CZ283708B6 - Sestava těsnění - Google Patents

Abstract

Sestava těsnění k utěsnění hřídele (1) obsahuje ve směru utěsňovaného prostoru (2) prvé radiální hřídelové těsnění a na odvrácené straně utěsňovaného prostoru (2), v axiálním odstupu od prvého radiálního hřídelového těsnění, druhé radiální hřídelové těsnění, přičemž prvé a druhé hřídelové těsnění tvoří společně montážní jednotku (3), která je vodotěsně a relativně k hřídeli (1) neotočně upravena v otvoru skříně (4). Prvé i druhé radiální hřídelové těsnění přitom obepíná těsně hřídel (1) za působení radiálního předpětí. Prvé i druhé radiální hřídelové těsnění je vytvořeno jako zvlášť zhotovený prvý a druhý radiální hřídelový těsnící prstenec (5, 6), přičemž prvý radiální hřídelový těsnící prstenec je vytvořen v podstatě ve tvaru Z profilu, zatímco druhý radiální hřídelový těsnící prstenec (6), který je v axiálním směru utěsňovaného prostoru (2) otevřen, má v podstatě profil vytvořený ve tvaru písmene C. Prvý i druhý radiální hřídelový prstenec (5, 6) je opatřen vždy nejméně jednou těsníŕ

Description

Vynález se týká sestavy těsnění k utěsnění hřídele, obsahující ve směru utěsněného prostoru první radiální hřídelové těsnění a na odvrácené straně utěsňovaného prostoru v axiálním odstupu od prvního hřídelového těsnění druhé radiální hřídelové těsnění. První a druhé radiální hřídelové těsnění spolu jednak tvoří montážní jednotku vodotěsně a relativně neotočně umístěnou v otvoru tělesa skříně a jednak obepínají hřídel za působení radiálního předpětí.

Dosavadní stav techniky

V německém patentovém spisu 3 418 738 Cl je popsána známá sestava těsnění, která je vytvořena jako hřídelové těsnění a obsahuje prstencový těsnicí prvek zhotovený z polymeru, který je svou těsnicí plochou pružně přitlačován na příslušný povrch hřídele. Těsnicí plocha je přitom opatřena nejméně jedním hydrodynamicky působícím prvkem pro zpětnou dopravu prosakující kapaliny. Současně je i plocha hřídele opatřena hydrodynamicky působícím prvkem pro zpětnou dopravu prosakující kapaliny. Prvky pro zpětnou dopravu prosakující kapaliny vytvořené na těsnicí ploše a povrchu hřídele však mají navzájem odlišný účinek. Tímto opatřením nevzniká v zóně utěsnění žádné pevné ulpívání. Mimoto je z důvodu dobrého chlazení objemového množství kapaliny, nacházející se v těsnicí štěrbině, spolehlivě zabráněno tvoření nánosů.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje sestava těsnění k utěsnění hřídele, obsahující ve směru utěsňovaného prostoru první radiální hřídelové těsnění a na odvrácené straně utěsňovaného prostoru v axiálním odstupu od prvního hřídelového těsnění druhé radiální hřídelové těsnění, přičemž první a druhé radiální hřídelové těsnění spolu jednak tvoří montážní jednotku vodotěsně a relativně neotočně umístěnou v otvoru tělesa skříně a jednak obepínají hřídel za působení radiálního předpětí, jejíž podstata spočívá v tom, že první radiální hřídelové těsnění a druhé radiální hřídelové těsnění jsou vytvořeny jako zvlášť zhotovené radiální hřídelové těsnicí prstence. Profil prvního radiálního hřídelového těsnicího prstence má v podstatě tvar písmena Z, zatímco profil druhého radiálního hřídelového těsnicího prstence, který je ve směru utěsňovaného prostoru otevřen, má v podstatě tvar písmena C. První i druhý radiální hřídelový těsnicí prstenec je vždy opatřen nejméně jednou těsnicí manžetou z elastomemího materiálu, které jsou upevněny na radiálních, dovnitř směřujících nákružcích, vytvářejících v podstatě ve tvaru písmene L tvarované opěrné kroužky z nepružného materiálu silově a/nebo tvarově navzájem spojené. Nákružky, těsnicí manžety a hřídel v podstatě ohraničují kruhový zásobní prostor.

Podle výhodného provedení je první radiální hřídelový těsnicí prstenec opatřen jen jednou první těsnicí manžetou utěsňující prostor v axiálním směru, která je opatřena kuželovými plochami, jenž se protínají v dotykové křivce, která má v axiálním směru tvar sinusovky, a která těsně obepíná po obvodě hřídel.

