CZ20022928A3 - Labyrintové těsnění mezi dvěma otočnými konstrukčními součástmi - Google Patents

Description

Ob 12 st _te chniky

Vynález se týká labyrintového těsnění mezi dvěma otočnými konstrukčními součástmi, které jsou k sobě navzájem relativně otočné kolem osy, jsou axiálně upevněné a které vytvářejí nejméně dvě, axiálně za sebou uspořádané prstencové, přerušované těsnicí kroužkové štěrbiny mezi vždy jednou čelní plochou na jedné konstrukční součásti uspořádaného prstencového elementu a mezi bezdotykově těsně sousedící protilehlou těsnicí plochou na druhé konstrukční součásti, přičemž čelní plocha a těsnicí plocha vytvářejí pláštové plochy příslušné těsnicí kroužkové štěrbiny.

Dosavadní_stav_techniky

Z DE 44 03 776 Al známé labyrintové těsnění uvedeného druhu je využito v oblasti kuličkového ložiska na přechodu od poháněcího motoru, ke kterému je prostřednictvím příruby připojen pohon. Přitom je z hlediska skříně pevná konstrukční součást opatřena radiálně dovnitř směřujícími, paralelně k sobě navzájem uspořádanými prstencovými elementy, které mají shodný vnitřní průměr. Na kotvovém hřídeli poháněcího motoru je upravena další prstencová konstrukční součást, která má v oblasti čelních ploch jednotlivých prstencových elementů sousední válcové těsnicí plochy. Tato další konstrukční součást má navíc radiálně navenek směřující vymrštovací přepážky, které zasahují mezi prstencové elementy. Čelní plochy prstencových elementů mají nepatrně větší průměr než průměr přiřazené válcové těsnicí plochy, takže je vytvořena obvodová dutá válcová úzká těsnicí prstencová štěrbina mezi odpovídající čelní plochou a mezi přirazenou těsnicí plochou. Čelní plocha a těsnicí plocha tak vytváře-_: jí vnitřní a vnější plášťovou plochu příslušné těsnicí prstencové štěrbiny. V praxi se ukázalo, že nelze dosáhnout absolutního kruhového průběhu těsnicích ploch. Na podkladě těchnicky nezanedbatelných tvarových a polohových chyb se tak mění jen velmi nepatrná šířka těsnicí prstencové štěrbiny dynamicky s frekvencí oběhu. Pokud se dostane například olej, například v podobě kapek nebo jako olejová pěna, od kuličkového ložiska do labyrintového těsnění a tím také na těsnicí prstencovou štěrbinu, potom působí excentricky obíhající těsnicí plocha jako čerpadlo a dopravuje tak vytvořené znečištění skrz těsnicí prstencovou štěrbinu, takže se může dostat až k motoru a způsobit tam poruchy.

Aby se zabránilo těmto nedostatkům, je do labyrintového uspořádání integrována relaxační oblast, která je prostřednictvím kanálu připojena na difuzor působící jako Venturiho tryska, který je spojen s okolním prostředím.

Podstata

Vynález si klade za úkol vytvořit opatření u labyrintového těsnění, která by působila proti čerpadlovému efektu.

Řešení tohoto úkolu se uskutečňuje podle vynálezu tím, že nejméně jedna pláštová plocha nejméně jedné těsnicí kroužkové štěrbiny je vytvořena kuželovité.

U konstrukce labyrintového těsnění podle vynálezu je na podkladě kuželovitého uspořádání těsnicí kroužkové štěrbiny z hlediska axiálního čerpadlového účinku, ke kterému dochází na podkladě již zmíněných dynamických změn těsnicí ·♦ ··• :: :

.· ··: ···· ·· ·· ·· ··.

