УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ МАНЖЕТА

Полезная модель относится к области уплотнительной техники и предназначена для исключения утечек жидкости или газа между сопряженными поверхностями деталей, совершающих возвратно-поступательное движение относительно друг друга, например, движение поршня или штока и цилиндра. В частности, она предназначена для уплотнения деталей пневматического тормозного оборудования железнодорожного транспорта.
Известна уплотнительная манжета V-образного сечения (SU 217815 А1, F16J 15/32, заяв. от 1963.12.09). Такое сечение имеет вид двух губок, расходящихся из одного прямоугольного основания. Существенно, что поверхность губки, выступающая в просвет между уплотняемыми деталями (далее рабочая губка), образована гранями, имеющими небольшой наклон относительно оси перемещения деталей. Для этого предложено формировать фаску - так называемый направляющий конус - на торцевой поверхности рабочей губки. Этим достигается облегчение установки уплотнения. При этом край сопряженной детали при установке не выворачивает рабочую губку манжеты, а отжимает ее в направлении второй губки. Такая форма облегчает скольжение по поверхности манжеты острых краев сопряженных деталей (таких как края отверстий, выемок и т.п.). Сопряженной названа деталь, относительно которой движется «несущая» деталь, имеющая посадочное место для установки манжеты. Недостаток состоит в том, что сохраняется граница между указанными гранями в виде ребра (угла) в области скольжения рабочей губки. С этой границы начинается механическое разрушение манжеты. Областью скольжения здесь и далее в тексте названа часть рабочей губки, максимально удаленная от посадочного места при свободном положении манжеты, и испытывающая максимальное трение при движении.
Известна уплотнительная манжета для гидравлических устройств (ГОСТ 14896-84) симметричного V-образного сечения (в виде двух губок, расходящихся из одного основания). Существенным признаком этого аналога является закругленная форма углов основания (радиусы закруглений от 0,8 мм до 2,5 мм). В случае выступания основания в просвет между уплотняемыми
деталями (например, при несоответствии конструкции или размеров места установки манжеты рекомендациям ГОСТ) округлость замедлит механическое разрушение манжеты, если манжета подвергается трению о края отверстий или выемок. Ограничение сверху на радиус упомянутого закругления является недостатком этой конструкции. ГОСТ 14896-84 рекомендует выполнять закругление радиуса 0,2 мм на внешних краях губок (которые являются областями скольжения и подвергаются наибольшему трению), однако такой радиус слишком мал, чтобы предотвратить зацепление рабочей губки манжеты о края канавок и т.п. на поверхности сопряженной детали.
Известна уплотнительная манжета тормозного цилиндра (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник / В.И.Крылов и др. - М.: Транспорт, 1989, с-228) V-образного сечения в виде двух губок, расходящихся из одного основания. Угол основания со стороны сопряженной детали закруглен с радиусом 5 мм. Область скольжения рабочей губки не закруглена, но имеет угол, с которого может начинаться механическое разрушение.
Наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели является уплотнительная манжета ГОСТ 6678-72, п.1.3, исп.2. Ее V-образное сечение имеет вид двух губок, расходящихся от одного основания. Рабочая губка сужается от основания к окончанию и, подобно рассмотренным аналогам, не имеет выраженной «оконечной части», отграниченной от основной части губки. Область скольжения рабочей губки имеет закругленную форму. Закругленная форма области скольжения замедляет механический износ манжеты при трении о поверхность, имеющую отверстия или канавки. Эта манжета неприменима (согласно ГОСТ), если диаметр отверстий на сопряженной поверхности превышает 1,5 мм. Область скольжения рабочей губки в рабочем состоянии прижата к сопряженной поверхности и вдавливается в отверстие. Недостатком является и отсутствие закругления на крае основания V-образного сечения манжеты со стороны сопряженной детали.
Предлагается уплотнительная манжета, имеющая сечение V-образной формы в виде двух губок, расходящихся от одного основания. Рабочая губка сужается от основания до начала оконечной части, отклоненной относительно основной части губки в сторону второй губки. Область скольжения рабочей губки и край основания V-образного сечения манжеты со стороны сопряженной детали имеют
закругленную форму. Оконечная часть рабочей губки имеет утолщение с двух сторон и в рабочем состоянии отклонена в сторону посадочного места манжеты.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение надежности уплотнения сопряженных поверхностей деталей, совершающих возвратно-поступательное движение относительно друг друга.
