CZ295022B6 - Těsnicí dvojice závitů - Google Patents

Abstract

Těsnicí závitová dvojice obsahuje dvě vzájemně přiřazené závitové části (1, 2) pro přenášení axiálních sil, přičemž závit (5), vymezovaný závitovými boky (4) spojených závitových částí (1, 2), je vyplněn těsnicím materiálem (6). Alespoň jedna část (1) dvojice závitů sestává v prvním axiálním úseku závitové délky (7) z válcovitého základního tělesa (8), opatřeného závitovými boky (4), a v druhém axiálním úseku závitové délky (7) z neválcovitého základního tělesa (9), opatřeného závitovými boky (4). Při sešroubování s přiřazenou závitovou částí (2) je v druhém axiálním úseku s neválcovitým základním tělesem (9) v bodě jeho maximální radiální odchylky od průměru válcovitého základního tělesa (8) vytvořen liniovitý dotyk proti sobě ležících závitových boků (4) závitových částí (1, 2) s radiálním svěrným předpětím. Toto radiální předpětí zajišťuje fixaci závitových částí (1, 2) přes boky, v jejímž důsledku jsou boky (4) na válcovitých základních tělesech (8) vzájemně uloženy s vůlí (11) mezi boky závitů.ŕ

Description

Vynález se týká dvojice závitů, tvořené dvěma částmi, opatřenými šroubovým závitem. Tato dvojice závitů je těsně uzavřena mezilehlou těsnicí hmotou. Dvojice závitů tohoto typu přichází v úvahu s výhodou tam, kde musí být zajištěn u jednotlivé axiální polohy konstantní úhel vzájemného natočení závitových částí a je současně potřebné spojení, které je spolehlivé z hlediska nastaveného natočení a je těsné.

Dosavadní stav techniky

Ve stavu techniky jsou známá různá řešení. U obvyklého párování závitů, ve smyslu třídy F16B mezinárodního patentového třídění, dvou vzájemně sešroubovávaných závitových částí dochází k sešroubovávání většinou proti axiálnímu dorazu jedné z těchto závitových části, v důsledku čehož vzniká, ve spojení s přípustným axiálním zatížením jako předpětím, tvarový a silový spoj. Ten vyplývá jednak ze vzájemného zapadání boků závitu do sebe a jednak ze silového tlačení boků závitu proti sobě.

Těsnicí šroubový spoj je popsán kupříkladu ve spisu DE-U1-29 604 120. Přitom se napojuje na dutou válcovitou část závitového pouzdra v podstatě dutý úložný úsek, přičemž přechod obsahuje stupeň, vytvořený jako těsnicí ústrojí, na němž je uložen přiřazený protikus, přičemž prostřednictvím pružné nebo plastické deformace je zajištěno těsnění. U takového šroubového spoje nedochází k dalšímu otáčení jednoho z těchto závitových dílů nad úhel natočení, určený axiálním dorazem, neboť axiální doraz zajišťuje jednoznačné vzájemné přiřazení a každé další vzájemné natáčení by vyvolalo nepřípustné uvolnění nebo nadměrné upnutí. Polohové anomálie závitových částí spočívají jednak v potlačení volné natáčivosti a jednak v předem dané axiální poloze, určené dorazem. Taková jednoznačná vzájemná přiřazení poloh závitových částí vyžadují při sériové výrobě často rozsáhlé přizpůsobovací práce, například nastavitelná omezení dorazů. To zbytečně zdražuje výrobu.

Dále je známé, že se používají silová klínová spojovací nebo těsnicí ústrojí pro přenášení axiálních tahových nebo tekutinových sil. Spis DE 4 439 250 Cl popisuje kupříkladu těsnicí prvek pro trubky, obsahující klínovitý jazýček, který zajišťuje ve spojení s axiálním kruhovým klínem uvolnitelné silové spojení a těsnění. Taková silová spojení jsou jak nedostatečně fixovaná, pokud jde o přiřazování polohy spojovaných částí, tak i často jen obtížně rozebíratelná nebo nejsou rozebíratelná vůbec, přičemž zejména chybí možnost provádět seřízení vzájemného přiřazení podlohy.

