КОЛЬЦО УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ ИЗ ЭЛАСТИЧНОГО МАТЕРИАЛА И ПРЕСС-ФОРМА ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для уплотнения подвижных и неподвижных соединений гидравлических и пневматических устройств.
Известны резиновые уплотнительные кольца прямоугольного сечения для гидравлических устройств с допустимыми закруглениями кромок кольца радиусом не более 0,3 мм. (В.И.Анурьев Справочник конструктора-машиностроителя. Книга 2. Москва, Машиностроение, 1974 г., с.494-495).
Недостатком вышеуказанных колец является то, что при монтаже их на место использования преодолеваются большие силы трения, а также имеет место скручивание кольца за счет трения его острой кромки о входную кромку цилиндра (штока), что уменьшает поверхность прилегания уплотнительного кольца, то есть возможна течь уплотняемой жидкости, а значит снижается надежность уплотнения, поэтому такие кольца применяют, преимущественно, в неподвижных соединениях, что сужает их область применения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели являются кольцо уплотнительное из эластичного материала, у которого в поперечном сечении противоположные стенки выполнены параллельно друг другу, при этом две пары смежных стенок образуют два прямых угла, а между двумя другими парами смежных стенок выполнены фаски (см. авторское свидетельство SU №1206536, кл. F 16 J 15/34, 23.01.1986).
Существенным недостатком данных колец является склонность к скручиванию при монтаже колец на место использования, что приводит к
повреждению колец и потере герметичности уплотняемой поверхности за счет уменьшения полосы прилегания, а для надежного уплотнения гидравлических и пневматических устройств необходима достаточно широкая полоса прилегания уплотнительного кольца. Это достигается путем создания натяга при установке кольца в зазор между уплотняемыми поверхностями за счет деформирования (сжатия) кольца в зазоре, так как зазор меньше диаметра сечения кольца.
При использовании такого кольца, за счет большого трения по уплотняемой поверхности, требуется большое усилие для его перемещения, что приводит к быстрому износу кольца, поэтому такие кольца применяют, преимущественно, в устройствах с возвратно-поступательным движением и меньше - в устройствах с вращательным движением.
Известны пресс-формы для изготовления резиновых колец, содержащие пуансон и матрицу, формообразующие поверхности которых выполнены конусными под углом 45° (ГОСТ 24512-80. Пресс-формы многоместные съемные для изготовления резиновых колец круглого сечения. Конструкция и размеры).
Известны пресс-формы для изготовления резиновых колец, содержащие пуансон и матрицу, формообразующие поверхности которых выполнены под углом 90° (В.И.Анурьев Справочник конструктора-машиностроителя. Книга 2. М., Машиностроение, 1974 г., с.453-454). Недостатком такой пресс-формы является то, что при изготовлении колец облой, образующийся на поверхности колец в местах разъема пресс-форм, при использовании колец препятствует достижению требуемой герметизации уплотняемой поверхности, вследствие чего уменьшается надежность уплотнения.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности уплотнения подвижных и неподвижных соединений и расширение области использования кольца уплотнительного из эластичного материала, путем использования пресс-формы для его
изготовления удобной для использования и позволяющей изготовить кольцо, не требующее дальнейшей доработки.
Технический результат от использования кольца уплотнительного из эластичного материала заключается в увеличении ширины полосы прилегания кольца к уплотняемой поверхности, и увеличении, таким образом, его герметизирующей способности, за счет прессующей способности пресс-формы и ее конструкции, обеспечивающей качественное формообразование поверхности кольца уплотнительного.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в части кольца уплотнительного за счет того, что у кольца уплотнительного из эластичного материала в поперечном сечении противоположные стенки выполнены параллельно друг другу, при этом две пары смежных стенок образуют два прямых угла, а между двумя другими парами смежных стенок выполнены фаски, при этом прямые углы расположены по одной диагонали поперечного сечения, а фаски расположены по другой диагонали сечения, причем ширина s фаски равна от 0,1 до 0,5 от расстояния l между противоположными стенками поперечного сечения, параллельными оси кольца, а фаска выполнена под углом Ψ=30°-45° к смежной стенке поперечного сечения, которая перпендикулярна оси кольца.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в части пресс-формы за счет того, что пресс-форма для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала содержит пуансон и матрицу, при этом формообразующие поверхности матрицы и пуансона образуют замкнутый контур в виде кольцевой полости, имеющей поперечное сечение, у которого две противоположные стороны, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и цилиндрической поверхностью матрицы расположены параллельно оси кольцевой полости, а две другие, образованные торцевой поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона, расположены перпендикулярно ей, при этом два противолежащих по диагонали поперечного сечения угла, образованные цилиндрической поверхностью пуансона и
торцевой поверхностью матрицы и цилиндрической поверхностью матрицы и торцевой поверхностью пуансона - прямые, а между двумя парами сторон поперечного сечения, образованных, соответственно, цилиндрической и торцевой поверхностями пуансона и цилиндрической и торцевой поверхностями матрицы по другой диагонали, выполнены фаски, причем ширина s фаски равна от 0,1 до 0,5 от расстояния l между сторонами поперечного сечения кольцевой полости параллельными оси кольцевой полости, а фаска выполнена под углом Ψ=30°-45° к смежной стенке поперечного сечения кольцевой полости, которая перпендикулярна оси кольцевой полости.
