DK157947B - Kombinationstaetning til taetning mellem to maskinelementer - Google Patents

Description

DK 157947 B

Opfindelsen angår en kombinationstætning til tætning mellem mod hinanden vendende tætliggende overflader af et første og et andet maskinelement, hvoraf det første har et mod det andet maskinelement åbent 5 spor med hovedsageligt rektangulært tværsnit, omfattende en til anbringelse mod sporets bund udformet ekspansionsring af elastomert materiale, en af ekspansionsringen påvirket mellemring af et sej elastisk plastmateriale og udformet med en tætningsflade til anlæg mod 10 det andet maskinelement og et i en separat spor i mellemringens tætningsflade anbragt yderring af elastomert materiale, hvor mellemringen er udformet med forholdsvis skarpe kanter mellem tætningsfladen og endefladerne.

15 Sådanne tætninger, som er kendt fra DK fremlæg gelsesskrift nr. 146050, finder navnlig anvendelse som stempel- og stangtætninger mellem overfor hinanden liggende cylindriske flader på to indbyrdes bevægelige maskinelementer, f.eks. en hydraulikcylinder og et der-20 til hørende arbejdsstempel eller en fast cylinderende-væg og en gennem denne ført stempelstang, og medfører at der kan opnås god tætning i et stort trykområde, f.eks. for trykforskelle varierende fra 0-500 bar, over for såvel væsker som luftarter. Den af den elastomere 25 ekspansionsring forspændte mellemring, der f.eks. kan være af polytetrafluorethylen eller et andet plastmateriale med høj temperaturrestistans, højt elasticitetsmodul og lav friktion, tilvejebringer en god dynamisk tætning ved relativt store trykforskelle, medens den 30 elastomere yderring ved mellemringens tætningsflade sørger for effektiv tætning også ved små trykforskelle mellem tætningens to sider.

Med opfindelsen tilsigtes det at opnå en yderligere forøgelse af anvendelsesområdet for tætninger af 35 den nævnte art og herved at tilvejebringe en navnlig overfor gasformige strømningsmedier, f.eks. til anven-

DK 157947 B

2 delse i gasakkumulatorer og højt belastede støddæmpere, egnet forbedring af den kendte kombinationstætning. I sådanne tilfælde, hvor kombinationstætninger af den omhandlede art ofte skal adskille væske og gas, har det 5 vist sig vanskeligt at opnå en tilstrækkelig effektiv tætning for begge medier, hvilket navnlig beror på, at der fra tætningens højtrykside under et arbejdsslag kan passere en tynd væskefilm ind til den i mellemringens tætningsflade anbragte yderring. Ved de kendte tætnin-10 ger har det under høje belastninger vist sig, at denne væskefilm ikke altid kan bringes til at strømme tilbage under returslaget, hvilket kan føre til opbygning af et væsketryk, som vil være afhængigt af arbejdshastigheden og kan føre til mekanisk deformationspåvirkning af tæt-15 ningsringen, hvorved yderringen udsættes for beskadigelse i form af såkaldt "nibbling", dvs. afskæring af materiale fra ringen, der under dynamiske forhold udfører pulsationsbevægelser. Herved forringes yderringens tætningsevne, og der kan navnlig opstå mangelfuld tæt-20 ning ved forholdsvis høje relative bevægelseshastigheder mellem de to maskinelementer, således at det ofte vil være nødvendigt at supplere den kendte tætning med yderligere tætninger, som er specielt udformet til at afhjælpe denne ulempe.

25 Ved opfindelsen løses disse problemer ved hjælp af en dobbeltvirkende kombinationstætning, som er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne .

Med denne udformning af tætningen opnås en opti-30 mal trykfordeling over tætnings fladen med en meget smal, næsten linieformet berøringsflade og dermed maksimalt anlægstryk ved nævnte kanter, således at disse fungerer som en art skrabekanter. Samtidigt medfører den lille spaltevinkel for hver af nævnte kegleflader, 35 at en væskefilm, som under arbejdsslaget kan føres som lækstrøm ind i yderringen, føres tilbage til højtryks-

DK 157947 B

3 siden under returslaget, på i det væsentlige samme måde, som det i og for sig er kendt fra DK patentskrift nr. 143.667. Der opnås herved en effektiv hydrodynamisk aflastning af yderringen, således at denne selv ved hø-5 je arbejdshastigheder ikke udsættes for skadelige trykpåvirkninger.

I en foretrukken udførelsesform er tætningsringen ved nævnte kanter udformet med affasede koniske ringflader. Der opnås herved en forbedret sikkerhed mod 10 uønskede materialefortrængninger under tætningens montering, således at snoning og/eller ekstrusion af yderringen i det væsentlige undgås, således som det i og for sig er kendt fra DK patentansøgning nr. 5806/83.

Spaltevinklen ved de som kegleflader udformede 15 dele af mellemringens tætningsflade skal fortrinsvis være små, idet der herved opnås større hydrodynamiske returkræfter. Praktiske forsøg har vist, at en spaltevinkel på 1-5° er velegnet.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere un-20 der henvisning til den skematisk tegning, hvor fig. 1 illustrerer opbygning og virkemåde af en kendt kombinationstætning, fig. 2 viser et aksialt snit af en del af en udførelsesform for en kombinationstætning ifølge opfin-25 delsen anvendt som stempeltætning, og fig. 3 illustrerer virkemåden af tætningen i fig. 2.

Ved den i fig. 1 rent skematisk viste tætning, som er af den fra DK fremlæggelsesskrift nr. 146050 30 kendte art, forspændes mellemringen b, som fortrinsvis er af polytetrafluorethylen, af den elastomere ekspansionsring a med trykkræfter, som i mellemringen b kan give anleding til en spændingsfordeling som vist ved de punkterede kurver s, hvorved fordelingen af anlægstryk-35 ket over mellemringen b's tætningsflade på hver side af yderringen c bliver i det væsentlige som vist ved tryk-

4 DK 157947 B

fordelingskurverne P, dvs. med maksimalt anlægstryk i tætningsfladens midterste del ved kanterne af' det separate spor, hvori yderringen c er anbragt.

Som følge af denne trykfordeling til en væske-5 film, som under et arbejdsslag føres ind til yderringen c, ikke blive ført tilbage til højtrykssiden under returslaget, og der vil herved omkring yderringen c kunne opbygges et væsketryk, som fører til beskadigelse af yderringen og dermed navnlig ved relativt høje arbejds-10 hastigheder kan føre til en mangelfuld tætning.

I det i fig. 2 viste udførelseseksempel for en tætning ifølge opfindelsen betegner 1 væggen af en arbejdscylinder, f.eks. i en gasakkumulator eller en højtbelastet støddæmper, medens 2 betegner et med 15 frigang i forhold til væggen l’s cylindriske inderside bevægeligt stempel, i hvis yderside der er udformet et spor 3 til optagelse af tætningen ifølge opfindelsen.

Kombinations tætningen omfatter to side om side 20 liggende, mod sporet 3's bund anbragte ekspansionsringe 4 og 5 af elastomert materiale, f.eks. gummi eller polyurethan, en af ekspansions ringene 4 og 5 forspændt mellemring 6 af et sejelastisk deformerbart plastmateriale, f.eks. PTFE i umodificeret form eller 25 modificeret med i og for sig kendte fyldstoffer, samt en i et separat spor 7 i mellemringen 6' s mod ma-skinelementet 2 vendende tætningsflade 6b anbragt yderring 8, der kan være af samme elastomere materiale som ekspansionsringene 4 og 5.

30 Ekspansionsringene 4 og 5, som har anlæg mod hver af sit af to side om side liggende spor 9 og 10 i mellemringen 6's bæreflade 6a, kan være udført som O-ringe med ovalt tværsnit, medens den elastomere yderring 8 fortrinsvis har et hovedsageligt rektan-35.gulært tværsnit med fremspringende hjørner, hvilket bevirker en sikker lokalisering og fastholdelse af yderringen 8 i sporet 7.