Dále jsou známá plovoucí uložení. U nich dochází pouze k vzájemnému přiřazení závitových částí v tvarovém styku, takže v důsledku chybějícího vzájemného upnutí vykazují závitové části vůči sobě určitou vůli. Takové uložení je určeno čistě vzájemným přiřazením poloh závitových částí v tvarovém styku. Vzniká tím potřeba zabezpečovat toto přiřazení poloh, kupříkladu proti vzájemnému natočení. Taková vůle však není u řady použití přípustná.

Pro utěsnění dvojice závitů je známé závit uzavřít vhodnými těsnicími hmotami. Takové těsnicí hmoty se ukládají do závitu, většinou v tekuté nebo pastovité formě, před konečným sešroubováním, a většinou se nechávají vytvrzovat.

Tím je zajištěno, že tento závit sám nepředstavuje žádné otevřené místo. Současně je dosaženo zajištění polohy fixováním dvojice závitů.

U obvyklého sešroubování s částmi ve vzájemném tvarovém styku a styku s přenášením síly však není těsnění s použitím vhodné těsnicí hmoty možné, neboť tato hmota nemůže v důsledku jednostranného přitahování a odpovídajícího namáhání souvisle vyplňovat boky mezi dvojicí závitů, které jsou přitlačeny k sobě. Důsledkem toho jsou malé trhliny v těsnicí hmotě a odtrhování od boku, které se šíří v průběhu času, jakož i s tím spojená netěsnost dvojice závitů. Z tohoto důvodu se takové vyplňování závitu, které působí dostatečně výplňově jen mezi volnými boky, používá výlučně k fixování polohy pomocí lepidla. Těsnicí působení není naproti tomu využitelné.

U plovoucího uložení je naproti tomu takové těsnění, při použití vhodné těsnicí hmoty, s úspěchem použitelné, neboť obě boční strany závitu mohou být dostatečně vyplněny těsnicí hmotou. Závitové části však nejsou svými boky uloženy přímo na sebe, ale jsou měkce zatlačeny do těsnicí hmoty, v důsledku čehož vzniká podstatně menší tuhost než u obvyklého šroubového spoje. Takové spojení je nedostatečně tuhé pro řadu použití.

Vynález si klade za úkol odstranit výše uvedené nevýhody vytvořením dvojice závitových částí, která by byla jak axiálně polohovatelná, tak i natáčivá, přičemž by se současně dosáhlo dostatečně tuhé sešroubování uložením boků závitu s vzájemným silovým záběrem, jakož i těsné spojení vyplněním závitu těsnicí hmotou v místě částí vzájemně do sebe zapadajících v tvarovém styku. Vynález si dále klade za úkol, aby u pracovních válců, poháněných tlakovým prostředkem, mohla být vodicí uzávěrová část a dnová uzávěrová část technologicky jednoduše upevněna k válcové trubici.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je dosaženo těsnicí dvojicí závitů pro přenášení axiálních sil, ve které jsou dvě vzájemně přiřazené závitové části, které mají šroubový závit se stejným stoupáním, vzájemně spojeny v silovém a tvarovém styku, přičemž závit, vymezovaný závitovými boky spojených závitových částí, je vyplněn těsnicí hmotou, přičemž podstata řešení spočívá v tom, že alespoň jedna závitová část sestává v prvním axiálním úseku závitové délky z válcovitého základního tělesa, opatřeného závitovými boky, a v druhém axiálním úseku závitové délky, navazujícím na první axiální úsek, sestává z neválcovitého základního tělesa, opatřeného závitovými boky, přičemž při sešroubování s přiřazenou závitovou částí je v druhém axiálním úseku s neválcovitým základním tělesem v bodě jeho maximální radiální odchylky od průměru válcovitého základního tělesa vytvořen liniovitý dotyk proti sobě ležících závitových boků závitových částí s radiálním svěrným předpětím, přičemž toto radiální svěmé předpětí zajišťuje fixaci závitových částí přes závitové boky, zatímco od liniovitého dotyku boků až do oblasti válcovitého základního tělesa jsou závitové boky závitových částí vzájemně uloženy s mezilehlou vůlí, a současně toto radiální svěrné předpětí dovoluje souvislé vzájemné natáčení závitových částí v rozsahu jejich bezdorazového axiálního nastavovacího úseku, přičemž v důsledku vůle jsou závitové boky obou částí vsazeny do těsnicí hmoty, vyplňující prostor vůle mezi závity závitových částí.