На фиг.1 представлен разрез кольца уплотнительного из эластичного материала и на фиг.2 - представлен разрез пресс-формы для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала
Кольцо 1 уплотнительное из эластичного материала содержит в поперечном сечении две противоположные параллельные стенки 2 и 7, выполненные параллельно оси 9 кольца 1 и две другие противоположные параллельные стенки 10 и 11, выполненные перпендикулярно оси 9 кольца 1. Два противолежащих по диагонали поперечного сечения угла 3 и 4 - прямые и образуют кромки 12, а между стенками, соответственною и 7, а также 8 и 11 по другой диагонами поперечного сечения выполнены фаски, соответственно, 5 и 6, причем ширина s каждой фаски 5 и 6 равна от 0,1 до 0,5 от расстояния l между противоположными стенками 7 и 8 поперечного сечения кольца 1, которые параллельны оси 9 кольца 1. Фаски 5 и 6 выполнены под углом Ψ=30°-45° к смежной к ней стенке, соответственно 10 и 11 поперечного сечения кольца 1, которая перпендикулярна оси 9 кольца 1.
Конкретный размер фаски 5 и 6 и угла ψ наклона фаски 5 и 6 подбирается экспериментально и зависит, например, от давления уплотняемой среды. Выполнение фаски под углом менее 30° в малой степени влияет на перекручивание при монтаже кольца, а при выполнении угла наклона фаски более 45° приводит к перекосу кольца при его установке, что снижает надежность уплотнения. При размере фаски 5 и 6 равном, например, половине
максимального размера стороны сечения кольца, т.е. 0,5 l, кольцо может быть использовано для тех же давлений, что и кольца круглого сечения (см. ГОСТ 9833-73). С увеличением давления уплотняемой среды целесообразно уменьшать размер фаски 5 и 6 и угол Ψ.
Заявляемое кольцо уплотнительное используется следующим образом. Кольцо монтируют по месту уплотнения в канавку. За счет несимметричного сечения 2 кольцо 1 упирается в стенку канавки кромками фасок 5 и 6. Возникающий при этом момент сил разворачивает кольцо 1 вокруг центра сечения 13 и кромки 12 становятся в распор между уплотнительными поверхностями, вызывая увеличение натяга с одновременным уменьшением ширины полосы прилегания.
Пресс-форма (см. фиг.2) для изготовления кольца уплотнительного из эластичного материала по фиг.1 содержит пуансон 14 и матрицу 15, которые формируют формообразующими поверхностями замкнутый контур в виде кольцевой полости 16, имеющей поперечное сечение, у которого две противоположные стороны, образованные цилиндрической поверхностью 17 пуансона 14 и цилиндрической поверхностью 18 матрицы 15 расположены параллельно оси кольцевой полости 16 две другие, образованные торцевой поверхностью 19 матрицы 15 и торцевой поверхностью 20 пуансона 15, расположены перпендикулярно ей. Два противолежащих по диагонали поперечного сечения угла, образованные цилиндрической поверхностью 17 пуансона 14 и торцевой поверхностью 19 матрицы 15 и цилиндрической поверхностью 18 матрицы 15 и торцевой поверхностью 20 пуансона 14, - прямые, а между двумя парами других сторон, образованных цилиндрической 17 и торцевой 20 поверхностями пуансона 14, а также цилиндрической 18 и торцевой 19 поверхностями матрицы 15 по другой диагонали поперечного сечения, выполнены фаски, соответственно 22 и 21, причем ширина s каждой фаски 22 и 21 равна от 0,1 до 0,5 от расстояния l между сторонами кольцевой полости 16 параллельными оси кольцевой полости 16, а фаска 22 и 21 выполнена под
углом  Ψ=30°-45° к смежной стенке кольцевой полости 16, которая перпендикулярна оси кольцевой полости 16.
Пресс-форма не имеет закрытых канавок в формообразующей кольцевой полости 16 и имеет ступенчатую форму, что позволяет выполнять пуансон 14 и матрицу 15 с высокой точностью, например, на универсальном оборудовании, имеющем достаточные параметры точности.
Пресс-форма работает следующим образом. Заготовка кольца 1 из эластичного материала, например из сырой резины, укладывается на торцевую поверхность 20 пуансона 14 и закрывается матрицей 15. Замыкание формообразующей кольцевой полости 16 происходит раньше жесткого упора матрицы 15 в пуансон 14, так как поверхности 17 и 20 пуансона 14 и поверхности 18 и 19 матрицы 15 образуют пары цилиндр-поршень. Поэтому в сырой резине создается большое давление, при этом небольшой излишек резины выдавливается в зазоры между поверхностями 17 и 20 пуансона 14 и поверхностями 19 и 18 матрицы 15. Чем меньше эти зазоры, тем большее давление можно создать. Это позволяет лучше спрессовать сырую резину перед вулканизацией, ликвидировать пустоты в резине, т.е. повысить качество изготавливаемых колец, применение которых способствует увеличению герметизации уплотняемых поверхностей.
Настоящая полезная модель может быть использована в машиностроении, нефтедобывающей, газодобывающей и других отраслях промышленности для уплотнения подвижных и неподвижных соединений различного рода гидравлических и пневматических устройств.