CZ18111U1 - Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou - Google Patents

Description

Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou

Oblast techniky

Technické řešení se týká soustavy pro utěsnění dynamického spojení dvou součástí, kdy každá má alespoň jednu průchozí dutinu, součásti na sebe navazují a vůči sobě jsou vzájemně pohyblivé. V praxi jde většinou o otočný pohyb součástí s průchozími navazujícími dutinami pro tekutinu, z nichž jedna je začleněna do statoru a druhá do rotoru, nebo o součásti, z nichž jedna je pevná s jednou nebo více dutinami umístěnými proti sobě a druhá se pohybuje lineárně mezi nimi rovněž s jednou nebo více dutinami. Obě dutiny mohou být rozdílného průřezu.

Dosavadní stav techniky

Dosud známá konstrukční řešení utěsnění přívodu tekutin do komor nebo přechodného oddělení dvou prostorů s rozdílnými tlaky jsou založena na využití těsnicích kroužků z materiálů o vhodné pružnosti a tuhosti, navlečených s předpětím mezi otvor pro přívod tekutiny a jádro s přiváděnou tekutinou - radiální těsnění. V jiných případech se využívá těsnicích kroužků umístěných mezi čelo komory a přívodní trubku, které jsou na čelo komory přitlačeny pružinou - axiální těsnění. V případech, kdy mezi přívodem a komorou dochází k oběma druhům pohybu, je třeba utěsnění řešit kombinovaným radiálně axiálním těsněním.

Nevýhody všech těchto uvedených konstrukčních řešení těsnění jsou v jejich omezeném použití tlakem, teplotou nebo dynamikou pohybu těsnicích ploch. Jinak řečeno, tyto těsnicí kroužky nebo jejich soustavy jsou řešeny na míru dané aplikaci a do značné míry jim chybí větší univerzálnost.. Další nevýhodou je také citlivost těchto systémů na přítomnost nečistot v tekutině na obou stranách těsnění, zhoršující těsnost a zvyšující opotřebení těsnicích kroužků. Dosažením potřebných deformačních charakteristik - pružnost/tuhost - je do značné míry omezen výběr materiálů pro tato těsnění, která pak často nedosahují například potřebné odolnosti proti otěru, proti vysokým teplotám nebo tlakům, dynamickému namáhání a nevyhovují tak zejména v případech více exponovaných aplikací.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody a nedostatky dosud známých řešení utěsnění průtoku tekutin mezi dvěma součástmi s průchozí dutinou a vzájemným pohybem, zejména pak utěsnění přívodu tekutin do komor, do značné míry odstraňuje soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že soustava je tvořena tvarovanou těsnicí membránou, která je ve své středové oblasti pevně spojena s těsnícím pouzdrem a na vnějším obvodu je těsnicí membrána pevně spojena se statickou součástí, přičemž těsnicí pouzdro se v axiálním směru trvale opírá o čelo dyna35 mické součásti prostřednictvím rovinné těsnicí plochy.

Mezi těsnicím pouzdrem a statickou součástí je s výhodou umístěna pružina, která se v axiálním směru opírá o zadní čelo těsnicího pouzdra a o vybrání ve statické součásti.

Těsnicí membrána může být se statickou součástí pevně spojena upevňovací maticí s kluznou podložkou a vloženým vnějším statickým těsněním, s těsnicím pouzdrem pak pevně spojena ma40 ticí pouzdra s vloženým vnitřním statickým těsněním. Těsnicí membrána může být například pryžová, kompozitová, plastová, kovová.

Těsnicí pouzdro je nejčastěji kovové nebo plastové. Těsnicí pouzdro může být opatřeno mazacími a/nebo chladicími kanály. Těsnicí pouzdro je možno vybavit odlehčujícím vybráním a/nebo usměrňujícími žebry.

