МАНЖЕТНОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
LIP SEALING DEVICE

Изобретение относится к уплотнительной технике и предназначено для уплотнительных устройств в системах и агрегатах, работающих в широком диапазоне температур и давлений. В частности, в области ракетно-космической техники, а именно в разъемных соединениях, в пневмоприводах систем управления криогенными агрегатами, везде, где требуется высокая надежность по герметичности.
Известны манжетные уплотнительные устройства (а.с. SU № 1167388, а.с. SU № 1198302; а.с. SU № 1203286), работающие в условиях низких температур и высоких давлений. Их недостатками являются: высокие требования к точности изготовления, интенсивный износ сопрягаемых деталей и, как следствие, потеря герметичности.
В настоящее время в машиностроении широкое применение нашли высокоэластичные манжетные уплотнительные устройства, характеризующиеся высокой герметичностью и работоспособностью, которые по сравнению с металлическими манжетами обеспечивают пониженные силы трения, что важно при относительном перемещении уплотняемых поверхностей, и больший ресурс. Гибкие губки (усы) манжет допускают повышенные монтажные радиальные смещения сопрягаемых деталей [Отраслевые стандарты ОСТ 1 03550-71, ОСТ 1 12293-75; ОСТ 112297-75].
Для эластомерных уплотнений, работающих при давлениях свыше 15 МПа и широком диапазоне температур (от минус 250 до плюс 300°C), нечувствительных к составу рабочих сред, широкое применение находят фторопластовые манжеты.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному уплотнительному устройству является уплотнительное устройство, состоящее из фторопластовой манжеты, спиральной и ленточной пружин [Отраслевой стандарт ОСТ 111157-73].
Недостатком известного устройства, а также вышеописанных, является вероятность потери герметичности из-за нестабильности свойств эластомерных материалов во времени, в том числе и фторопластов, что для таких сред как водород, гелий является недопустимым и требует установки дублирующего уплотнения, что усложняет конструкцию, увеличивает габариты и массу.
Задачей изобретения является повышение надежности манжетных уплотнительных устройств из эластомерных материалов, работающих в широком диапазоне температур и давлений, упрощение их конструкции, а именно уменьшение габаритов и массы.
Поставленная задача достигается тем, что манжетное уплотнительное устройство, содержащее эластомерную манжету, в которой размещены спиральная и ленточная пружины, а торец эластомерной манжеты выполнен с кольцевым выступом, сечение которого представляет собой прямоугольный равнобедренный треугольник, при этом высота кольцевого выступа равна радиусу выпуклой поверхности, контактирующей с кольцевым выступом, создающим дополнительный уплотнительный барьер.
На фиг. 1 изображено манжетное уплотнительное устройство.
На фиг. 2 изображена эластомерная манжета с кольцевым выступом.
На фиг. 3 изображены направления действия сил от давления P рабочей среды.
На фиг. 4 показан вид A с фиг. 3.
Заявляется манжетное уплотнительное устройство, содержащее эластомерную манжету (1), с усами (2) и (3), в которой размещены спиральная (4) и ленточная (5) пружины, торец эластомерной манжеты (1) выполнен с кольцевым выступом (6), сечение которого представляет равнобедренный треугольник, при этом высота кольцевого выступа H равна радиусу R выпуклой поверхности штока (7), контактирующего с кольцевым выступом (6) с одной стороны и с цилиндром (8) с другой стороны.
При нагружении уплотнительного устройства рабочим давлением P усы (2) и (3) и торец эластомерной манжеты (1) прижимаются к уплотнительным поверхностям штока (7) и цилиндра (8), при этом кольцевой выступ (6) запрессовывается в объем, образованный радиусом R выпуклой поверхности штока и зазором (5) между штоком (7) и цилиндром (8).
Уплотняющие поверхности, в зоне установки эластомерной манжеты (1), и, в частности, радиус R выпуклой поверхности штока (7), должны быть тщательно обработаны (шероховатость должна быть не более Ra=0,32 мкм) с тем, чтобы обеспечить вхождение кольцевого выступа (6) в зазорное соединение при минимальных давлениях, образуя второй уплотнительный барьер. От действия давления рабочей среды дополнительный элемент самоуплотняет зазорное соединение и исключает появление влаги в замещенном объеме, компенсируя возможные изменения элементов эластомерной манжеты (1), образовавшиеся в результате колебания температур.
Данное техническое решение повышает надежность изделия и обеспечивает упрощение конструкции, а именно уменьшение габаритов и массы.