Podle dalšího výhodného provedení je specifický přítlak první těsnicí manžety prvního radiálního hřídelového těsnicího prstence na hřídel nejvýše 90 N/m.

Podle dalšího výhodného provedení jsou po obou stranách první těsnicí manžety prvního radiálního hřídelového těsnicího prstence v axiálním směru vytvořeny těsnicí štěrbiny s kapilárně aktivní těsností. Poměr axiální šířky k radiální výšce každé z těsnicích štěrbin je 1 až 10.

Podle dalšího výhodného provedení je druhá těsnicí manžeta druhého radiálního hřídelového těsnicího prstence na odvrácené straně utěsňovaného prostoru opatřena prachovým těsněním. Druhá těsnicí manžeta a prachové těsnění jsou vytvořeny z jednoho celku a jsou zhotoveny ze stejného materiálu.

Podle dalšího výhodného provedení má zásobní prostor se zásobním objemem v podstatě pravoúhlý průřez.

Podle dalšího výhodného provedení je zásobní objem 0,1 až 0,5 1.

Hlavní výhodou sestavy těsnění podle vynálezu je to, že prosakující kapalina, která prostupuje z utěsněného prostoru prvním radiálním hřídelovým těsněním a dostává se k druhému radiálnímu hřídelovému těsnění, je po celou dobu provozní životnosti soustavy těsnění zadržována a akumulována uvnitř této soustavy těsnění. Další výhodou je to, že soustava těsnění má dlouhou dobu životnosti s dobrými neměnícími se užitnými vlastnostmi.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže osvětlen pomocí výkresů, na kterých znázorňuje obr. 1 první příklad provedení sestavy těsnění a obr. 2 druhý příklad provedení sestavy těsnění.

Příklad provedení vynálezu

Sestava těsnění k utěsnění hřídele 1 od utěsňovaného prostoru 2, znázorněná na obr. 1, je tvořena montážní jednotkou 3 vodotěsně a relativně neotočně upevněnou v otvoru 4 tělesa skříně. Montážní jednotka 3 může být například v otvoru 4 zalisována. Montážní jednotka 3 ve směru od utěsňovaného prostoru 2 sestává z prvního radiálního hřídelového těsnění, na nějž v axiálním odstupu navazuje druhé radiální hřídelové těsnění. Obě radiální hřídelová těsnění obepínají hřídel 1 za působení radiálního předpětí a jsou vytvořena jako dva samostatné díly.

První radiální hřídelové těsnění je tvořeno prvním radiálním hřídelovým těsnicím prstencem 5, jehož profil má v podstatě tvar písmena Z. První radiální hřídelový těsnicí prstenec 5 sestává z alespoň jedné první těsnicí manžety 7 z elastomemího materiálu, která těsně obepíná vnější obvod hřídele L Dosažení nepatrného abrazivního opotřebení první těsnicí manžety 2 po celou dobu její životnosti a neměnící se užitné vlastnosti sestavy těsnění během její celkové doby životnosti umožňuje specifický přítlak první těsnicí manžety 7 na hřídel 1, který je nejvýše 90 N/m. Specifický přítlak první těsnicí manžety 7 po obvodě hřídele 1 o hodnotě 90 N/m je tedy mimořádně malý, čímž je abrazivní opotřebení sníženo na minimum. Na přivrácené straně k povrchu hřídele 1 je na první těsnicí manžetě 7 vytvořena v axiálním směru první těsnicí štěrbina 19 a druhá těsnicí štěrbina 20 s kapilárně aktivní těsností. Poměr axiální šířky k radiální výšce každé z těsnicích štěrbin 19, 20 je 1 až 10, s výhodou 4 až 8. Výhodou přitom je zabezpečení dolního statického utěsnění neotáčejícího se hřídele 1. Jestliže se hřídel 1 začíná z klidového stavu otáčet, způsobuje první těsnicí manžeta 2 svým účinkem přesun kapaliny z první těsnicí manžety 2 axiálně ve směru utěsňovaného prostoru 2. Mezi těsnicími štěrbinami 19, 20 je na první těsnicí manžetě 2 vytvořena první kuželová plocha 16 a druhá kuželová plocha 17, jejichž protnutím vznikne dotyková křivka 18, která má v axiálním směru tvar sinusovky. První kuželová plocha 16 na straně utěsňovaného média svírá vzhledem k povrchu hřídele 1 větší úhel než druhá kuželová plocha 17. Dotyková křivka 18 obklopuje povrch hřídele