S výhodou je geometrie neválcovitého základního tělesa určena, při zohledňování geometrie boků a hodnoty stoupání, požadovaným radiálním rozdělením předpětí v oblasti neválcovitého základního tělesa, nesoucího boky po axiální délce bezdorazového axiálního nastavovacího úseku.

Podle dalšího znaku vynálezu je geometrie neválcovitého základního tělesa vytvořena jako kuželové těleso, v němž je vytvořen závit se závitovýni boky.

V provedení při použití dvou dvojic závitů s navzájem obráceným smyslem otáčení na dvou koncích mezikusu, s nímž jsou spojeny dvě další závitové části, je dosaženo spojitého vzájemného přiřazování polohy obou dalších závitových částí jak pokud jde o axiální polohu, tak i pokud jde o vzájemné natočení.

-2CZ 295022 B6

Těsnicí závitová dvojice je podle dalšího znaku vynálezu použita u pracovních válců s tlakovým médiem pro těsnění a axiální přenášení síly mezi vodicí uzávěrovou částí a/nebo dnovou uzávěrovou částí a válcovou trubicí.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že alespoň jedna závitová část dvojice sestává v axiální délce jejího závitu z válcovitého a z neválcovitého, s výhodou kuželovitého tělesa, nesoucího boky, se stejným stoupáním, přičemž při sešroubovávání s přiřazenou závitovou částí vzniká v axiální délkové oblasti neválcovitého základního tělesa radiální předpětí mezi boky. Prostřednictvím tření je tak zajištěna fixace přes boky. Přímým tlakem na boky je ve srovnání s plovoucím uložením dosaženo vysoké tuhosti spoje.

Při axiálním sešroubovávání této délkové oblasti bez předpětí dochází k pouze liniovitému dotyku protilehlých boků v celé otočce závitu, a to v místě maximální radiální odchylky vůči základnímu tělesu přiřazené závitové části. V důsledku takového radiálního předpětí se uspořádávají proti sobě ležící vrcholy boků vůči sobě symetricky, při sešroubování bez předpětí v axiálním směru po celé délce závitu, jinak alespoň v okolí liniovitého dotyku. Radiální odchylka základních těles, přiřazená každé axiální poloze, je v úměrném vztahu k vůli závitu, zprostředkované přes tvar boků a jejich hodnotu stoupání. Zejména je tato vůle závitu mimo liniovitý dotyk větší než nula a vrcholy boků jsou uspořádány vzájemně souměrně. To dovoluje vsazení obou bočních stran do těsnicí hmoty. Tím je splněn předpoklad pro úspěšné těsnění.

Radiální odchylka a tím i radiální předpětí je závislé na vzájemné relativní poloze závitových částí a geometrii jednotlivých základních těles. Při předem určené axiální oblasti nastavování dvojice závitů a přípustném radiálním intervalu předpětí jako okrajových podmínkách je možné zvolit řadu vhodných neválcovitých základních těles. S výhodou je geometrie neválcovitého základního tělesa vytvořena jako kuželové těleso. Podle geometrie boků a základních těles, jakož i přípustného radiálního intervalu předpětí, je tak zajištěna přestavitelnost relativní polohy obou závitových částí. Pokud jde o natáčení, je tato přestavitelnost spojitá, a pokud jde o axiální polohu, je při předem určeném úhlu natočení v závislosti na hodnotě stoupání závitu její nastavení jednotlivě dané. Kombinací s podobnou druhou dvojicí závitů v protichůdném smyslu otáčení se dá souvisle nastavit jak natočení, tak i axiální poloha.

Vynález má výhodu v tom, že umožňuje technologicky jednoduchou výrobu závitových dvojic tohoto typu. Zajišťuje přitom těsnost při současné nastavitelnosti. Má ve srovnání s plovoucím uložením vysokou tuhost spojení.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 princip dvojice závitů, jakož i detail X z obr. 2, a obr. 2 příklad použití v pracovním válci pro tekutá tlaková média.

