FI68455B - Sjaelvtaetande mellanlaeggsplatta - Google Patents

Description

6845 5

Itsetiivistyvä välilaatta ^ u

Itsetiivistyvä välilaatta, joka koostuu joustamatto-5 masta välirenkaasta, joka on tehty sisä- ja ulkorenkaasta, jotka on sovitettu keskenään samankeskisesti, sekä näiden välisen raon osaksi tai kokonaan täyttävästä tiivistysren-kaasta, joka on tehty joustavasta tilavuudeltaan muuttumattomasta aineesta ja jolla on rakennuskorkeus, joka jännit-10 teettömässä tilassa ennen asennusta on suurempi ja jännit-tetyssä tilassa asennuksen jälkeen yhtä suuri kuin väli-renkaan paksuus.

Tällaista välilaattaa kuvataan hakijan luettelossa 500. Se on tarkoitettu pystysuoraan toisiaan vasten puris-15 tettujen koneen osien tiivistykseen ja keskinäiseen tuen-taan. Tällaisia koneen osia ovat esimerkiksi koneruuvin kannan ja sen tukeman koneen osan väliset tasopinnat. Käyttöominaisuudet eivät useista syistä vielä ole täysin tyydyttävät.

20 Kyseinen välilaatta muodostuu profiililtaan suorakul maisesta välirenkaasta, jonka sisä- ja ulkokehälle on pai-neistussuunnasta riippuen vulkanoitu tiivistysrengas. Toimintaan ei niin ollen kuulu tiivistys suunnaltaan muuttuvia paineita vastaan, mikä on epäkohta.

25 Tiivistysrenkaan puristusvoimat tiivistettyjen koneen osien tasopintoja vastaan johtuvat muodonmuutoksen vaikutuksesta kehittyneestä kimmoisasta esijännitevoimasta ja siihen liittyvistä tiivistetyn väliaineen reaktiovoimista.

Se ei niin ollen ole muuttuvien paineiden tiivistyksessä 30 muuttumaton ja sitä voivat haitata tiivistysrenkaan elasto-meerisen aineen väsymisilmiöt.

Asennuksessa voi esiintyä vaikeuksia, jos tiivistettyjä pintoja yhteenpuristettaessa ei liikuteta vain pystysuoraan vaan myös poikittain tätä suuntaan vastaan, mikä 35 ruuveja käytettäessä yleensä on sääntönä. Tällöin on ryhdyttävä erityisiin toimenpiteisiin, jotta estettäisiin tiivistysrenkaan kitkasta aiheutuva vahingoittuminen tai rik- 2 68455 koutuminen. Nämä toimenpiteet, esimerkiksi tasopintojen hienohöystö tai keskiöintiporauksen muodostaminen ulkokehän tukemiseksi, vaativat lisäkustannuksia. Tällaisten välilaat-tojen uusi käyttö purkamisen jälkeen ei ole mahdollinen.

5 Esillä olevan keksinnön avulla poistetaan nämä alussa käsitellyn välilaatan epäkohdat ja ehdotetaan itsetiivisty-vää välilaattaa, joka rakenteeltaan samanlaisena mahdollistaa suunnaltaan vaihtelevien paineiden tiivistyksen, jota voidaan käyttää ilman tiivistettyjen pintojen erityistä 10 työstöä ja joka silti takaa kestävän, hyvän tiivistyksen ja on samalla jossakin määrin uudelleen käyttökelpoinen.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti itsenäisen patentti vaatimuksen 1 tunnusmerkkien avulla. Epäitsenäisissä vaatimuksissa viitataan edullisiin suoritusmuotoi-15 hin.

