УПЛОТНЕНИЕ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к уплотнениям, со скользящим кольцом, прижимаемым к поверхности, приблизительно перпендикулярной продольной оси, и может быть использовано в конструкциях для уплотнения валов, особенно в насосах системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Известны уплотнения, содержащие неподвижно закрепленный сильфонный элемент с отбортовками, установленную между отбортовками сильфонного элемента пружину, закрепленное на сильфонном элементе с возможностью взаимодействия с пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и закрепленное с возможностью вращения и взаимодействия с торцом аксиально-подвижного уплотнительного кольца аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо (см., например, RU 2093743, 1997-10-20, F 16 J 15/34)
Недостатком известных устройств является знакопеременное деформирующее воздействие на сильфонный элемент, возникающее в результате гидравлического давления и момента силы трения на контакте уплотнительных колец. Последствие такой работы устройства проявляется в снижении надежности в результате нарушения герметичности по месту неподвижного крепления сильфонного элемента.
Более совершенным в этом аспекте и наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является уплотнение, содержащее неподвижный кожух, закрепленный в неподвижном кожухе сильфонный элемент с наружными отбортовками, установленную между наружными отбортовками сильфонного элемента пружину, закрепленное на сильфонном элементе с возможностью взаимодействия с пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и закрепленное с возможностью вращения и взаимодействия с торцом аксиально-подвижного уплотнительного кольца аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо (JP 62028568, 1987-02-06, F 16 J 15/36).
В указанном техническом решении вышеупомянутые недостатки частично устранены за счет введения в конструкцию неподвижного кожуха для крепления и ограждения сильфонного элемента. Однако наряду с этим такое техническое
решение обусловило раздельные установку и закрепление вращаемой и невращаемой частей уплотнения, что в конечном итоге усложнило обеспечение нужной величины усилия сжатия пружины и, кроме того, исключило применение в конструкции элементов препятствующих возникновению нежелательных для сильфонного элемента крутильных автоколебаний, ухудшающих надежность контакта уплотнительных колец.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание надежного и конструктивно технологичного уплотнения для жидкостной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в обеспечении соединения частей уплотнения в положении, обеспечивающим надежный фиксированный контакт уплотнительных колец и предотвращение крутильных автоколебаний.
Указанный технический результат достигается уплотнением, содержащим неподвижный кожух, закрепленный в неподвижном кожухе сильфонный элемент с наружными отбортовками, установленную между наружными отбортовками сильфонного элемента пружину, закрепленное на сильфонном элементе с возможностью взаимодействия с пружиной аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и закрепленное с возможностью вращения и взаимодействия с торцом аксиально-подвижного уплотнительного кольца аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо, за счет того, что оно снабжено связанным с аксиально-неподвижным уплотнительным кольцом приводным ободом, выполненным с ограничителем его аксиального смещения относительно неподвижного кожуха, при этом неподвижный кожух на участке перемещения аксиально-подвижного уплотнительного кольца выполнен, по меньшей мере, с одним радиально ориентированным выступом, а аксиально-подвижное уплотнительное кольцо выполнено, по меньшей мере, с одним аксиально-ориентированным пазом на внутренней поверхности, сопряженным с радиально-ориентированным выступом.
А также за счет того, что аксиально-подвижное уплотнительное кольцо и аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо выполнены из разных материалов.
А также за счет того, что аксиально-подвижное уплотнительное кольцо выполнено из материала содержащего графит, а аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо выполнено из керамики.
Сущность результата применения данного технического решения проявляется в том, что наличием в данной конструкции приводного обода с ограничителем его аксиального смещения относительно неподвижного кожуха и сопряжения радиально ориентированного выступа на упомянутом кожухе с пазом на аксиально-подвижном уплотнительном кольце обеспечивается монтаж уплотнения в состоянии взаимного положения функциональных частей устройства, предопределенном их размерами и связями, а также в том, что работа уплотнения происходит без крутильных деформаций при стабильной величине сжатия пружины и без автоколебаний. Выполнение уплотнительных колец из разных материалов, в частности, из материала, содержащего графит, и из керамики в таких условиях усиливает эффект стабилизации процесса контактного трения.
Сущность заявляемого технического решения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано устройство в продольном разрезе, на фиг.2 - сечение А-А фиг.1.
Уплотнение содержит неподвижный кожух 1, на котором закреплен сильфонный элемент 2 (например, из любой подходящей эластомерной композиции) с наружными отбортовками 3 и 4, усиленными обечайками 5 и 6 (например, из стали или жестких пластиков). Между наружными отбортовками 3 и 4 с упором в обечайки 5 и 6 установлена пружина 7, а на самом сильфонном элементе 2 на поверхности отбортовки 4 закреплено аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 8, которое имеет возможность взаимодействия с пружиной 7 соответственно через обечайку 6 и выполнено, по меньшей мере, с одним аксиально-ориентированным пазом 9 на внутренней поверхности. Уплотнение содержит аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо 10 и снабжено приводным ободом 11, связанным с аксиально-неподвижным уплотнительным кольцом 10, например полимерным клеевым слоем 12. Приводной обод 11 выполнен, по меньшей мере, с одним радиально-ориентированным выступом 13 на участке перемещения аксиально-подвижного уплотнительного кольца 8, при этом аксиально-ориентированный паз 9 сопряжен с радиально-ориентированным выступом 13. Кроме того, приводной
обод 11 выполнен с ограничителем 14 его аксиального смещения под действием пружины 7 относительно неподвижного кожуха 1, что при напрессовке приводного обода 11 на вал 15 обеспечивает закрепление аксиально-неподвижного уплотнительного кольца 10 с возможностью вращения и взаимодействия с торцом аксиально-подвижного уплотнительного кольца 8 в положении, требуемом для усилия сжатия контактных поверхностей, соответствующего деформации пружины 7.
Аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 8 и аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо 10 выполнены из разных материалов в любой подходящей комбинации, например, углерод/графит против металла, керамика или покрытый керамикой материал, или металл против керамики или керамика против керамики. Наиболее оптимальными для усилий реализуемых в заявляемом техническом решении и в аспекте трения в присутствии жидкой среды будут условия, когда аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 8 выполнено из материала содержащего графит, а аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо 10 - из керамики.
Устройство работает следующим образом.
Уплотнение в сборе устанавливается в гнездо корпусного элемента 16 с гарантированным натягом по месту сопряжения с неподвижным кожухом 1 и с гарантированным натягом по месту сопряжения приводного обода 11 с поверхностью вала 15. В таком положении вращение вала 15 через приводной обод 11 и полимерный клеевой слой 12 предается на аксиально-неподвижное уплотнительное кольцо 10, а закрепленное на сильфонном элементе 2 аксиально-подвижное уплотнительное кольцо 8, связанное с неподвижным кожухом 1 радиально-ориентированным выступом 13 посредством аксиально-ориентированного паза 9, в плоскости вращения будет оставаться неподвижным. Таким образом, обеспечивается фиксированный контакт уплотнительных колец, предотвращение нежелательных крутильных автоколебаний и надежная изоляция рабочей полости 17 жидкостной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.