Příklady provedení vynálezu

Princip těsnicí dvojice závitů pro přenášení axiálních sil je dále popisován s odvoláním na obr. 1. Dvě vzájemně k sobě přiřazené závitové části 1, 2, opatřené šroubovým závitem se stejnou hodnotou stoupání 3, jsou těmito závity vzájemně spojeny v silovém a tvarovém styku. Závit 5, vymezovaný závitovými boky 4 spojených závitových částí 1, 2, je přitom vyplněn těsnicí hmotou 6, například pastovitým nebo lakovitým plastem.

-3 CZ 295022 B6

V provedení podle vynálezu sestává jedna závitová část 1 dvojice v jeho prvním axiálním úseku závitové délky 7 z válcovitého základního tělesa 8, opatřeného závitovými boky 4, a v druhém axiálním úseku závitové délky 7, navazujícím na první axiální úsek, z neválcovitého základního tělesa 9, opatřeného závitovými boky 4. Při sešroubování s přiřazenou závitovou částí 2 ve druhém axiálním úseku s neválcovitým základním tělesem se tvoří v místě maximální radiální odchylky vůči základnímu tělesu přiřazené závitové části 2 (nebo v bodě jeho maximální radiální odchylky od průměru válcovitého základního tělesa 8) liniovitý dotyk proti sobě ležících boků 4 při radiálním předpětí mezi boky 4. Toto radiální předpětí zajišťuje relativní fixaci závitových částí 1, 2 přes boky 4, a dále také dovoluje plynulé vzájemné otáčení částí 1, 2 v rámci bezdorazového axiálního nastavovacího úseku 10. Toto radiální předpětí také zajišťuje, že v závitu jsou boky 4 na příslušných válcovitých základních tělesech uloženy vzájemně volně vůči sobě s vůlí

11. Vůlí H je zajištěno, že obě strany boků 4 jsou plně vsazeny do těsnicí hmoty 6, vyplňující prostor 5 vůle 11 mezi závity, a je tak zajištěno spolehlivé těsnění.

Podle obr. 2 a detailu X, znázorněného na obr. 1, může být taková dvojice závitů s výhodou použita v pracovním válci pro tekutá tlaková média. Závitová část 1 válcové trubice 12 pracovního válce sestává ve směru její závitové délky 7 z válcovitého základního tělesa 8, opatřeného závitovými boky, a neválcovitého základního tělesa 9, opatřeného závitovými boky, s výhodou kuželovitého základního tělesa. Válcová trubice 12 je s výhodou na jejích obou koncích opatřena takovou dvojicí závitů. Oba druhy závitů závitové části 1 mají v provedení jako válcová trubice 12 stejné stoupání 3 a jsou sešroubovány s přiřazenou závitovou částí 2, v daném provedení vodicí uzávěrovou částí 13 a dnovou uzávěrovou částí 14.

Při sešroubovávání vzniká radiální předpětí mezi válcovou trubicí 12 a vodicí uzávěrovou částí 13 nebo dnovou uzávěrovou částí 14. Vzhledem k tomuto radiálnímu předpětí vzniká přídržný točivý moment, zaručující fixaci polohy a současně se vytváří volný prostor 17 mezi závity. Do tohoto volného prostoru je zavedena těsnicí hmota 6, která tímto způsobem zajišťuje úspěšné těsnění vůči tekutému tlakovému prostředku. Spojení válcové trubice 12 s vodicí uzávěrovou částí 13 a dnovou uzávěrovou částí 14 umožňuje nastavitelnost na obou stranách válcové trubice

12, když je dbáno o to, aby válcová trubice 12 nebyla zašroubována proti koncovému dorazu 15 vedení nebo dnovému koncovému dorazu 16. Při sešroubování jsou čelní plochy válcové trubice 12 drženy ve vzdálenosti bezdorazového axiálního nastavovacího úseku 10 od koncového dorazu 15 vedení, resp. dnového dorazu 16, který je s výhodou vytvořen s polovinou hodnoty stoupání 3.

Závit je pro provedení jako pneumatický pracovní válec v tlakovém rozsahu 0,2-2 MPa nebo hydraulický pracovní válec v tlakovém rozsahu 2-100 MPa s výhodou vytvořen v mezích následujících parametrů:

- úhel kuželovitosti 1:8- 1:18,

- stoupání závitu 0,5 mm až 5 mm.