DK 157947 B

5

Mellemringen 6 er ifølge opfindelsen ved enderne af tætningsfladen 6a udformet med forholdsvis skarpe kanter 16 og 17, ved hvilke der i den viste foretrukne udførelse er udformet affasede koniske ring-5 flader 11 og 12. Endvidere danner de mellem hver sin af disse ringflader 11 og 12 og det separate spor 7 forløbende dele af tætningsfladen 6b kegleflader 14 og 15, som under en lille spaltevinkel v i forhold til den overfor liggende overflade af maskin-10 elementet 2 konvergerer mod sporet 7.

Ved tætningen ifølge opfindelsen påvirker ekspansionsringene 4 og 5, som vist i fig. 3, mellemringen 6 med kræfter K, som virker i afstande A på hver side af sporet 7. De på hver side af sporet 15 7 liggende dele af mellemringen 6 påvirkes herved med momenter k A med akser ved hjørnerne mellem sporet 7's bund og sidevægge. Herved opnås den ved kurverne P' viste fordeling af anlægstrykket langs tætningsfladen 6a med maksima ved de forholdsvis skarp-20 kanter 16 og 17 mellem ringfladerne 11, 12 og keglefladerne 14, 15.

Disse kanter 16 og 17 vil hermed virke som skrabekanter. Ved bevægelse af maskinelementet 2 modsat den i fig. 2 viste pilretning vil der fra den i 25 fig. 2 til venstre for tætningen liggende højtryksside gå en lækstrøm af den pågældende væske ind mod sporet 7 og yderringen 8, som herved presses mod den modsat liggende sidevæg af sporet 7. Under denne bevægelse bevirker ekspansionsringene 4, 5, at spaltevinklen v 30 ved keglefladen 14 i det væsentlige formindskes til 0°.

Ved returslaget i pilretningen i fig. 2 vil den væskemængde, som er opbygget i sporet 7 som følge af den i fig. 3 viste trykfordeling P' blive ført tilba-35 ge til højtrykssiden, idet spalten som følge af den lille spaltevinkel v åbnes noget. Herved kan skadelig trykopbygning i sporet 7 fuldstændigt undgås.

Claims (3)

1. Kombinationstætning til tætning mellem mod 10 hinanden vendende tætliggende overflader af to maskinelementer (1,2), hvoraf det ene (2) har et mod det andet maskinelement (1) åbent spor (3) med hovedsageligt rektangulært tværsnit, omfattende en til anbringelse mod sporets (3) bund udformet ekspansionsring (4,5) af 15 elastomert materiale, en af ekspansionsringen (4,5) påvirket mellemring (6) af et sejelastisk plastmateriale og udformet med en tætningsflade (6b) til anlæg mod det andet maskinelement (1) og en i et separat spor (7) i mellemringens (6) tætningsflade (6b) anbragt ydre ring 20 (8) af elastomert materiale, hvor mellemringen (6) er udformet med forholdsvis skarpe kanter (16,17) mellem tætningsfladen (6b) og mellemringens (6) endeflader (6c, 6d), kendetegnet ved, at de mellem hver sit af nævnte kanter og nævnte separate spor (7) forlø-25 bende dele af tætningsfladen (6b) danner mod sporet (7) under en lille spaltevinkel (v) konvergerende kegleflader (14,15), og at den mod ekspansionsringen (4,5) vendende bæreflade (6a) på mellemringen (6) er udformet med to side om side liggende spor som anlæg for to på 30 hver sin i forhold til det separate spor (7) liggende ekspansionsringe (4,5).

2. Kombinationstætning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mellemringen (6) ved nævnte kanter er udformet med affasede koniske ringflader 35 (11,12).

3. Kombinationstætning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at nævnte spaltevinkel (v) er 1-5°.