-2CZ 283708 B6 a zajišťuje zpětnou dodávku utěsňovaného média v prostoru 2. Kuželové plochy 16, 17 vykazují kapilární účinek a umožňují vyhovující statické utěsnění tehdy, když se hřídel £ vzhledem ke skříni neotáčí. Dotyková křivka 18 a kuželové plochy 16, 17 způsobují dobré mazání první těsnicí manžety 7 a vytvářejí vratný efekt media ve směru utěsňovaného prostoru 2. V první těsnicí manžetě 7 je radiálně upevněn první nákružek 9, na nějž příčně navazuje první axiální výčnělek 13, orientovaný směrem od prostoru 2. První nákružek 9 a první axiální výčnělek 13 spolu vytvářejí první opěrný kroužek 11 v podstatě tvaru písmena L z nepružného materiálu.

Druhé radiální hřídelové těsnění je tvořeno druhým radiálním hřídelovým těsnicím prstencem 6, jehož profil má v podstatě tvar písmena C, orientovaného směrem k prostoru 2. Druhý radiální hřídelový těsnicí prstenec 6 sestává alespoň z jedné druhé těsnicí manžety 8 z elastomemího materiálu, v níž je umístěna kruhová vinutá pružina 24 pro přitlačení druhé těsnicí manžety 8 na vnější povrch hřídele £. V druhé těsnicí manžetě 8 je radiálně upevněn druhý nákružek 10, na nějž příčně navazuje druhý axiální výčnělek 14, orientovaný směrem k prostoru 2. Druhý nákružek 10 a druhý axiální výčnělek 14 spolu vytvářejí druhý opěrný kroužek 12 v podstatě tvaru písmena L z nepružného materiálu. Druhý axiální výčnělek 14 je těsně obklopen tělesem skříně. Druhá těsnicí manžeta 8 je na vnější straně, odvrácené od prostoru 2, opatřena prachovým těsněním 21, přičemž druhá těsnicí manžeta 8 a prachové těsnění 21 jsou vytvořeny z jednoho kusu a jsou zhotoveny ze stejného materiálu. Mezi druhou těsnicí manžetou 8, prachovým těsněním 21 a vnějším povrchem hřídele £ je vytvořen mezikruhový prostor 25. K mazání druhé těsnicí manžety 8 a prachového těsnění 21, jakož i za účelem dodatečného uzávěru průchodu utěsňovaného média, může být mezikruhový prostor 25 vyplněn mazivem.

Axiální výčnělky 13, 14 se překrývají a jsou navzájem stlačeny, přičemž mezi vnějším obvodem prvního axiálního výčnělku 13 a vnitřním obvodem druhého axiálního výčnělku 14 je umístěna vrstva 23 tvořená těsnicím lakem v podobě fólie. Těsnicí manžety 2> 8 obou radiálních hřídelových těsnicích prstenců 5, 6 jsou ve směru utěsňovaného prostoru 2 navzájem uspořádány tak, že tvoří technicky funkční sériové řazení. První těsnicí manžeta 7 je přitom vytvořena jako předřazené těsnění druhé těsnicí manžetě 8. Opěrné kroužky 11, 12 jsou silově a/nebo tvarově navzájem spojeny. Nákružky 9, 10, těsnicí manžety 7, 8 a povrch hřídele £ ohraničují zásobní prostor 15, který má v podstatě pravoúhlý průřez. Zásobní objem 22 zásobního prostoru 15 odpovídá přinejmenším objemu očekávaného průsaku kapaliny prvním radiálním hřídelovým těsnicím prstencem 5 za obvyklých provozních podmínek. Pro většinu případů použití se výhodně osvědčuje, má-li zásobní objem 22 velikost 0,1 až 0,5 1, s výhodou 0,2 až 0,35 1 a v tomto případě 0,325 1. Přitom je výhodné, že takto odměřený zásobní prostor 15 je pro většinu případů použití dobrým kompromisem mezi pevně stanovenými rozměry sestavy těsnění v axiálním a radiálním směru a podmínkou bezchybného utěsnění v průběhu celkové doby životnosti. Médium, které prosakuje první těsnicí manžetou 7, je po celou dobu životnosti montážní jednotky 3 shromážděno uvnitř zásobního prostoru £5. Je-li soustava těsnění nová, zadrží nejprve první radiální hřídelový těsnicí prstenec 5 utěsňované médium uvnitř utěsňovaného prostoru 2. S přibývající dobou životnosti soustavy těsnění se v důsledku opotřebení postupně ztrácí těsnicí účinek první těsnicí manžety 7. Relativní zhoršení těsnicího účinku v průběhu doby životnosti může být například redukováno tělesem plováku, nacházejícím se v utěsňovaném médiu, který působí na první těsnicí manžetu 7. Dodatečné mazání druhé těsnicí manžety 8 je tedy zajištěno i tehdy, jestliže žádné utěsňované médium neproniká podél hřídele £ přes zásobní prostoru 15 ve směru k druhému radiálnímu hřídelovému těsnicímu prstenci 6.