Keksinnön mukaisesti ehdotettu välilaatta on tunnettu siitä, että välirengas on jaettu ympäri kiertävällä, sen ak-siaalisesti kokonaan erottavalla raolla sisä- ja ulkorenkaak-si, jotka sulkiessaan sisäänsä tilavuudeltaan muuttumattomas-20 ta, joustavasta aineesta tehdyn tiivistysrenkaan on sovitettu keskenään samankeskisestä ja jotka jännitteettömän tiivistysrenkaan rakennuskorkeuden peittäessään ovat keskenään aksiaalisesti siirrettyjä, jolloin tiivistysrengas täyttää raon osaksi tai kokonaan ja jolloin tähän ulottuu ainakin 25 yksi sisä- ja/tai ulkorenkaan kartiomainen, ympäri kiertävä kiristyspinta, joka on siten kalteva, että uiko- ja sisärenkaan aksiaalisen etäisyyden keskinäisesti pienentyessä saadaan tiivistysrenkaan tilavuuden teoreettinen pienennys. Tiivistysrengasta rajoittavat säteittäisessä ja ak-30 siaalisessa suunnassa molemmin puolin sisä- ja ulkorenkaan muodostaman välirenkaan rajapinnat. Tämä on kovaa ainetta, esim. metallia, ja on sen mukaisesti tukeva ja kestää mekaanisia vahinkoja. Profiilin ulottuvuus säteittäisessä suunnassa on lähes vakio. Sisärenkaassa ja ulkorenkaassa voi ta-35 pahtua ainoastaan halkaisijan joustava pienennys tai laajennus aineen kokoonpuristumattomuuden takia.

3 68455

Aksiaalisessa suunnassa tapahtuu tiivistettyjä pintoja puristettaessa kokonaiskorkeuden pienennys, kunnes saavutetaan tiivistysrenkaan paksuus, ts. ajankohtaan saakka, johon mennessä sisä- tai ulkorengas ovat joutuneet samaan tasoon 5 ja yhdessä aikaansaavat voiman siirron niihin liittyvään koneen osaan.

Tämän vaiheen aikana tapahtuu kiilamaisesti vaikuttavan kiilamaisen kiristyspinnan pintojen jatkuvan, akselin suuntaisen siirron vaikutuksesta raon tilavuuden pienennys ja 10 niin ollen tiivistysrenkaan aksiaalisten rajapintojen puristuminen molemmin puolin tiivistettäviä pintoja vasten. Saavutettua tiivistystehoa voidaan verrata hydrauliseen puristukseen. Se on riippumaton tiivistysrenkaan mahdollisista kimmoisista ominaisuuksista ja niin ollen riippumaton raaka-ai-15 neesta johtuvista väsymisilmiöistä pitkähkön kuormituksen jälkeen. Lisääntyvällä kimmoisuudella parantuva palautuvuus-voima edeltävän käytön jälkeen takaa kuitenkin moninkertaisen uudelleenkäyttökelpoisuuden. Uudelleenkäyttö on vasta silloin mahdoton, kun tiivistettäviin koneen osiin rajoittu-20 vat tiivistysrenkaan otsapinnat ovat menettäneet myötäile-vyytensä, esimerkiksi sisään puristuneen lian takia tai tiivistetyn väliaineen vaikutuksesta. Molemmat riippuvat ratkaisevasti kulloisestakin käyttötapauksesta. Yleisen koneenrakennuksen olosuhteissa välilevyä voidaan käyttää uudelleen 25 ainakin kaksi kertaa.

Tiivistysrenkaan valmistukseen käytettäväksi kesto-muoviaineeksi on polypropyleenin ja polyamidin ohella erityisesti PTFE osoittautunut sopivaksi. Elastomeerisista aineista sopivat erityisesti akryyli-nitriili-butadieeni-(NBR)-30 ja fluori-kautsu-(FKM)-pohjaiset aineet.

Shorekovuus ei saa ylittää aluetta Shore A 50:stä 90:een. Mikäli vaahdotettuja aineita käytetään, on huokos-rakenteen oltava suljettusoluinen, jotta varmistettaisiin sisäinen paineen kehittyminen ja niin ollen tarvittava ko-35 koonpuristumattomuus. Suuri lämpökuormitettavuus voidaan saavuttaa, kun tiivistysrengas on tehty pehmeästä metallista, 4 68455 edullisesti juottotinasta tai kuparista.