> · · * štěrbiny v důsledku nekruhovitosti, vytvořena přídavně radiální komponenta v těsnicí kroužkové štěrbině. Tato radiální komponenta čerpacího účinku je závislá na počtu otáček, průměru a radiálnímu prodloužení, jakož i sklonu kuželovité těsnicí kroužkové štěrbiny v osovém směru. S výhodou je radiální šířka štěrbiny stejně velká v průběhu axiálního prodloužení. Potom se vytváří těsnicí kroužková štěrbina v podobě dutého komolého kužele. Je však také možné sklonit jen jednu z pláštových ploch těsnicí kroužkové štěrbiny, tedy buá čelní plochu prstencového elementu nebo těsnicí plochu na přiřazené další konstrukční součásti, a to ve směru kužele. Obě uvedené plástové plo©hy však také mohou být proti osovému směru skloněny protilehle. Může být také účelné, když je sklon uvedených pláštových ploch upraven jen na části jejich axiálního prodloužení. Pro velikost čerpacího účinku je přitom rozhodující zejména sklon vnější pláštové plochy těsnicí kroužkové štěrbiny. Přitom je čerpací účinek nasměrován k tomu konci těsnicí kroužkové štěrbiny, který má větší průměr. Větší průměr těsnicí kroužkové štěrbiny je tak uspořádán k té straně, ze které mohou proudit narušující fluida, zejména olej, voda nebo podobně, k labyrintovému těsnění. Pro čerpací účinek přitom může mít význam na zadržované fluidum působící radiální odstředivá síla, která dopravuje fluidum zatlačené do těsnicí kroužkové štěrbiny navenek. Na skloněné vnější pláštové ploše potom vzniká komponenta proudění, která působí proti nekruhovým průběhem vytvářenému axiálnímu čerpacímu účinku ve vztahu na přitékající fluidum. Prostřednictvím volby kuželového sklonu a počtu otáček přitom lze nastavit velikost protipůsobící silové složky. Aby bylo možné udržovat pokud možno malý průměr těsnicími plochami opatřené konstrukční součásti, tak jsou axiálně za sebou následující těsnicí plochy ve tvaru komolého kužele přiřazeny v podélném řezu k so• · • · bě ve tvaru pilových zubů, což umožňuje uspořádat střední průměr nejméně zhruba stejně velký. Je také možné opatřit labyrintové těsnění těsnicími kroužkovými štěrbinami, které jsou skloněny navzájem protilehle. Potom je například možné působit v centrální axiální oblasti odvětrávaného úseku labyrintového těsnění proti vnikání fluida z obou koncových oblastí. Mimoto mohou k jedné společné těsnicí ploše stát protilehle také prstencové plochy ve větším počtu. Je také účelné, a to zejména mezi některými sousedními těsnicími plochami upravit radiálně navenek směrující odstřelující kroužky, které zasahují mezi příslušné sousední prstencové elementy a prostřednictvím těsnicí kroužkové štěrbiny přicházející fluida odstredují radiálně do zachycovacích drážek, upravených mezi příslušnými prstencovými elementy. Tak to odstředěné fluidum lze potom odvádět skrz společný sběrný kanál.

Přehle É 2 §e

Vynález je v dalším blíže vysvětlen ve spojení s příkladem provedení labyrintového těsnění znázorněného na výkrese.

Na obr. 1 je znázorněn podélný řez labyrintovým těsněním pevně uloženým na ložiskovém štítu motoru.

Na obr. 2 je ve větším měřítku znázorněno prstencové těsnění v oblasti těsnicí kroužkové štěrbiny.

Př _ EE ove den ί_ΥΣ 2 éle

Podle obr. 1 je ve vnitřním prostoru 1. pevné skříně « 9

·. ··, • ♦ ⁴

9 · i ··· elektromotoru pevně umístěna kotva 2 na hřídeli 3. Tento hřídel 3 je prostřednictvím valivého ložiska 4 otočně uložen v ložiskovém štítu Eí skříně. Z vnitřního prostoru X skříně navenek vyčnívající konec hřídele 3 je v poháněcím spojení s mechanickým pohonem, který bezprostředně navazuje na ložiskový štít 5 a ze kterého je znázorněno jen uspořádání ozubených kol 6 převodu. Ozubená kola 6 převodu se otáčejí v neznázorněné olejové lázni. Množství oleje dopravované ozubenými koly 6 převodu slouží také pro mazání valivého ložiska 4. Aby se přitom zabránilo, že by provozní olej, který prochází axiálně skrz valivé ložisko 4, vnikal do vnitřního prostoru X skříně motoru, je v axiální návaznosti na valivé ložisko 4 uspořádáno v axiálním směru ke kotvě 2 vícekomorové labyrintové těsnění. Toto labyrintové těsnění sestává z objímkové vnitřní konstrukční součásti 8, která je pevně nasazena na hřídel X a otáčí se s tímto hřídelem, jakož i z vnější konstrukční součásti 7, která obklopuje vnitřní konstrukční součást 8 a která je pevně spojena s ložiskovým štítem 5. Na vnitřní stěně vnější konstrukční součásti 7 jsou upraveny radiálně dovnitř směřující prstencové elementy 9, které jsou uspořádány ve vzájemném axiálním odstupu a mezi kterými jsou upraveny dutiny 10 s průřezem ve tvaru písmene U. Jak je to patrno z obr. 2, jsou upraveny radiálně dovnitř směřující čelní plochy 11 prstencových elementů 9 při vytvoření těsnicí kroužkové štěrbiny 12 v těsném sousedství a bezdotykově vždy proti plástové těsnicí ploše 13, která je vytvořena na vnější stěně objímkové, s hřídelem X obíhající vnitřní konstrukční součásti 8. Protože těsnicí plocha 13 při praktických provozních podmínkách neobíhá přesně kruhově, tak se mění v radiálním směru mě. . . M- ·.· . <

řená šířka těsnicí kroužkové štěrbiny 12 s frekvencí otáčení hřídele χ.Το způsobuje v těsnicí kroužkové štěrbině 12, že například od valivého ložiska 4 přiváděný mazací olej ·· ·*.

