Уплотнительное устройство с перепуском рабочей среды

Предлагаемая полезная модель относится к уплотнительным устройствам для неподвижных цилиндрических стыков и может быть использована в пневмосистемах для стыковки воздуховодов в различных областях техники, работающих как в нормальных условиях, так и в условиях высоких температур, стыковки воздухозаборных устройств и входных устройств воздушно-реактивных двигателей в авиационной технике.
Известно принятое за прототип уплотнительное металлическое кольцо и фланцевое уплотнительное устройство с перепуском рабочей среды (см. патент №2521526 от 30.01.2013 г.)
Уплотнительное металлическое кольцо, выполненное из пружинистого листового металла, и имеет в поперечном сечении U-образный профиль с одной ненаклонной наружу стенкой и с другой наклонной наружу стенкой, при этом наклонная стенка по всему кольцу имеет вырезы по поперечному сечению, образующие на кольце отогнутые лепестки
Фланцевое уплотнительное устройство содержит первый фланец с внутренним уширением, второй фланец с заходной частью и буртиком, прокладку в виде уплотнительного металлического пружинящего кольца, при этом U-образный профиль обращен вершиной наружу, ненаклонной стенкой перекрывает зазор по стыку фланцев, упираясь внешней средней ее частью в торец первого фланца и опираясь кромкой ненаклонной стенки на заходную часть второго фланца, кромки отогнутых лепестков профиля при этом упираются в буртик второго фланца, имеющего вырезы для прохода перепускаемой среды.
Общими существенными признаками прототипа - фланцевого уплотнительного устройства, совпадающими с существенными признаками предлагаемого устройства, является то, что уплотнительное устройство содержит первый фланец с внутренним уширением, второй фланец с заходной частью и прокладку в виде уплотнительного металлического пружинящего кольца.
Особенностью уплотнительного металлического пружинящего кольца - прототипа является то, что вершина U-образного профиля обращена наружу относительно уплотняемых фланцев, что увеличивает габариты фланцевого уплотнительного устройства.
Особенностью фланцевого уплотнительного устройства - прототипа является то, что для обеспечения работы устройства требуется наличие буртика с вырезами на втором фланце, для надежной работы устройства (исключения выпадания лепестков за буртик второго фланца при перекосах первого и второго фланцев друг относительно друга при стыковке фланцев и в процессе работы), кроме этого требуется, чтобы буртик на втором фланце имел большую высоту, что увеличивает габариты и массу фланцевого уплотнительного устройства. Также данное фланцевое уплотнительное устройство не обеспечивает равномерность радиального зазора между уплотняемыми фланцами.
Предлагаемой полезной моделью решается техническая задача уменьшения габаритов уплотнительного устройства, уменьшения массы, повышения надежности работы и обеспечения равномерного радиального зазора между уплотняемыми фланца
Для решения данной технической задачи уплотнительное устройство содержит первый фланец с внутренним уширением, второй фланец с заходной частью, прокладку в виде уплотнительного металлического пружинящего кольца, выполненного из пружинистого тонколистового металла, имеющего в поперечном сечении U-образный профиль, при этом одна ненаклонная стенка профиля по всему кольцу выполнена сплошной, а другая наклонная стенка профиля по всему кольцу имеет вырезы по поперечному сечению, образующие на кольце лепестки, вырезы заходят на вершину профиля, а в ненаклонной стенке имеются гладкие радиальные отверстия, при этом U-образный профиль кольца обращен вершиной к первому фланцу и перекрывает зазор по стыку фланцев, сплошной ненаклонной стенкой опирается на внутреннее уширение первого фланца, наклонной стенкой с вырезами опирается на заходную часть второго фланца, при этом на внутреннем уширении первого фланца имеются радиальные резьбовые отверстия.
Отличительным признаком предлагаемого уплотнительного устройства является то, что U-образный профиль кольца обращен вершиной к первому фланцу и перекрывает зазор по стыку фланцев, сплошной ненаклонной стенкой опирается на внутреннее уширение первого фланца, наклонной стенкой с вырезами опирается на заходную часть второго фланца, при этом на внутреннем уширении первого фланца имеются радиальные резьбовые отверстия, уплотнительное устройство и уплотнительное кольцо имеют элементы фиксации уплотнительного кольца, например первый фланец имеет на поверхности внутреннего уширения радиальные резьбовые отверстия, а на ненаклонной стенке уплотнительного кольца имеются радиальные гладкие отверстия для фиксации уплотнительного кольца на первом фланце, например, с помощью винтов.
Благодаря наличию данных отличительных признаков в совокупности с известными достигается следующий результат - уменьшение габаритов уплотнительного устройства, уменьшение массы, повышение надежности работы и обеспечение равномерного радиального зазора между уплотняемыми фланцами.
Данное техническое решение может найти применение в качестве уплотнительного устройства, при стыковке воздуховодов с различными агрегатами или между собой, при стыковке воздушно-реактивных двигателей летательных аппаратов с воздухозаборными устройствами.
Предлагаемое устройство поясняется фигурами. 1-4..
На фиг. 1 изображено уплотнительное устройство с перепуском рабочей среды, состоящее из первого фланца 1 с внутренним уширением 2, второго фланца 3 с заходной частью 4, уплотнительное металлическое кольцо 5, радиальное резьбовое отверстие А на первом фланце 1, винт 6 фиксации уплотнительного металлического кольца 5.
На виде Б на фиг. 2 показано уплотнительное металлическое кольцо 5 со стороны второго фланца 3.
В сечениях В-В и Г-Г на фиг. 3 и 4 показан U-образный профиль уплотнительного металлического кольца: ненаклонная сплошная стенка 7 с отверстиями 8, вырезы 9, образующие лепестки 10.
Уплотнительное устройство, изображенное на фиг. 1 работает следующим образом.
Уплотнительное металлическое кольцо 5 устанавливается на поверхность Г внутреннего уширения 2 первого фланца 1 с минимально возможным радиальным зазором и фиксируется с помощью винтов 6.
Второй фланец 3 устанавливается своей заходной частью 4 во внутренние уширение 2 первого фланца 1, при этом происходит поджатие лепестков 10 кольца 5. Материал кольца - тонколистовая сталь и количество лепестков кольца подбираются из условия обеспечения уровня напряжений в кольце при сборке ниже уровня напряжений релаксации для сохранения упругих свойств кольца при работе уплотнительного устройства.
Уплотнение стыка осуществляется перекрытием уплотнительным металлическим кольцом 5 зазора между поверхностью Г внутреннего уширения 2 первого фланца 1 и заходной частью 4 второго фланца 3. Перепуск рабочей среды в зону второго фланца, например, для подавления пульсаций давления в полости между фланцами и в потоке, или его охлаждения, осуществляется через вырезы 6, образующие лепестки 10.