Erityisen edullinen käsittely tiivistysrenkaan asennuksessa ja purussa saadaan, kun sisärengas, tiivistysren-gas ja ulkorengas on yhdistetty yhdeksi kappaleeksi. Liitok-5 sen ei tarvitse olla erityisen luja, mutta sen on vastustettava ei-toivottua irrotusta tiivistetyn väliaineen ja/tai korkeampien lämpötilojen vaikutuksesta. Valmistus rinnakkain tiivistysrenkaan valmistuksen kanssa sisä- tai ulkorenkaan väliseen tilaan tapahtuvalla välittömällä ruiskutuksella 10 seuraavan kiinnityksen aikana on tältä kannalta osoittautunut erityisen sopivaksi, jolloin tietysti saavutetaan parhaat tulokset välittömän vulkanoinnin avulla.

Tiivistyksen kannalta toivottu raon tilavuuden pienennys uiko- ja sisärengasta aksiaalisesti kokoon puristetta-15 essa saavutetaan sisä- ja ulkorenkaan yhdellä ainoalla, kar-tiomaisella, ympäri kiertävällä kiristyspinnalla, jolloin käytetyn "hydraulisen periaatteen" ansiosta voi olla riittävää, että kiristyspinta muodostaa vain rakoa rajoittavan sisä- tai ulkorenkaan pinnan aksiaalisen leveyden osan, kun 20 taas muu osa on suunnattu akselin suuntaisesti. Raon tilavuuden pienennyksen jälkeen tiivistysrenkaan viereisiin osiin ja niin ollen myös tiivistettyihin pintoihin kohdistamat voimat ovat kaikilla alueilla yhtä suuret. Tämän vuoksi ei toiminnan kannalta ole mitään merkitystä sillä, jos sisä-25 ja/tai ulkorenkaan rakoa rajoittava pinta on useiden aksiaalisessa suunnassa peräkkäin sovitettujen kiristyspintojen katkaisema.

Tiivistysrenkaan tiivistettäviin koneen osiin kohdistamat puristusvoimat kehittyvät sisä- ja ulkorenkaan aksi-30 aalisesta puristuksesta johtuvasta tiivistysrenkaan vastaanottavan raon tilavuuden pienennyksestä. Tilavuuden pienennys määräytyy pääasiassa sen kulman mukaan, jonka kiristyspinnat muodostavat kyseiseen sisä- tai ulkorenkaaseen kohdistettujen voimien suunnan kanssa, samoin kuin kiristyspinnan osuu-35 den mukaan sisä- ja ulkorenkaan ja tiivistysrenkaan välisessä kosketuspinnassa. Tähän verrattavissa oleva tiivistys- 5 68455 vaikutus voidaan niin ollen saavuttaa muuntelemalla tätä erityistä suoritusmuotoa eri tavoin. Yleisessä koneenrakennuksessa on kuitenkin pyrkimyksenä, ettei tiivistysrenkaan kiristyksen aikaansaava raon teoreettinen tilavuuden pienen-5 nys ole suurempi kuin 5-30 %. Jos tilavuuden piennennys on pienempi, on seurauksena usein hyvään tiivistykseen riittämätön tiivistysrenkaan puristus, kun taas tilavuuden pienennyksen ollessa suurempi esiintyy tiivistysrenkaan osien voimakkaampaa puristusta raossa, mikä erityisesti tiivistettä-10 vien koneen osien pystysuoran kiristysliikkeen kanssa päällekkäisen poikkiliikkeen aikana voi rikkoa tiivistysrenkaan. Kummassakin suhteessa saavutetaan erinomainen varmuus ja niin ollen hyvä tiivistysvaikutus sekä hyvä uudelleenkäyttökel-poisuus, kun teoreettinen tilavuuden pienennys on 10-20 %.

15 Kulman, jonka kiristyspinnat muodostavat kulloisenkin osan liikkeen suunnan kanssa, ei tule olla suurempi kuin 10-45°.

Oheisessa piirustuksessa viitataan keksinnön mukaisesti ehdotetun, itsetiivistyvän välilaatan joihinkin esimerk-kisuoritusmuotoihin.