Утолщения придают повышенную жесткость оконечной части рабочей губки. Повышенная жесткость оконечной части способствует ее отклонению в сторону посадочного места.
Разрушение предлагаемой уплотнительной манжеты грубыми краями отверстий, выемок, канавок и т.п. на поверхности сопряженной детали замедляется, т.к. область скольжения рабочей губки не зацепляется о края отверстий благодаря своей закругленной форме, а оконечная часть рабочей губки отклонена в сторону посадочного места и не касается поверхности сопряженной детали. Закругленный край основания V-образного сечения манжеты со стороны сопряженной детали, в случае трения основания о поверхность сопряженной детали, также препятствует зацеплению основания о края отверстий, замедляет износ манжеты и повышает надежность уплотнения.
Предлагаемая манжета, как и прототип, имеет сечение V-образной формы в виде двух губок, расходящихся от одного основания.
Общим с прототипом является закругленная форма области скольжения рабочей губки, выступающей в просвет между уплотняемыми деталями.
Отличием является закругление края основания V-образного сечения манжеты со стороны сопряженной детали.
В отличие от прототипа рабочая губка имеет оконечную часть с утолщением с двух сторон, в рабочем состоянии отклоненную в сторону посадочного места манжеты.
Задача решается благодаря совокупности отличительных признаков, т.к. устранение лишь одной любой из рассмотренных причин начала разрушения манжеты не обеспечит надежности при разных возможных условиях эксплуатации.
Предлагаемая полезная модель применима к манжетам для установки в посадочное место, как на внутренней поверхности цилиндра (втулки), так и на внешней поверхности поршня (штока).
К описанию прилагаются две поясняющие полезную модель фигуры.
На фиг.1 представлено упрощенное изображение в разрезе изготовленного заявителем образца кольцевой манжеты, предназначенной для установки на шток главного поршня воздухораспределителя 483 тормоза железнодорожного транспортного средства (Тормозное оборудование железнодорожного подвижного состава: Справочник / В.И.Крылов и др. - М.: Транспорт, 1989, с.177).Стрелками указаны участки манжеты, выполненные с закруглением, существенным для достижения технического результата. Цифрой 1 обозначена рабочая губка сечения манжеты, выступающая в просвет между уплотняемыми деталями. Цифрой 2 обозначена губка сечения манжеты, прижимаемая к поверхности посадочного места, в которое манжета установлена. Цифрой 3 обозначено основание сечения манжеты. Цифрой 4 обозначена закругленной формы область скольжения губки 1. Оконечная часть губки 1, которая в установленном положении отклоняется в сторону посадочного места, обозначена цифрой 5 (и выделена штриховой линией) и имеет утолщение 6 с двух сторон. Цифрой 7 обозначен закругленный край основания V-образного сечения манжеты со стороны сопряженной детали.
На фиг.2 упрощенно изображены в разрезе шток 8, манжеты 9 (изготовленные заявителем из резины вулканизацией в пресс-форме) и втулка 10.
Шток совершает внутри втулки возвратно-поступательные движения, направленные вдоль их общей оси, изображенной на фиг.2 горизонтальной штрихпунктирной линией. На внутренней поверхности втулки расположены отверстия 11 воздушных каналов воздухораспределителя. При пересечении манжетой отверстия на внутренней поверхности втулки рабочая губка манжеты, обращенная к внутренней поверхности втулки, вдавливается в отверстие, и при перемещении над границей отверстия проскальзывает по его краю благодаря закругленной форме области скольжения. Отклоненная в сторону посадочного места манжеты оконечная часть губки исключает зацепление о край отверстия. Отклонение оконечной части губки в сторону посадочного места манжеты особенно важно при увеличении диаметра отверстий на внутренней поверхности втулки. Утолщение отклоненной оконечной части препятствует ее распрямлению. При недостаточной глубине посадочного места манжеты, с целью облегчения скольжения манжеты по краям отверстий, радиус закругления края основания V-образного сечения манжеты со стороны внутренней поверхности втулки следует выбирать таким, чтобы он превышал разницу ширины основания сечения
манжеты и глубины посадочного места, измеренных в радиальном направлении по отношению к оси возвратно-поступательного движения.
Комплект образцов был испытан в составе воздухораспределителя на стенде и проявил повышенную износостойкость при длительном сохранении плотности соединения трущихся деталей.
Предложенная полезная модель может быть применена в воздухораспределителях тормозов железнодорожных транспортных средств.