DK171954B1 - Mekanisk taetning og fremgangsmaader ved fremstilling af en i taetningen indgaaende glideflade - Google Patents

Description

DK 171954 B1

Opfindelsen vedrører en mekanisk tætning med en i et hus fastgjort sædering og en tætningsring, der sidder på og roterer med en gennem sæderingen gående aksel, hvor sæderingen og tætningsringen er i indbyrdes glide-5 berøring til modvirkning af mediumlækage, og hvor der på glidefladen på sæderingen eller tætningsringen er udformet fine riller, der strækker sig mellem glidefla-dens inder- og yderkanter. Opfindelsen vedrører også fremgangsmåder ved fremstilling af en i tætningen 10 indgående glideflade.

Fra DE offentliggørelsesskrift nr. 2626 445 kendes en tætning af ovennævnte art, hvor den ene glidering består af metal og den anden af kulstof. På metalringens glideflade er udformet riller, der alle hælder i samme 15 retning og er bestemt til tilbagepumpning af lækagemediet. Denne tætning har den mangel, at den udelukkende er lagt an på at holde lækagemediet borte fra glidefladen, således at mediet gavnlige køle- og smørevirkning ikke udnyttes, hvilket kan give anledning til varmedeforma-20 tion og slid af glidefladen.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at løse det ovenfor omtalte problem. Et formål med opfindelsen er således at tilvejebringe en mekanisk tætning med stærkt forbedrede egenskaber, og i hvilken det er muligt 25 at beherske både tætheden eller lækagemængden og smøreevnen eller mængden af frembragt varme.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at nogle af rillerne hælder fremad og de øvrige bagud i forhold til glidefladens relative rotationsretning, at hver af de 30 fremad hældende riller skærer mindst én af de bagud hældende riller, og at de bagud hældende riller er dominerende i hensyn til pumpevirkning ved en tætning, hvor lækagemidlets tryk er større ved glidefladens yderkant end ved inderkanten, og at de fremad hældende 35 riller er dominerende i henseende til pumpevirkning ved 2 DK 171954 B1 en tætning, hvor lækagemidlets tryk er større ved glidefladens inderkant end ved yderkanten.

Herved opnås fx ved en tætning med udvendig tryk, at tætnings- eller afspærringsmediet strømmer indad 5 gennem de fremad hældende fine riller og fanges i de bagud hældende, fine riller ved disses krydsningssteder med de fremad hældende riller, således at mediet atter føres udad mod glidefladens yderkant og derved i hovedsagen hindres i at nå til inderkanten. Dette giver 10 mulighed for at kontrollere mængden af mediet på glidefladen, således at mediets køle- og smørevirkning udnyttes fuldt ud.

Opfindelsen vedrører også en fremgangsmåde ved fremstilling af en i ovenfor beskrevne tætning indgående 15 glideflade, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smøringsriller fototrykkes på glidefladen, efter at der på denne er påført et fotofølsomt materiale, hvorefter aftrykket af de fine riller udsættes for ætsning til 20 dannelse af rillerne i glidefladen. En anden fremgangsmåde er ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smøringsriller markeres på glidefladen ved påstempling eller påtrykning med sværte eller lak, hvorefter de fine riller dannes 25 i glidefladen ved ætsning af denne.

Disse fremgangsmåder tillader en hurtig og nem produktion af glideringe med forudbestemt antal og form af rillerne. Dette skal ses i modsætning til den i ovennævnte DE offentliggørelsesskrift nr. 2626 445 30 angivne fremgangsmåde, hvor hver enkelt rille fremstilles separat ved at ringen, hvis glideflade skal bearbejdes fx drejes samtidig med at en slibesten føres fra glidefladens inderkant til dens yderkant. For at sikre en bestemt afstand mellem rillerne, kan drejningen 35 ske skridtvis.

3 DK 171954 B1

En tredje fremgangsmåde er ejendommelig ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smørings-riller præges i glidefladen efter at denne er blevet slebet og lappet, og at de ved prægningen tilvejebragte 5 riller derefter poleres. Ved denne fremgangsmåde opnås, at rillernes kanter trykkes en smule op over glidefla-dens niveau, hvilket fremmer dannelsen og opretholdelsen af en smøremiddelfilm på glidefladen.

Opfindelsen vil nu blive nærmere forklaret ved 10 hjælp af nogle udførelseseksempler med henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 en del af et længdesnit i en mekanisk tætning i en udførelsesform for opfindelsen, fig. 2 et frontbillede af en glideflade på en tætningsring, 5 fig. 3 et frontbillede i større målestoksforhold af en del af tætningsringens glideflade med tætningsmediets bevægelse antydet, fig. 4 et stærkt forstørret billede, delvis i snit, af tætningsringens glideflade, 10 fig. 5, 6 og 7 frontbilleder af forskellige glideflader udformet ifølge opfindelsen, fig. 8 en på forsøg baseret kurve, der viser forholdet mellem antallet af fine riller i glidefladen og lækagestørrelsen, og 15 fig. 9 et frontbillede af en glideflade i endnu en udførelsesform for opfindelsen.