Výhodou soustavy pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle technického řešení je, že statická součást s těsnicí membránou a těsnicím

- 1 CZ 18111 Ul pouzdrem vytváří jeden těsný celek, přitom však dynamicky přizpůsobivý v místě těsnicí membrány natolik, že výstupní ěást tohoto celku - těsnicí pouzdro - již nekoná žádný patrný axiální pohyb vůči dynamické součásti, s níž je v neustálém a nepřerušeném kontaktu prostřednictvím rovinné těsnicí plochy. Tím se těsnění dvou navzájem prostorově pohyblivých součástí převádí na těsnění v jediné rovinné těsnicí ploše, která je kovová, keramická, z plastů, ale vždy dokonale rovná a dokonale hladká. Z toho vyplývá další důležitá přednost konstrukčního řešení soustavy pro utěsnění podle technického řešení - hladkost a tím i těsnost se během provozu dále zvyšuje na rozdíl od běžných systémů, kdy s opotřebením těsnicích kroužků spolehlivost klesá.

Soustava pro utěsnění podle technického řešení je navíc výhodná z hlediska širokého spektra volby materiálů pro těsnicí membránu a těsnicí pouzdro, což dále rozšiřuje oblast použití i na extrémní teplotní, tlakové a dynamické podmínky. Jde tedy o vysoce univerzální systém těsnění, použitelný v nejrůznějších aplikacích.

Přehled obrázků na výkresech

Příklady použití soustavy pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle technického řešení jsou znázorněny na přiložených výkresech, kde značí:

- obr. 1 - soustava těsnicích pouzder a těsnicích membrán ve vysokotlakém hydraulickém směrovém ventilu

- obr. 2 - těsnicí pouzdro a těsnicí membrána pro rotační přívod chladicí kapaliny

- obr. 3 - těsnicí pouzdro s těsnicí membránou pro rotační clonu pro tekutiny s vysokou teplotou

- obr. 4 - soustava těsnicích pouzder a těsnicích membrán ve vysokotlakém uzavíracím ventilu

- obr. 5 - soustava těsnicích pouzder a těsnicích membrán ve vysokotlakém hydraulickém ventilu s možností regulace průtoku

- obr. 6 (obr. 6.1, obr. 6.2, obr. 6.3, obr. 6.4, obr. 6.5) - tvarová řešení těsnicího pouzdra.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Jak je zřejmé z obr. 1, je soustava pro utěsnění dvou vzájemně pohyblivých součástí tvořena tvarovanou těsnicí membránou I, pevně spojenou na svém vnitřním obvodu s těsnicím pouzdrem 2 a na vnějším obvodu se statickou součástí 3. Spojení těsnicí membrány i s těsnicím pouzdrem 2 je provedeno přes vnitřní statické těsnění 11 maticí 10 pouzdra. Spojení těsnicí membrány i se statickou součástí 3 je provedeno přes vnější statické těsnění 9 upevňovací maticí 7 s kluznou podložkou 8. Těsnicí pouzdro 2 se svým čelem v axiálním směru trvale opírá o čelo dynamické součásti 4 prostřednictvím rovinné těsnicí plochy 5. O zadní čelo těsnicího pouzdra 2 se v axiálním směru opírá pružina 6.

Tento popsaný celek je mezi statickou součástí 3 a dynamickou součástí 4 vytvořen ve trojím provedení, rozmístěném nad prvním a druhým směrovým kanálem A a B a přívodním kanálem P na roztečné kružnici pod úhlem 90°, jak ukazuje obr. la. Dynamická součást 4, o jejíž čelo se opírají čela těsnicích pouzder 2, je opatřena levým propojovacím kanálem X a pravým propojovacím kanálem Y, jak je vidět z obr. lb, lc, ld. Čelo dynamické součásti 4, stejně jako čela těsnicích pouzder 2, jsou tvořena rovinnými plochami, které jsou dokonale rovné a hladké. Levý a pravý propojovací kanál X a Y jsou uspořádány tak, že jejich vstupní a výstupní otvory jsou umístěny v půdorysném průmětu na stejné roztečné kružnici jako oba směrové kanály A, B a přívodní kanál P. Dynamická součást 4 je otočná vůči statické součásti 3 kolem osy otáčení v půdorysu souhlasné se středem roztečné kružnice, který je vidět na obr. lc.

-2CZ 18111 Ul

Příklad provedení představuje těsnicí pouzdro 2 z kovu s kovovou těsnicí membránou I ve vysokotlakém hydraulickém směrovém ventilu. Na obr. lb, le, lf jsou znázorněny jednotlivé vzájemné polohy dynamické součásti 4 vůči statické součásti 3.