Dvě dvojice těsnicích závitů, které jsou použity na válcové trubici 12, se stejným provedením, umožňují spojité nebo nespojité nastavení axiálního přiřazení místa uložení koncového dorazu 15 vedení k dnovému dorazu 16, z čehož vyplývá jednak požadovaná přesná poloha nastavení a jednak jednotlivé/spojité nastavení přiřazení úhlu otáčení vodicí uzávěrové části 13 k dnové uzávěrové části 14 a obráceně. Obě nastavení jsou, pokud jde o velikost bezdorazového axiálního nastavovacího úseku 10, který je k dispozici, omezena přípustným intervalem radiálního předpětí. Při zohledňování těchto okrajových podmínek je zaručena nastavitelnost relativní polohy sešroubovaných částí, jejichž přesnost závisí na volbě hodnoty stoupání 3 závitu a jehož těsnost je určena, při volbě vhodné těsnicí hmoty 6, vůlí 11 mezi boky 4 závitů v oblasti válcového párování boků závitů. Těsnicí dvojice závitů na koncích válcové trubice 12 může být vytvořena jako pravý závit nebo levý závit nebo může být pro přesnější nastavování relativní polohy vodicí uzávěrové části 13 k dnové uzávěrové části 14 vytvořena na jedné straně jako levý závit a

-4CZ 295022 B6 na druhé straně jako pravý závit, takže je možné souvislé polohové přiřazování pro axiální nastavení a/nebo vzájemné natočení.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Těsnicí dvojice závitů pro přenášení axiálních sil, ve které jsou dvě vzájemně přiřazené závitové části (1, 2), které mají šroubový závit se stejným stoupáním (3), vzájemně spojeny v silovém a tvarovém styku, přičemž závit (5), vymezovaný závitovými boky (4) spojených závitových částí (1,2), je vyplněn těsnicí hmotou (6), vyznačená tím, že alespoň jedna závitová část (1) sestává v prvním axiálním úseku závitové délky (7) z válcovitého základního tělesa (8), opatřeného závitovými boky (4), a v druhém axiálním úseku závitové délky (7), navazujícím na první axiální úsek, sestává z neválcovitého základního tělesa (9), opatřeného závitovými boky (4), přičemž při sešroubování s přiřazenou závitovou částí (2) je v druhém axiálním úseku s neválcovitým základním tělesem (9) v bodě jeho maximální radiální odchylky od průměru válcovitého základního tělesa (8) vytvořen liniovitý dotyk proti sobě ležících závitových boků (4) závitových částí (1, 2) s radiálním svěmým předpětím, přičemž toto radiální svěrné předpětí zajišťuje fixaci závitových částí (1, 2) přes závitové boky (4), zatímco od liniovitého dotyku boků (4) až do oblasti válcovitého základního tělesa (8) jsou závitové boky (4) závitových částí (1, 2) vzájemně uloženy s mezilehlou vůlí (11), a současně toto radiální svěrné předpětí dovoluje souvislé vzájemné natáčení závitových částí (1, 2) v rozsahu jejich bezdorazového axiálního nastavovacího úseku (10), přičemž vzhledem k vůli (11) jsou závitové boky (4) obou částí (1, 2) vsazeny do těsnicí hmoty (6), vyplňující prostor (17) vůle (11) mezi závity závitových částí (1, 2).
2. 2. Těsnicí dvojice závitů podle nároku 1, vyznačená tím, že geometrie neválcovitého základního tělesa (9) je vytvořena jako kuželové těleso, v němž je vytvořen závit se závitovými boky (4).
3. 3. Těsnicí dvojice závitů podle nároku 1 nebo 2, vyznačená tím, že při použití dvou dvojic závitů s navzájem obráceným smyslem otáčení na dvou koncích mezíkusu, s nímž jsou spojeny dvě další závitové části, je dosaženo spojitého vzájemného přiřazování polohy obou dalších závitových částí jak pokud jde o axiální polohu, tak i pokud jde o vzájemné natočení.
4. 4. Těsnicí dvojice závitů podle kteréhokoli z nároků laž3, vyznačená tím, že těsnicí dvojice závitů je použita u pracovních válců s tlakovým médiem pro těsnění a axiální přenášení síly mezi vodicí uzávěrovou částí (13) a/nebo dnovou uzávěrovou částí (14) a válcovou trubicí (12).