Na obr. 2 je znázorněn druhý příklad provedení sestavy těsnění, který se od prvního příkladu provedení podle obr. 1 odlišuje pouze v tom, že mezi vnějším obvodem prvního axiálního výčnělku 13 a vnitřním obvodem druhého axiálního výčnělku 14 je sice umístěna vrstva 23, která je však místo těsnicího laku ve tvaru fólie tvořena vložkou z elastomemího materiálu, která zcela obklopuje druhý axiální výčnělek £4.

Claims (7)

1. Sestava těsnění k utěsnění hřídele, obsahující ve směru utěsňovaného prostoru první radiální hřídelové těsnění a na odvrácené straně utěsňovaného prostoru v axiálním odstupu od prvního hřídelového těsnění druhé radiální hřídelové těsnění, přičemž první a druhé radiální hřídelové těsnění spolu jednak tvoří montážní jednotku vodotěsně a relativně neotočně umístěnou v otvoru tělesa skříně a jednak obepínají hřídel za působení radiálního předpětí, vyznačující se tím, že první radiální hřídelové těsnění a druhé radiální hřídelové těsnění jsou vytvořeny jako zvlášť zhotovené radiální hřídelové těsnicí prstence (5, 6), přičemž profil prvního radiálního hřídelového těsnicího prstence (5) má v podstatě tvar písmena Z, zatímco profil druhého radiálního hřídelového těsnicího prstence (6), který je ve směru utěsňovaného prostoru (2) otevřen, má v podstatě tvar písmena C, přičemž první i druhý radiální hřídelový těsnicí prstenec (5, 6) je vždy opatřen nejméně jednou těsnicí manžetou (7, 8) z elastomemího materiálu, které jsou upevněny na radiálních dovnitř směřujících nákružcích (9, 10), vytvářejících v podstatě ve tvaru písmena L tvarované opěrné kroužky (11, 12) z nepružného materiálu silově a/nebo tvarově navzájem spojené, přičemž nákružky (9, 10), těsnicí manžety (7, 8) a hřídel (1) v podstatě ohraničují kruhový zásobní prostor (15).

2. Sestava těsnění podle nároku 1, vyznačující se tím, že první radiální hřídelový těsnicí prstenec (5) je opatřen jen jednou první těsnicí manžetou (7) utěsňující prostor (2) v axiálním směru, která je opatřena kuželovými plochami (17, 18), jež se protínají v dotykové křivce (18), která má v axiálním směru tvar sinusovky, a která těsně obepíná po obvodě hřídel (1)·

3. Sestava těsnění podle některého z nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že specifický přítlak první těsnicí manžety (7) prvního radiálního hřídelového těsnícího prstence (5) na hřídel (1) je nejvýše 90 N/m.

4. Sestava těsnění podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že po obou stranách první těsnicí manžety (7) prvního radiálního hřídelového těsnicího prstence (5) jsou v axiálním směru vytvořeny těsnicí štěrbiny (19, 20) s kapilárně aktivní těsností, přičemž poměr axiální šířky k radiální výšce každé z těsnicích štěrbin (19, 20) je 1 až 10.

5. Sestava těsnění podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá těsnicí manžeta (8) druhého radiálního hřídelového těsnicího prstence (6) je na odvrácené straně utěsňovaného prostoru (2) opatřena prachovým těsněním (21), přičemž druhá těsnicí manžeta (8) a prachové těsnění (21) jsou vytvořeny z jednoho celku a jsou zhotoveny ze stejného materiálu.

6. Sestava těsnění podle nároku 1, vyznačující se tím, že zásobní prostor (15) se zásobním objemem (22) má v podstatě pravoúhlý průřez.

7. Sestava těsnění podle nároku 6, vyznačující se tím, že zásobní objem (22) je 0,1 až 0,5 I.