Obr. lb představuje polohu dynamické součásti 4, kdy proti těsnicím pouzdrům 2 nejsou otvory levého propojovacího kanálu X a pravého propojovacího kanálu Y - vysokotlaký hydraulický směrový ventil je uzavřen.

Obr. le zobrazuje polohu dynamické součásti 4, kdy proti těsnicímu pouzdru 2 prvního směrového kanálu A a odpadním kanálem R ve statické součásti 3 jsou otvory levého propojovacího kanálu X v dynamické součásti 4 a proti těsnicím pouzdrům 2 přívodního kanálu P a druhého ío směrového kanálu B ve statické součásti 3 jsou otvory pravého propojovacího kanálu Y v dynamické součásti 4. Střední kanál Z pak má otvory v kontaktu s rovinnou plochou statické součásti

4, jeden z nich ve středové oblasti, druhý poblíž odpadního kanálu R statické součásti 3. Přívodní kanál P je propojen s druhým směrovým kanálem B a odpadní kanál R je propojen s prvním směrovým kanálem A. Vysokotlaký hydraulický směrový ventil je nastaven do polohy pro průtok ve směru B.

Obr. lf znázorňuje polohu dynamické součásti 4, kdy proti těsnicím pouzdrům 2 prvního směrového kanálu A a přívodního kanálu P jsou otvory levého propojovacího kanálu X v dynamické součásti 4 a proti těsnicím pouzdrům 2 druhého směrového kanálu B a odpadního kanálu R jsou otvory pravého propojovacího kanálu Y v dynamické součásti 4. Střední kanál Z pak stejně jako v předchozím případě má otvory v kontaktu s rovinnou plochou statické součásti 4, jeden z nich ve středové oblasti, druhý poblíž odpadního kanálu R statické části 3. Přívodní kanál P je propojen s prvním směrovým kanálem A a odpadní kanál R je propojen s druhým směrovým kanálem B. Vysokotlaký hydraulický směrový ventil je nastaven do polohy pro průtok ve směru A.

Tento vysokotlaký hydraulický směrový ventil pracuje tak, že ve střední poloze dynamické sou25 části 4 (viz obr. lb) je jak levý propojovací kanál X, tak pravý propojovací kanál Y uzavřen, neboť všechny jejich otvory jsou mimo dosah otvorů v těsnicích pouzdrech 2 přívodního kanálu P a prvního i druhého směrového kanálu A, B statické součásti 3, takže proti všem otvorům ve statické součásti 3 i v dynamické součásti 4 je jen rovinná plocha bez otvorů. Tím je znemožněn průtok tekutiny. Těsnicí pouzdra 2 jsou působením sil pružin 6 a tlakových sil tekutiny na části těsnicích membrán I, opírající se o statickou součást 3 a o obvody těsnicích pouzder 2, tlačena svými rovinnými těsnicími plochami 5 k rovinné ploše dynamické součásti 4. Tato přítlačná síla je tím větší, čím větší je tlak tekutiny.

Pootočením dynamické součásti 4 ve směru hodinových ručiček (viz obr. lf) nastává nejprve situace, kdy okraj levého propojovacího kanálu X a pravého propojovacího kanálu Y přesáhne přes vnitřní okraj těsnicích pouzder 2 prvního směrového kanálu A a druhého směrového kanálu B, zároveň levý propojovací kanál X začíná propojovat první směrový kanál A s přívodním kanálem P. Propojení je dovršeno pootočením o 45°, kdy probíhá průtok v prvním směrovém kanálu A a tekutina z prostoru mezi těsnicími pouzdry 2 mezi statickou součástí 3 a dynamickou součástí 4 je odváděna do odpadního kanálu R jak přímo, tak i pomocí středního kanálu Z. To umožňuje přepínání i při vysokém tlaku bez hydraulického rázu a regulaci průtočného množství. Těsnicí membrána 1 přitom plní dvě funkce - utěsňuje prostor mezi statickou součástí 3 a těsnicím pouzdrem 2 a současně umožňuje potřebný pohyb těsnicího pouzdra 2 tak, aby jeho rovinná těsnicí plocha 5 byla v neustálém kontaktu s čelem dynamické součásti 4.