20 Piirustuksessa kuvio 1 esittää pitkittäisleikkauksena välilaattaa, jossa tiivistysrenkaan 3 vastaanottavaa rakoa rajoittavat ulkorenkaan 1 lieriömäinen sisäpinta 2 kartiomainen kiristy spinta, 25 kuvio 2 esittää kuvion 1 välilaattaa ja kiristettyä tiivistysrengasta asennuksen jälkeen, kuvio 3 esittää kuvion 1 kaltaista välilaattaa sillä erotuksella, että rakoa rajoittava ulkorenkaan pinta on samoin muodostettu kartiomaiseksi kiristyspinnaksi, 30 kuvio 4 esittää kuvion 3 suoritusmuodon kaltaista suoritusmuotoa, jossa kiristyspinnat peittävät vain ulko-ja sisärenkaan aksiaalisesta ulottuvuudesta loppuosan ollessa lieriömäinen, kuvio 5 esittää kuvion 3 suoritusmuodon kaltaista suo-35 ritusmuotoa sillä erotuksella, että kiristyspinnat sijaitsevat eri alueilla eri kartiokulmissa, jotka tasaisesti 68455 siirtyvät toisiinsa, ja kuvio 6 esittää suoritusmuotoa, jossa ulkorenkaassa ja sisärenkaassa on kummassakin useita aksiaalisessa suunnassa peräkkäin sovitettuja kiristyspintoja, joita yhdistä-5 vät kohtisuoraan kiristyssuuntaa vastaan ulottuvat erotuspinnat .

Keksinnön mukaista välilaattaa voidaan käyttää tavanomaisen välilaatan tavoin, ja sillä voi olla sen mitat. Se saa lisäksi aikaan raon tiivistyksen siihen liittyviin ko-10 neen osiin nähden nesteitä ja kaasuja vastaan, ja sitä voidaan käyttää toistuvasti.

Saavutettu tiivistysvaikutus johtuu siitä, että väli-rengas on jaettu ympäri kiertävällä, sen kokonaan erottavalla raolla sisärenkaaksi 2 ja ulkorenkaaksi 1, jotka on sovi-15 tettu keskenään samankeskisesti ja jotka peittäessään jän-nittämättömässä tilassa välirengasta suuremman rakennuskorkeuden omaavan tiivistysrenkaan ovat keskenään aksiaalisesti siirrettyjä. Tiivistysrengas on joustavaa ainetta, esimerkiksi kumia, muovia tai pehmeää metallia, kun taas uiko- ja si-20 särengas ovat mahdollisimman joustamatonta, kovaa ainetta, esimerkiksi terästä, jotta varmistettaisiin niihin liittyvien koneen osien hyvä tuenta. Mitoitus on tehtävä siten, että tiivistysrenkaan muodonmuutoksen vaikutuksesta sisä- ja vastaavasti ulkorenkaassa kehittyvä puristusjännitys tai ve-25 tojännitys ei ylitä käytetyn aineen kimmoisuusrajoja, niin että vältytään haitalliselta plastiselta muodonmuutokselta.

Tiivistysrengas 3 täyttää kokonaan uiko- ja sisärenkaan välisen raon, jota ainakin osaksi kaventaa yksi sisä-tai ulkorenkaan kartiomainen, ympäri kiertävä kiristyspinta, 30 joka on siten kalteva, että sisä- ja ulkorenkaan aksiaalisen etäisyyden pienetessä on tuloksena välitilaan suljetun tilavuuden teoreettinen pienennys. Tämän ansiosta tiivistysren-kaassa kehittyy sisäinen voima, jonka vaikutuksesta molemminpuoliset otsapinnat puristuvat aksiaalisesti niihin liit-35 tyviä koneen osia vasten, jolloin saadaan aikaan tiivistys, joka on joustava ulkorenkaan vastaavan joustavan säteittäisen 7 68455 laajennuksen ja vastaavasti sisärenkaan säteittäisen kokoon-puristuksen takia. Puristusprosessi sellaisenaan seuraa hydraulista periaatetta, minkä ansiosta kaikilla otsapintojen osa-alueilla saavutetaan samanlaiset puristusvoimat. Tiivis-5 tettävien koneen osien yläpinnalla esiintyvät epätasaisuudet tasoitetaan niin ollen erinomaisesti ja saavutetaan hyvä tiiviys, joka on riippumaton paineistuksen suunnasta ja paineen vaihteluista tai -muutoksista.