Fig. 1 og 2 viser en mekanisk tætning 1, der arbejder med udvendigt tryk, og hvis væsentligste elementer er vist forstørret. Denne tætning er bestemt 20 til at hindre lækage af et sædvanligvis væskeformigt medium A, der findes omkring den mekaniske tætning 1, ved glidende berøring mellem en i et hus 2 fastholdt sædering 3 og en tætningsring 5, som sidder fast på en roterende aksel 4, der går gennem sæderingen 3. Tæt- 4 DK 171954 B1 ningsringen 5 roterer altså sammen med akslen 4. På tætningsringen 5's glideflade 5a er der udformet fine riller 6, der i forhold til radialretningen hælder bagud, regnet i den ved pilen B antydede rotations-5 retning for tætningsringen 5, og desuden fine riller 7, der hælder fremad i rotationsretningen. Disse fine riller 6 og 7 strækker sig over den fulde bredde af glidefladen 5a, dvs. har enderne liggende ved denne glideflades yderkant 5b og inderkant 5c, så at rillerne 10 6 og 7 krydser hinanden. De fremad hældende, fine riller 7 virker til at danne en smøremiddelfilm på glidefladen 5a (smørefunktionen), medens de bagud hældende, fine riller 6 har til formål at skabe mediumtæthed ved udnyttelse af en pumpevirkning (tætningsfunktionen) . Som 15 antydet i større målestoksforhold i fig. 3 vil tætningsmediet (A) under glidefladen 5a's rotation trænge ind i de fine riller 7 og bevæges indad i disse under dannelse af en smøremiddelfilm mellem tætningsringen 5's glideflade 5a og en glideflade 3a på sæderingen 3.

20 Tætnings- eller afspærringsmediet (A) vil efter at være strømmet indad gennem de fremad hældende, fine riller 7 fanges i de bagud hældende, fine riller 6 ved disses krysningssted med rillerne 7, så at mediet (A) atter føres udad mod glidefladens yderkant 5b og derved 25 hindres i at nå ind til inderkanten 5c. Ved denne udførelsesform skal de fremad hældende, fine riller 7 og de bagud hældende, fine riller 6 følgelig udformes på en sådan måde, at afgangskapaciteten overskrider den mængde medium, som indføres mellem glidefladerne 3a og 30 5a, eller afgangskapaciteten for de bagud hældende, fine riller 6 skal altså være større end indgangskapaciteten for de fremad hældende, fine riller 7. De bagud hældende, fine riller 6 skal med andre ord være dominerende gennem deres antal, form eller retning. Dersom medium-35 lækage gennem den mekaniske tætning 1 i dette tilfælde 5 DK 171954 B1 skal være helt forhindret, når akslen 4 står stille, skal udstrømning fra de fine riller 6 og 7 være udelukket, hvilket kan opnås ved bearbejdning af rillerne 6 og 7 til en størrelse inden for området 0,2μ til Ο,Ίμ.

5 Når en vis lækage kan tillades - eksempelvis ved korte stilstandsperioder, eller når medium ikke kommer frem til den mekaniske tætning under sådanne stilstandsperioder, eksempelvis på grund af trykaflastning, kan de fine riller 6 og 7 bearbejdes til en størrelse i området Ι,Ομ 10 til 3μ, idet der inden for dette område kan opnås ordinær tætningsvirkning. De fine riller 6 og 7 skal altså for at opfylde formålet ligge inden for området fra 0,2μ til 3μ.

Ved den foran forklarede udførelsesform for den 15 mekaniske tætning 1 er de fine riller 6 og 7, som er nødvendige til sikring af den regulerede strømningsmængde, udformet på tætningsringen 5's glideflade 5a, og de pågældende riller kan hensigtsmæssigt tilvejebringes på følgende måde.

20 Ved en første metode bliver de fine riller 6 og 7, der er beregnet på forhånd til afhængighed af det formål, de skal opfylde, fototrykt på tætningsringen 5's glideflade 5a, efter at der på denne flade er blevet påført et fotofølsomt materiale, og derefter frembringes 25 de fine riller 6 og 7 i glidefladen 5a ved ætsning.

Ved en anden metode markeres de på forhånd beregnede, fine riller 6 og 7 på tætningsringen 5's glideflade 5a ved påstempling eller påtrykning med sværte eller lak, hvorefter rillerne 6 og 7 dannes i 30 sidefladen 5a ved ætsning.