Pootočením dynamické součásti 4 ze základní polohy „zavřeno“ (obr. lb) v opačném směru o

45° (viz obr. le) pak analogicky nastává propojení přívodního kanálu P s druhým směrovým kanálem B a tím průtok ve druhém směrovém kanálu B. První směrový kanál A je propojen s odpadním kanálem R, stejně jako střední kanál Z.

- J CZ 18111 Ul

Příklad 2

Vyztužená pryžová těsnicí membrána 1 znázorněná na obr. 2 je pevně a těsně spojena s kovovým těsnicím pouzdrem 2 navulkanizováním. Takto vzniklý celek je vložen do kruhového vybrání statické součásti 3 na pružinu 6 a přes kluznou podložku 8 je těsnicí membrána I pevně a těsně ukotvena upevňovací maticí 7 ve statické součásti 3. Dynamická součást 4 je tvořena trubkou s osazením, na níž je upevněno valivé ložisko 17, které je současně svým vnějším průměrem upevněno ve statické součásti 3. Rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 se opírá o rovinnou plochu osazení trubky - dynamickou součást 4. Obě kontaktní rovinné plochy jsou dokonale rovné a hladké.

Tento příklad provedení představuje těsnicí pouzdro 2 s těsnicí membránou I pro rotační přívod chladicí kapaliny. Popsaná soustava pracuje tak, že rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 je pružinou 6 trvale přitlačována k rovinné ploše dynamické součásti 4, takže spoj stále těsní nezávisle na tlaku a pohybu soustavy.

Přivedením tlakové kapaliny do průchozí dutiny statické součásti 3 ve směru šipky je tlakem kapaliny na dolní mezikruží těsnicího pouzdra 2 a dostupnou (vyklenutou) dolní plochu těsnicí membrány I vytvořena přítlačná síla, která dále tlačí těsnicí pouzdro 2 směrem k dynamické součásti 4. Z toho vyplývá, že odezvou na tlak kapaliny je vyvozená těsnicí síla - čím větší je tlak, tím lépe spoj těsní.

Otáčením dynamické součásti 4 dochází k pohybu rovinné těsnicí plochy 5 těsnicího pouzdra 2 po rovinné ploše dynamické součásti 4, s níž je v trvalém kontaktu. Pohyb za trvalého kontaktu je ve prospěch hladkosti rovinné těsnicí plochy 5, to znamená, že čím déle je soustava v chodu, tím lépe těsní.

Příklad 3

Těsnicí membrána 1 z nerezové oceli podle obr. 3 je pevně a těsně spojena s těsnicím pouzdrem 2 z nerezové oceli svarem. Tento celek je zasunut do vybrání otvoru ve statické součásti 3 na pružinu 6, přičemž těsnicí membrána i ležící na vnějším statickém těsnění 9 je přes kluznou podložku 8 pevně a těsně přichycena upevňovací maticí 7 ke statické součásti 3. Rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 se opírá o rovinnou plochu dynamické součásti 4. Dynamická součást 4 je vůči statické součásti 3 otočně uložena ve valivém ložisku 17, upevněném ve víku 18. Hřídel 25 dynamické součásti je spojena s uzávěrem 20 závitovým spojem a proti pootočení zajištěna zajišťovacím kolíkem 23.

Těsnicí membrána 1 je zároveň pevně a těsně spojena svarem s těsnicím pouzdrem 2, které se trvale opírá o uzávěr 20. Těsnicí membrána I je vlivem již popsaného spojení upevňovací maticí 7 přitlačena k víku 18, které leží na prachovce 22. Dynamická součást 4 je opatřena opěrkami 24.

Popsaný příklad provedení představuje těsnicí pouzdro 2 s těsnicí membránou I pro rotační clonu pro tekutiny s vysokou teplotou. Soustava pracuje tak, že v zavřené poloze (viz obr. 3a) je v dynamické součásti 4 proti průchozí dutině v těsnicím pouzdru 2 rovinná plocha bez otvorů, na niž je přitlačována rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 pružinou 6. A protože jsou obě kontaktní plochy dokonale rovné a hladké, soustava dynamické součásti 4 (rotační clony) a těsnicího pouzdra 2 dokonale těsní.