Suuri puristusvoima on pääasiassa riippuvainen raon 70 teoreettisesta tilavuuden pienennyksestä, joka on tuloksena, kun sisä- ja ulkorenkaan välinen, alussa esiintyvä aksiaalinen siirto tasoittuu molemminpuolisen aksiaalisen puristuksen vaikutuksesta, samoin kuin sisä- ja ulkorenkaan joustavista ominaisuuksista. Hyvä tiivistysvaikutus ja hyvä uudelleen-75 käytettävyys saavutetaan yleisen koneenrakennuksen olosuhteissa, kun kiristyspinnat sovitetaan siten, että tuloksena on 5-30 %:n, edullisesti 10-20 %:n teoreettinen tilavuuden pienennys.

Claims (10)

1. Itsetiivistyvä välilaatta, joka koostuu joustamattomasta välirenkaasta, joka on tehty sisä- (2) ja ulkoren- 5 kaasta (1), jotka on sovitettu keskenään samankeskisestä, sekä näiden välisen raon osaksi tai kokonaan täyttävästä tiivis-tysrenkaasta (3), joka on tehty joustavasta, tilavuudeltaan muuttumattomasta aineesta ja jolla on rakennuskorkeus, joka jännitteettömässä tilassa ennen asennusta on suurempi 10 ja jännitetyssä tilassa asennuksen jälkeen yhtä suuri kuin välirenkaan paksuus, tunnettu siitä, että sisärengas (2) ja ulkorengas (1) peittäessään jännitteettömän tiivistysrenkaan (3) rakennuskorkeuden ovat keskenään ak-siaalisesti siirrettyjä ja että rakoon ulottuu ainakin yk- 15 si sisä- ja/'tai ulkorenkaan kartiomaisesti ympäri kiertävä kiristyspinta (4), joka on siten kalteva, että niiden keskinäisen aksiaalisen etäisyyden pienetessä saavutetaan tiivistysrenkaan tilavuuden teoreettinen pienentyminen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen välilaatta, 20 tunnettu siitä, että tiivistysrengas (3) on kesto-muoviainetta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että tiivistysrengas on elastomee-rista ainetta.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että kestomuovi- tai elastomeeri-sella aineella on suljettusoluinen huokosrakenne.

5. Patenttivaatimusten 2...4 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että tiivistysrengas on pehmeää 30 metallia.

6. Patenttivaatimusten 1...5 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että sisärengas (2), tiivistys-rengas (3) ja ulkorengas (1) on yhdistetty yhdeksi kappaleeksi.

6 8455 Patenttivaatimukset: ^

7. Patenttivaatimusten 1...6 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että kiinnityspinnat on kallistuksen ja aksiaalisen ulottuvuuden mukaan sovitettu raon ko- 68455 konaistilavuuteen tiivistysrenkaan ollessa jännitettynä siten, että tiivistysrenkaan (3) ollessa jännitettynä saadaan 5...30 %:n teoreettinen pienennys.

8. Patenttivaatimusten 1...6 mukainen välilaatta, 5 tunnettu siitä, että kiinnityspinta (4) on kallistuksen ja aksiaalisen ulottuvuuden mukaan sovitettu raon kokonaistilavuuteen tiivistysrenkaan (3) ollessa jännit-teettömänä siten, että tiivistysrenkaan ollessa jännitettynä saadaan 10...20 %:n teoreettinen pienennys.

9. Patenttivaatimusten 1...8 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että kiristyspinnan kaltevuuspro-fiili muodostaa kiristyssuunnan kanssa 10..50° kulman.

10. Patenttivaatimusten 1...8 mukainen välilaatta, tunnettu siitä, että sisä- ja ulkorenkaassa on 15 keskenään yhdensuuntaisesti ulottuvat kiristyspinnat. 10 68455