Ved en tredje metode tilvejebringes de fine riller 6 og 7 ved prægning i glidefladen 5a, efter at denne er blevet slebet eller lappet. De ved en sådan prægning tilvejebragte, fine riller 6 og 7 kan derefter hen-35 sigtsmæssigt poleres. De fine riller 6 og 7 vil da få 6 DK 171954 B1 en tværsnitsform som vist i fig. 4, altså med opstående kantpartier 8 ved begge sider, og der vil let dannes en smøremiddelfilm på glidefladen 5, hvilket er en særlig fordel ved denne metode ifølge opfindelsen.

5 Ved de foran forklarede metoder til bearbejdning af glidefladen kan de fine riller 6 og 7 fremstilles med meget stor nøjagtighed og i vilkårlige former og antal, således som det er antydet i fig. 5-7. Herved kan der sikres den ønskede balance mellem lækagemængden og den 10 mekaniske tætnings holdbarhed ved hensigtsmæssigt valg af forholdet mellem de bagud hældende riller 6 og de fremad hældende riller 7.

Fig. 8 viser i kurveform og på basis af eksperimenter forholdet mellem antallet af de fine riller 6 og 7 15 og lækagestørrelsen. I det aktuelle tilfælde blev der anvendt seksten bagud hældende riller 6, medens antallet af fremad hældende riller 7 blev ændret gradvis.

Omdrejningstallet og mediumtrykket var henholdsvis 5000 2 omdrejninger pr. minut og 6 kg pr. cm .

20 Den foran forklarede, mekaniske tætning 1 er som nævnt bestemt til at arbejde med et udvendigt tryk, og de fine riller 6 og 7 er udformet i tætningsringen 5's glideflade 5a. Opfindelsen er imidlertid ikke begrænset til en sådan konstruktion, idet den mekaniske tætning 25 1 også kan være indrettet til at arbejde med et indvendigt tryk og med de fine riller 6 og 7 udformet på sæderingen 3's glideflade 3a. I dette tilfælde skal de fremad hældende, fine riller 7 imidlertid give tætningsvirkningen, medens de bagud hældende, fine riller 6 skal 3 0 give smørevirkningen. Som antydet i fig. 9 skal forholdet mellem antallet af fine riller 6 og antallet af fine riller 7, der hælder til hver sin side i forhold til den relative rotationsretning, pilen B, følgelig være omvendt. Som det fremgår af tegningen, kan faconen 35 af de fine riller 6 og 7 i planbillede være retliniet 7 DK 171954 B1 eller krumt eller være sammensat af rette og krumme liniestykker.

Claims (4)

1. Mekanisk tætning med en i et hus (2) fastgjort sædering (3) og en tætningsring (5) , der sidder på og roterer med en gennem sæderingen gående aksel (4), hvor 5 sæderingen og tætningsringen er i indbyrdes giide-berøring til modvirkning af mediumlækage, og hvor der på glidefladen (3a, 5a) på sæderingen (3) eller tætningsringen (5) er udformet fine riller (6, 7) , der strækker sig mellem glidefladens inder- og yderkanter 10 (5c, 5b), kendetegnet ved, at nogle af rillerne (6, 7) hælder fremad og de øvrige bagud i forhold til glidefladens relative rotationsretning, at hver af de fremad hældende riller skærer mindst én af de bagud hældende riller, og at de bagud hældende riller 15 (7) er dominerende i hensyn til pumpevirkning ved en tætning, hvor lækagemidlets tryk er større ved glidefladens yderkant end ved inderkanten, og at de fremad hældende riller (6) er dominerende i henseende til pumpevirkning ved en tætning, hvor lækagemidlets tryk 20 er større ved glidefladens inderkant end ved yderkanten.

2. Fremgangsmåde ved fremstilling af en i tætningen ifølge krav 1 indgående glideflade (3a, 5a) , k e n d e -tegnet ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smøringsriller (6, 7) fototrykkes på 25 glidefladen (3a, 5a), efter at der på denne er påført et fotofølsomt materiale, hvorefter aftrykket af de fine riller udsættes for ætsning til dannelse af rillerne i glidefladen.

3. Fremgangsmåde ved fremstilling af en i tætningen 30 ifølge krav 1 indgående glideflade (3a, 5a) , k e n d e -tegnet ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smøringsriller (6, 7) markeres på glidefladen (3a, 5a) ved påstempling eller påtrykning med sværte eller lak, hvorefter de fine riller dannes i glidefladen 35 ved ætsning af denne. 9 DK 171954 B1

4. Fremgangsmåde ved fremstilling af en i tætningen ifølge krav 1 indgående glideflade (3a, 5a) , k e n d e -tegnet ved, at et på forhånd fastsat antal fine tætnings- og smøringsriller (6, 7) præges i glidefladen 5 (3a, 5a) efter at denne er blevet slebet og lappet, og at de ved prægningen tilvejebragte riller (6, 7) derefter poleres.