Přivedením tekutiny do přívodního kanálu P je těsnicí pouzdro 2 přitlačováno k dynamické součásti 4 - zde rotační cloně - kromě pružiny 6 ještě silou od tlaku tekutiny, působícího na dolní mezikruží těsnicího pouzdra 2 a na dostupnou plochu těsnicí membrány 1 obdobně jako v příkladě 2.

Pootočením dynamické součásti 4 tak, že se otvor v této součásti - rotační cloně - dostane nad průchozí dutinu v těsnicím pouzdru 2 nastává poloha „otevřeno“ (viz obr. 3b) - tekutina je odváděna směrovým kanálem A. Tlak tekutiny působí na dynamickou součást 4 - rotační clonu - ze všech stran a výsledná síla je zachycena ve valivém ložisku 17. Tekutina se nyní dostává i do

-4CZ 18111 Ul prostoru druhého těsnicího pouzdra 2 s těsnicí membránou 1, uložených v horní části víka 18 pod uzávěrem 20. K uzávěru 20 je přitlačována rovinná těsnicí plocha 5 tohoto těsnicího pouzdra 2 kromě síly pružiny 6 také silou od tlaku tekutiny, působícího na těsnicí pouzdro 2 a těsnicí membránu I analogicky tomu, jak již bylo uvedeno v příkladě 2. Zároveň jsou o víko 18 opřeny opěrky 24 a zpevňují tím uložení dynamické součásti 4 - rotační clony.

Při otáčení je rovinná plocha dynamické součásti 4 (rotační clony) v trvalém kontaktu s rovinnou těsnicí plochou 5 těsnicího pouzdra 2 a obě kontaktní plochy se neustále leští a čistí. Tím se těsnicí schopnost soustavy s rotační clonou dále zvyšuje.

Příklad 4 ío Těsnicí pouzdro 2 z nekovového materiálu je pevně a těsně spojeno s těsnicí membránou 1 z kompozitu a tento celek je vložen do vybrání ve statické součásti 3 na pružinu 6, přičemž těsnicí membrána 1 ležící na vnějším statickém těsnění 9 a přes kluznou podložku 8 je pevně a těsně ukotvena upevňovací maticí 7 ve statické součásti 3. Rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 se opírá o rovinnou plochu dynamické součásti 4. Popsaná, soustava je umístěna nad přívodním kanálem P i prvním směrovým kanálem A. V dynamické součásti 4 je vytvořen propojovací kanál X. Dynamická součást 4 je otočně uložena zevnitř ve víku 18 přes valivé ložisko 17, utěsněno vnějším statickým těsněním 9.

V horní části víka 18 je opět vložen celek těsnicí membrány I s těsnicím pouzdrem 2, pevně a těsně přitlačené na vnější statické těsnění 9 upevňovací maticí 7. Dutinou těsnicího pouzdra 2 prochází vřeteno dynamické součásti 4, se kterým je spojen uzávěr 20 a zajištěn zajišťovacím kolíkem 23. Rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 je v kontaktu s rovinnou plochou uzávěru 20, přičemž obě tyto plochy jsou dokonale rovné a hladké.

Tento příklad provedení představuje využití celku těsnicího pouzdra 2 s těsnicí membránou 1 pro vysokotlaký uzavírací ventil. I zde platí, že těsnicí pouzdro 2 je přitlačováno k uzávěru 20 vedle síly pružiny 6 za provozu také silou od tlaku tekutiny, který působí na dostupné části těsnicího pouzdra 2 a těsnicí membrány I jako v předchozích příkladech. Jednotlivé fáze funkce systému jsou znázorněny na obr. 4a, 4b, 4c.