» · · i

000 « 0 · • ·♦ • 0 · • 9 ·* · * 0 · *

0 · ·*♦*

0·»0 je navzdory štěrbinové šířce, která je udržovaná velmi malá, čerpán skrz těsnicí kroužkovou štěrbinu 12,

Aby se zabránilo průchodu fluida skrz těsnicí kroužkovou štěrbinu 12, je tato vytvořena kuželovité. K tomu účelu je s výhodou kuželovité vytvořená jak čelní plocha 11 na prstencovém elementu 9, tak také přiřazená těsnicí plocha 13 Skloty na čelní ploše 11 a na těsnicí ploše 13 jsou proti vyznačené ose 14 hřídele 3 zvoleny stejně velké a ve stejném směru. Těsnicí kroužková štěrbina přitom má tvar dutého komolého kužele, jehož průměr se rozšiřuje proti tomu směru, ze kterého přichází zadržované fluidum, tedy především mazací olej. Při otáčejícím se hřídeli 3 a unášené těsnicí ploše 13' je až na těsnicí kroužkovou štěrbinu 12 vytlačované fluidum při vnikání do těsnicí kroužkové štěrbiny radiálně navenek zrychlováno a získává na přiřazené skloněné čelní ploše 11 vychýlení, které má proti přítokovému směru fluida směřující silovou komponentu. Prostřednictvím volby sklonu lze se zřetelem na počet otáček hřídele ,3 volit tuto silovou komponentu tak, že nekruhovým průběhem vytvářeného čerpacího účinku v těsnicí kroužkové štěrbině působí proti a nejméně částečně je kompenzován. Prostřednictvím vícenásobného vytvoření takto uspořádaného labyrintového štěrbinového těsnění lze průchod fluida skrz příslušně vytvořené labyrintové těsnění redukovat nejméně do té míry, že nejsou potřebná přídavná opatření vzhledem ke shodnému těsnicímu účinku proti uspořádání se zcela válcovou těsnicí kroužkovou štěrbinou a že je potřebný jen zmenšený počet těsnicích kroužkových štěrbin 12 vytvořených z prstencového elementu a těsnicí plochy 13.

Odlišně od znázorněného příkladu provedení, u kterého mají pláštová čelní plocha 11 a pláštová těsnicí plocha 13 ·· *« ’ 5· :

·* ”.· Λ Φ * Φ · * • Φ ** ► · * * » · ** • · * * • · · * • » Φ ⁹ • 4* Φ Φ » · » J * · X •Φ ·♦*· těsnicí kroužkové štěrbiny 12 stejný sklon, může být také dostačující vytvořit ve tvaru kužele jen čelní plochu 11 nebo těsnicí plochu 13, přičemž je však třeba brát v úvahu směr z toho vyplývající silové komponenty ve vztahu na zdokonalený požadovaný těsnicí poměr.

Aby se udržovala radiální síla stěny vnitřní konstrukční součásti 8 tak malá, jak je to jen možné, tak se zvolí střední průměr nejméně dvou v sousedství uspořádaných, kuželovitých těsnicích kroužkových štěrbin 12 nejméně zhruba stejně velký. Příslušné, axiálně vedle sebe na otočně uložené vnitřní konstrukční součásti ČÍ upravené těsnicí plochy 13 ve tvaru dutého kužele přitom vytvářejí v axiálním podélném řezu tvar pilových zubů.

Aby se dále zdokonalilo odstředování stále ještě skrz těsnicí kroužkovou štěrbinu protlačovaného fluida, jsou v oblasti špiček pilových zubů vždy mezi dvěma sousedními těsnicími plochami 13 upraveny navenek směřující odstřeďovací kroužky 15. které zasahují mezi příslušné sousední prstencové elementy 9.

Pokud je to možné vytlačovat nežádoucí fluidum od obou stran těsnění, tak je účelné upravit těsnicí kroužkovou štěrbinu 12 s protilehlým sklonem na axiálních koncových oblastech labyrintového těsnění. U příkladu provedení je koncový úsek vnitřní konstrukční součásti 8, který je přivrá cený ke kotvě 2, opatřen v souladu s tím s plášťovou těsnicí plochou 13, jejíž sklon je proti ose 14 upraven protilehle ke sklonu těsnicí plochy 13 na protilehlém konci labyrintového těsnění, který je přivrácen k převodu. V souladu s tím jsou ale také plášťové čelní plochy 11 přiřazených prstencových elementů 9 skloněny protilehle. Mezi oblastmi s proti ♦ ··« s · to·· to* « * t « • · ·*. • » · ·· >* *· • · · · to · * • ♦ · φ · · • to ···· lehlým sklonem těsnicí kroužkové štěrbiny 12 je labyrintové těsnění s výhodou zapojena neutrální komora £6, ze které se navenek odvádí zatlačené fluidum. Na rozdíl od toho může být z dutiny £0, které jsou přivráceny k převodu, zde odloučené fluidum přiváděno nazpět s výhodou jako provozní olej opět k valivému ložisku 4, případně do převodu.

