевой как в изготовлении, так и для потребителя.
Поставленная задача достигается тем, что известная прокладка из химически сшитого пенополиэтилена (ППЭ), имеющая кольцеобразную, или прямоугольную или другую форму в соответствии с полезной моделью, выполнена из ППЭ высокой плотности.
Технический результат от использования полезной модели заключается в том, что за счет изготовления прокладки из ППЭ высокой плотности, который обладает микроячеистой структурой, любой из перечисленных форм, даёт следующие преимущества при эксплуатации:
1. Малый вес, почти в пять раз легче резины
2. Температурный предел хрупкости ниже -40°С
3. Экологичность (не выделяет вредных веществ и не имеет запаха)
4. Низкая стоимость деталей за счет веса
5. Возможность вторичного формования
6. Высокая прочность детали при нагружении постоянными или переменными нагрузками.
3
3
Поскольку используемый материал ППЭ-2П, ППЭ-1П имеет более высокую плотность (но ниже чем резина в 4 раза) 90-180 кг/м, это дает возможность использовать данный материал в узлах с высокой степенью сжатия при деформации. Например, крепление рулевой рейки происходит с моментом затяжки болтов около 50-65 кгм, при таких нагрузках прокладку с плотностью 45 кг/м просто раздавит.
Фиг. 1 - плоская прямоугольная прокладка, общий вид;
Фиг. 2 - кольцевая прокладка, общий вид
Фиг. 3 - плоская прокладка сложной конфигурации.
Прокладка из химически сшитого пенополиэтилена ППЭ высокой плотности может иметь любые формы, может быть как плоской прямоугольной (см. фиг.1), либо выполненной в виде кольца (фиг.2), так иметь сложную конфигурацию (как, например, противоскрипная прокладка панели приборов - условно не показана).
Прокладка 1, может быть выполнена, например, в виде кольца (см. фиг.2) с оппозитно расположенными сторонами 2 и 3, иметь внутреннюю 4 и наружную 5 поверхности.
Прокладка может иметь сложное пространственное поперечное сечение, в виде микрорельефа на рабочих поверхностях, позволяющих повысить герметичность соединения.
Прокладки, выполненные из химически сшитого пенополиэтилена ППЭ высокой плотности, предназначены для замены пористых, а в некоторых случаях монолитных резин таких, как 7-57-3067ПМ, 7-57-6005, 7-57-7002 и т.д. (согласно ТУ 38.105250-91), в узлах с условиями эксплуатации от -40°С до +70°С, в среде вода-воздух в качестве уплотнителей, эластичных упоров, противоскрипных прокладок, буферов, кожухов, вставок для следующих деталей автомобиля: уплотнитель рулевого механизма, прокладка топливного бака, прокладка вакуумного усилителя тормозов, прокладка коробки воздухапритока и т.д. Из приведенного перечня деталей видно, что прокладки из ППЭ высокой плотности уже используются в серьезных узлах и агрегатах, во всех возможных условиях эксплуатации.
Прокладки могут быть изготовлены методом формования или вырубки с использованием известного технологического оборудования.
Промышленное использование нового технического решения доказали преимущества применения заявляемых прокладок, выполненных из пенополиэтилена ППЭ высокой плотности (см. Приложение 1 - протокол испытаний). Показатели, в отношении которых проводились испытания, характеризуют следующие свойства изделий из ППЭ высокой плотности:
3
- кажущаяся плотность говорит о весе детали, его упругих свойствах и способности воспринимать нагрузки и деформации. Вес детали из ППЭ высокой плотности меньше чем у резины, имеющей данный показатель 300-800 кг/м.
- относительное удлинение и разрушающее напряжение говорит о прочности материала - по данным свойствам изделия из ППЭ высокой плотности
имеют показатели лучше, чем другие пенополиэтилены и практически равные с пенорезиной, однако прокладки из ППЭ более дешевые.
- относительная остаточная деформация говорит об упругих свойствах деталей при разных температурах - изделия соответствует поставленным требованиям.
- водопоглощение говорит о стойкости к водно-воздушным средам.
Кроме того, были проведены испытания различных типов прокладок из ППЭ высокой плотности на автомобилях. Результаты испытаний положительные (см. Приложение 2 - извещения по результатам испытаний).
По результатам проведенных комплексных испытаний были сделаны выводы о возможности замены прокладок из резины на прокладки из химически сшитого пенополиэтилена ППЭ высокой плотности (см. Приложение 3)
Экономическая эффективность заключается в долговечности, надежности, высоком качестве и низкой стоимости предлагаемых прокладок.
Приведенные выше показатели подтверждаются техническими условиями, которые зарегистрированы в уполномоченном государственном органе (Приложение 4).