Obr. 4a znázorňuje soustavu těsnicích pouzder 2 s těsnicími membránami I, umístěných ve statické součásti 3 nad směrovým kanálem A a přívodním kanálem P a polohu dynamické součásti 4 „otevřeno“ v půdorysu pouze naznačuje polohou propojovacího kanálu X, jehož otvory jsou proti otvorům přívodního kanálu P a směrového kanálu A. Soustava pracuje tak, že v poloze „otevřeno“ je plně umožněn průtok tekutiny z přívodního kanálu P před propojovací kanál X do směrového kanálu A a dále do systému. Rovinné těsnicí plochy 5 těsnicích pouzder 2 jsou přitlačeny na rovinnou plochu dynamické součásti 4 jednak silou pružiny 6, jednak silou od tlaku te35 kutiny působícího na těsnicí pouzdra 2 a těsnicí membrány I. Kontaktní plochy mezi těsnicími pouzdry 2 a dynamickou součástí 4 jsou dokonale rovné a hladké, proto spoje dokonale těsní. Měrný tlak na rovinné těsnicí plochy 5 těsnicích pouzder i na odpovídající plochy dynamické součásti 4 je malý a lze tedy poměrně malým kroutícím momentem otáčet dynamickou součástí 4 i při vysokém provozním tlaku tekutiny. Tím je umožněno snadné ovládání. Pružné těsnicí mem40 brány I a způsob uložení těsnicích pouzder 2 ve statické součásti 3 dávají možnost plného přizpůsobení vzájemnému pohybu kontaktních ploch tak, aby spoje neustále zajišťovaly potřebný těsnicí účinek. Těsnost se opět se vzrůstajícím tlakem tekutiny zvyšuje. Při vzájemném pohybu dynamické části 4 vůči statické součásti 3 se s časem kvalita kontaktních ploch a tím i těsnost dále zvyšuje. Průtok vysokotlakým ventilem vykazuje minimální hydraulický odpor.

Obr. 4b znázorňuje tutéž statickou součást 3 jako obr. 4a, dynamickou součást opět pouze naznačuje pomocí propojovacího kanálu X v poloze „přivřeno“ - otvory propojovacího kanálu X se jen částečně překrývají s otvory přívodního kanálu P a směrového kanálu A. V poloze „přivřeno“ se tekutina z přívodního kanálu P dostává částečně do propojovacího kanálu X a přes něj do směrového kanálu A, ale částečně také do prostoru mezi statickou součástí 3 a dynamickou součástí 4.

Síla vzniklá v axiálním směru - v ose otáčení dynamické součásti 4 - je zachycena valivým ložis-5CZ 18111 Ul kem 17 a víkem 18. Tlakový prostor je shora utěsněn opět soustavou těsnicího pouzdra 2 s těsnicí membránou I, kdy dutinou tohoto těsnicího pouzdra 2 prochází vřeteno dynamické součásti 4 s našroubovaným uzávěrem 20, k němuž je opět přitlačována rovinná těsnicí plocha 5 těsnicího pouzdra 2 pružinou 6 a tlakem tekutiny v systému. Opět platí, že čím vyšší je tlak v systému, tím lépe spoj těsní.

Obr. 4c znázorňuje opět tutéž statickou součást 3 jako obr. 4a, dynamickou součást pak naznačuje pomocí propojovacího kanálu X v poloze „zavřeno“ - propojovací kanál X je svými otvory zcela mimo otvory přívodního kanálu P a směrového kanálu A - nachází se uprostřed mezi oběma těsnicími pouzdry 2 - tím propojovací kanál X propojuje pouze samotný prostor mezi statickou součástí 3 a dynamickou součástí 4. Otvory v těsnicích pouzdrech 2 jsou zakryty rovinnou plochou dynamické součásti 4. Rovinné těsnicí plochy 5 těsnicích pouzder 2 jsou přitlačovány k rovinné ploše dynamické součásti 4 jednak silou pružin 6, jednak silou od tlaku tekutiny v systému. Díky dokonale rovným a hladkým kontaktním plochám všechna těsnicí pouzdra 2 dokonale těsní.