Jinak je také možné přiřadit nejméně dva prstencové elementy 9 k jedné společné těsnicí plo>še £3, jak je to u příkladu provedení podle obr. 1 znázorněno po obou stranách neutrální komory 16.

Celkově se prostřednictvím kuželovitého uspořádání těsnicí kroužkové štěrbiny 12 dosáhne zdokonalení těsnicího účinku bez přídavného konstrukčního prostoru nebo jiných pomocných prostředků. Mimoto mohou být prostřednictvím takto využitelné silové komponenty zmenšeny požadavky na škrticí působení těsnicí kroužkové štěrbiny 12 a tak je možné případně zvětšit radiální štěrbinovou šířku, takže se může uskutečnit výroba konstrukčních součástí se zmenšenou přesností. Při zvětšené štěrbinové šířce se také zmenšuje její relativní dynamická změna při rotujícím hřídeli 3, což opět vede ke zmenšení nežádoucího čerpadlového efektu z hlediska přitékajícího oleje z protilehlé strany. Přitom není potřebné zvětšovat průměr vnitřní konstrukční součásti 8 navzdory kuželovitému uspořádání těsnicí plochy £3, pokud jsou těsnicí plochy 13 při pohledu v podélném řezu pilově ozubené axiálně na sebe připojeny. Vnější konstrukční součást 7 společně s prstencovými elementy 9 je z montážních důvodů provedena rozděleně, zatímco vnitřní konstrukční součást 8 tvoří s těsnicími plochami 13 a s odstřeďujícími kroužky 15 jednodílnou konstrukční jednotku. Obě konstrukční součásti £ a 8 jsou proti sobě navzájem otočné, ale • · • · • · · • · φ · φ • · · · · · * • · · · · · · · • · φ · φ · · ·· ·· ·· ··· · v axiálním směru jsou až na přemístění podmíněná provozem upevněny. Také ta část odpovídající těsnicí plochy 13, která je přiřazena bezprostředně k čelní ploše 11, je v axiálním směru vytvořena bez přerušení.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Labyrintové těsnění mezi dvěma otočnými konstrukčními součástmi (7, 8), které jsou k sobě navzájem relativně otočné kolem osy (14), jsou axiálně upevněné a které vytvářejí nejméně dvě, axiálně za sebou uspořádané prstencové, přerušované těsnicí kroužkové štěrbiny (12) mezi vždy jednou čelní plochou (11) na jedné konstrukční součásti (7) uspořádaného prstencového elementu (9) a mezi bezdotykově těsně sousedící protilehlou těsnicí plochou (13) na druhé konstrukční součásti (8), přičemž čelní plocha (11) a těsnicí plocha (13) vytvářejí plástové plochy příslušné těsnicí kroužkové štěrbiny (12), vyznačující se tím, že nejméně jedna plástová plocha nejméně jedné těsnicí kroužkové štěrbiny (12) je vytvořena kuželovité.
2. 2. Labyrintové těsnění podle nároku 1, vyznačující se tím, že čelní plocha (ll) je vytvořena kuželovité.
3. 3. Labyrintové těsnění podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že těsnicí plocha (13) je vytvořena kuželovité.
4. 4. Labyrintové těsnění podle nejméně jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že obě plástové plochy těsnicí kroužkové štěrbiny (12) jsou vytvořeny kuželovité a mají shodný sklon.
5. 5. Labyrintové těsnění podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že prostřední průměry nejméně dvou vzssusedství uspořádaných kuželovitých těsnicích kroužkových štěrbin (12) jsou nejméně zhruba • · • · stejně velké.
6. 6. Labyrintové těsnění podle nejméně jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že těsnicí kroužkové štěrbiny (12) jsou upraveny s protilehlým sklonem.
7. 7. Labyrintové těsnění podle nejméně jednoho z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nejméně dva prstencové elementy (9) jsou upraveny protilehle vzhledem k průchozí společné těsnicí ploše (13).
8. 8. Labrintové těsnění podle nejméně jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že na jedné konstrukční součásti (8) je uspořádáno axiálně za sebou více kuželových těsnicích ploch (13).
9. 9. Labyrintové těsnění podle nároku 8, vyznač ujití í se tím, že mezi sousedními těsnicími plochami (13) jsou uspořádány navenek směřující odstřelující kroužky (15), které zasahují mezi přiřazené sousední prstencové elementy (9).