Příklad 5

Těsnicí pouzdro 2 i těsnicí membrána 1 jsou vyrobeny z nerezové oceli a pevně a těsně spolu spojeny svarem. Takto vzniklé celky jsou vloženy do vybrání ve statické součásti 3, vytvořených nad prvním, druhým, třetím a čtvrtým směrovým kanálem A, B, C, D. Každá z těsnicích membrán i je přitlačena upevňovací maticí 7 přes kluznou podložku 8 na vnější statické těsnění 9 a statickou součást 3. Rovinné těsnicí plochy 5 těsnicích pouzder 2 jsou přitlačovány k rovinné ploše dynamické součásti 4. V dynamické součásti 4 je vytvořen propojovací kanál X, přičemž dynamická součást 4 je vůči statické součásti 3 otočně uložena ve valivém ložisku 17. Hřídel 25 dynamické součásti 4 je ve víku 18 utěsněn těsnicím O-kroužkem 26.

Popsaný příklad provedení představuje využití celku těsnicího pouzdra 2 s těsnicí membránou 1 pro vysokotlaký hydraulický ventil s možností regulace průtoku. Jednotlivé fáze funkce tohoto ventilu jsou znázorněny na obr. 5a, 5b, 5c.

Obr. 5a znázorňuje soustavu těsnicích pouzder 2 s těsnicími membránami 1, umístěných ve statické součásti 3 nad prvním až čtvrtým směrovým kanálem A, B, C, D. Dynamická součást 4 je v půdorysu pouze naznačena polohou propojovacího kanálu X „zavřeno“ - proti všem otvorům v těsnicích pouzdrech 2 stojí rovinná plocha dynamické součásti 4 bez otvorů a tím je zamezen průtok tekutiny. K prvnímu a třetímu směrovému kanálu A a C je paralelně připojeno vstupní potrubí tekutiny a ke druhému a čtvrtému směrovému kanálu B a D je paralelně připojeno výstupní potrubí tekutiny ták, že v potrubí druhého směrového kanálu B je zařazen nastavitelný hydraulický odpor R. V této poloze těsnicí pouzdra 2 jsou svými rovinnými těsnicími plochami 5 přitlačována na rovinnou plochu dynamické součásti 4 silou pružin 6 i silou od tlaku tekutiny a spoje dokonale těsní,

Obr. 5b znázorňuje tutéž statickou součást 3 s polohou dynamické součásti 4 „rychle“ kdy propojovací kanál X je svými otvory přesně proti otvorům třetího a čtvrtého směrového kanálu C a D. Jejich vzájemným propojením teče tekutina ventilem s minimálním hydraulickým odporem, tedy s velkým součinitelem průtoku Kv. Dokonale rovné a hladké rovinné těsnicí plochy 5 těsnicích pouzder 2 i rovinná plocha dynamické součásti 4 zaručují dokonalou těsnost spojů. Těsnost se opět zvyšuje s tlakem tekutiny i s dobou používání systému.

Obr. 5c zobrazuje polohu dynamické součásti 4 „pomalu“, kdy propojovací kanál X je svými otvory přesně proti otvorům prvního a druhého směrového kanálu A a B. Jejich vzájemným propojením teče tekutina ventilem s nastavitelným hydraulickým odporem R. Součinitel průtoku Kv je podstatně menší. Není-li třeba měnit průtok na hydraulickém odporu R, je možno stejného účinku dosáhnout i redukcí průtočných průměrů nad prvním a druhým směrovým kanálem A, B.

-6CZ 18111 Ul

Příklad 6

Tento příklad uvádí tvarová řešení těsnicího pouzdra 2:

Obr. 6.1 znázorňuje tvarová řešení přechodu rovinné těsnicí plochy 5 do dutiny těsnicího pouzdra 2 - obr. 6.1a, b, d - v závislosti na použitém materiálu těsnicího pouzdra 2 a technologii jeho výroby. Dále pak zde vidíme tvarová řešení odlehčení těsnicího pouzdra 2 na vnějším průměru pomocí odlehčujícího vybrání 14, které může být pod i nad těsnicí membránou I - viz obr. 6.1c, e.

Obr. 6.2 znázorňuje řešení rovinné těsnicí plochy 5 s vyztužením, kombinované s větším odlehčením těsnicího pouzdra 2, vhodné pro viskózní a znečištěné tekutiny.

ío Obr. 6.3 představuje tvarové řešení vnitřní dutiny těsnicího pouzdra 2 opatřené usměrňujícími žebry 15, je-li třeba usměrnit proud tekutiny.

Obr. 6.4 znázorňuje těsnicí pouzdro 2 pro tekutiny, které nemají mazací schopnost a tekutiny s vysokou teplotou..

Na obr. 6.4.a je těsnicí pouzdro 2 opatřeno v horní části nad těsnicí membránou I flexibilní trubkou 27 pro přívod mazací tekutiny a rovněž je opatřeno mazacími kanály 12.

Na obr. 6.4.b slouží pro přívod chladicí tekutiny druhá flexibilní trubka 28 a stejně je vyřešen i odvod chladicí tekutiny. Uvnitř těsnicího pouzdra 2 jsou přitom vytvořeny chladicí kanály 13. Obr. 6.5 znázorňuje různé provedení těsnicích pouzder s těsnicí membránou.

Obr. 6.5a představuje spojení těsnicí membrány i s těsnicím pouzdrem 2 pomocí matice pouzdra

10 přes vnitřní statické těsnění H·

Obr. 6.5b představuje spojení ocelové těsnicí membrány I s ocelovým těsnicím pouzdrem 2 svarem.

Obr. 6.5c představuje spojení pryžové těsnicí membrány i s těsnicím pouzdrem 2 navulkanizováním.

Obr. 6.5d představuje provedení, kdy je těsnicí membrána 1 i těsnicí pouzdro 2 zhotoveno z plastu a tvoří jeden integrovaný celek.

Obr. 6.5e představuje spojení kompozitové těsnicí membrány 1 s ocelovým těsnicím pouzdrem 2 pryskyřicí.

Průmyslová využitelnost

Soustavu pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou je možno využít všude tam, kde je třeba dosáhnout dostatečného utěsnění přechodu mezi statickou a dynamickou součástí, mezi nimiž dochází k průchodu tekutiny o širokém spektru vlastností, a to i za exponovaných tlakových a teplotních podmínek. V praxi jde především o směrové ventily, uzavírací ventily, regulační ventily, rotační přívody kapaliny, rotační clony a jiné obdobné systémy.

Claims (11)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou, vyznačující se tím, že je tvořena tvarovanou těsnicí membránou (1), která je ve své středové oblasti pevně spojena s těsnicím pouzdrem (2), a na vnějším obvodu je těsnicí

   40 membrána (1) pevně spojena se statickou součástí (3), přičemž těsnicí pouzdro (2) se v axiálním směru trvale opírá o čelo dynamické součásti (4) prostřednictvím rovinné těsnicí plochy (5).

   -7CZ 18111 Ul
2. 2. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že mezi těsnicím pouzdrem (2) a statickou součástí (3) je umístěna pružina (6), která se v axiálním směru opírá o zadní čelo těsnicího pouzdra (2) a o vybrání ve statické součásti (3).
3. 3. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí membrána (1) je se statickou součástí (3) pevně spojena upevňovací maticí (7) s kluznou podložkou (8) a vloženým vnějším statickým těsněním (9).
4. 4. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí membrána (1) je s těsnicím pouzdrem (2) pevně spojena maticí (10) pouzdra s vloženým vnitřním statickým těsněním (11).
5. 5. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovová těsnicí membrána (1) je s kovovým těsnicím pouzdrem (2) pevně spojena svarem.
6. 6. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že pryžová těsnicí membrána (1) je s kovovým těsnicím pouzdrem (2) pevně spojena navulkanizováním.
7. 7. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že kompozitová těsnicí membrána (1) je s kovovým těsnicím pouzdrem (2) pevně spojena pryskyřicí.
8. 8. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že plastová těsnicí membrána (1) tvoří s plastovým těsnicím pouzdrem (2) jeden integrovaný celek.
9. 9. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že kovové těsnicí pouzdro (2)je opatřeno alespoň jedním mazacím kanálem (12).
10. 10. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí pouzdro (2) je opatřeno chladicími kanály (13).
11. 11. Soustava pro utěsnění dynamického spojení dvou na sebe navazujících součástí s průchozí dutinou podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnicí pouzdro (2)je vybaveno odlehčujícím vybráním (14) a /nebo usměrňujícími žebry (15).