FI70077B - Glidringstaetning - Google Patents

Description

1 70077

Liukurengastiiviste

Keksinnön kohteena on liukurengastiiviste, joka käsittää tiivistenesteyhteillä varustetun runko-osan ja liukurenkailla varustetut tiivisterenkaat, jolloin kukin 5 liukurengas on sovitettu kiinnittymään paikalleen kutis-tusliitoksen avulla.

Tällaiset tiivisteet ovat erittäin tunnettuja eri tekniikan aloilla. Liukurengastiivisteet sopivat erityisen hyvin esimerkiksi raskaan prosessiteollisuuden pumppuihin, 10 joiden avulla pumpataan kiintoaineita ja epäpuhtauksia sisältäviä nesteitä.

Liukurengastiivisteiden valmistusmateriaalina käytetään yleisesti itse liukurenkaiden osalla esimerkiksi kovametallia tai piikarbidia ja runko-osien osalla ylei-15 sesti haponkestävää terästä. On selvää, että materiaalit valitaan aina kulloisenkin käyttötilanteen mukaan.

Aiemmin käytetyissä ratkaisuissa on liukurengas kiinnitetty yleisimmin tiivisterenkaaseensa radiaalisuun-nassa vaikuttavat kutistusliitoksen avulla. Radiaalisuun-20 nassa vaikuttavan kutistusliitoksen huonona puolena on liukurenkaan liukupinnan vääristyminen. On selvää, että vääristymistä voidaan korjata valmistusvaiheessa tapahtuvalla liukupinnan työstöllä, mutta käyttötilanteessa, jolloin lämpötila saattaa poiketa huomattavastikin em.

25 liukupinnan työstön lämpötilasta, saattaa esiintyä huomattaviakin liukupinnan vääristymiä alkuperäisestä tasomaisesta pinnasta. On selvää, että tällaisen vääristyneen pinnan avulla ei voida aikaansaada tehokasta tiivistystä. Em. liukupinnan vääristyminen saattaa johtua esimerkiksi 30 liukurenkaan epäedullisesta geometrisestä muodosta ja säteittäisen kutistumisen aihauttamasta epäsymmetrisestä puristusvoimasta. Käytännössä on todettu, että em. tavalla kiinnitetyt liukurenkaat kuluvat nopeasti, koska liukurenkaiden käytön aikana vastakkain olevat liukupinnat eivät 35 olekaan yhdensuuntaisia koko liukupintojensa alalta, vaan 2 70077 toiset reunaosat ovat lähellä toisiaan ja toiset reunaosat vastaavasti kauempana toisistaan. Liukupinnat ovat siis kulmassa toisiinsa nähden.

Keksinnön tehtävänä on saada aikaan liukurengas-5 tiiviste, jolla ei ole aiemmin tunnettujen ratkaisujen epäkohtia ja joka silti on valmistuskustannuksiltaan edullinen. Tähän on päästy keksinnön mukaisen liukurengastiivis-teen avulla, joka on tunnettu siitä, että kukin tiiviste-rengas on muodostettu kahdesta rengasosasta, jotka on 10 sovitettu kiinnittymään toisiinsa radiaalisen kutistus- liitoksen avulla, että liukurengas on muodostettu poikkileikkaukseltaan olennaisesti L-muotoiseksi osaksi niin, että liukurenkaassa on ainakin kaksi liukupinnan suuntaista tukipintaa, että liukurenkaan ulkokehän ja tiivisterenkaan 15 sisäpinnan välillä on säteittäinen välys ja että liukurenkaan tukipinnat on sovitettu tukeutumaan tiivisterenkaa-seen, jolloin liukurengas on sovitettu kiinnittymään tii-visterenkaaseen yksinomaan aksiaalisen puristuman avulla. Tiivisterenkaan ja liukurenkaan välinen tiivistys voidaan 20 varmistaa esimerkiksi elastisilla aputiivisteillä.

Keksinnön mukaisen liukurengastiivisteen etuna on ennen kaikkea se, että liukurenkaan kiinnitys ei aiheuta vääristymiä itse liukupinnan tasomaisuuteen. Keksinnön mukainen ratkaisu on lisäksi edullinen valmistuskustannuk-25 siltaan ja käyttökustannuksiltaan. Käyttökustannusten edullisuus johtuu mm. siitä, että vastakkain sovitetut liukupinnat ovat käyttötilanteessa tarkasti yhdensuuntaiset, jolloin epätasaista kulumista ei esiinny käytännöllisesti katsoen lainkaan.

30 Keksintöä ryhdytään seuraavassa kuvaamaan tarkemmin oheisessa piirustuksessa esitetyn tunnetun tekniikan ja keksinnön edullisten suoritusesimerkkien avulla, jolloin kuvio 1 esittää periaatekuvantona esimerkkiä tunnetusta liukurengastiivisterakenteesta, 35 kuvio 2 esittää suurennetussa mittakaavassa kuvion 1 3 70077 mukaisen tunnetun rakenteen yhteydessä käytettyä liukuren-kaan kiinnitysrakennetta, kuvio 3 esittää periaatekuvantona erästä keksinnön mukaista liukurenkaan kiinnitysrakennetta, 5 kuvio 4 esittää periaatekuvantona toista keksinnön mukaista liukurenkaan kiinnitysrakennetta ja kuvio 5 esittää kuvion 3 mukaisen liukurenkaan kiin-nitysrakenteen toista sovellutusmuotoa.

Kuviossa 1 on periaatteellisesti esitetty alalla 10 tunnettu liukurengastiivisterakenne. Kuviossa on tiiviste-rakenteen runko-osaa merkitty yleisesti viitenumerolla 1. Pumpun akselia on merkitty viitenumerolla 2. Pumpattavaa tuotetta on puolestaan merkitty viitenumerolla 3. Liuku-rengastiivisteen tiivisterenkaita on merkitty viitenume-15 rolla 4 ja tiivisterenkaisiin kiinnitettyjä liukurenkaita vastaavasti viitenumerolla 5. Liukurenkaiden 5 liukupintojen väliin voitelukalvon muodostavaa tiivistenestettä on kuviossa 1 merkitty viitenumerolla 6. Kuvioon 1 on lisäksi periaatteellisesti merkitty nuolten M ja N avulla tiiviste-20 nesteen sisäänmeno- ja vastaavasti ulostulokohdat. Em.

seikat ovat alan ammattimiehelle täysin tunnettua tekniikkaa, joten kuvion 1 mukaista rakennetta ja sen toimintaa ei selvitetä tässä yhteydessä tarkemmin.

Kuvioon 1 on ympyrän avulla merkitty kohta, joka 25 on kuviossa 2 esitetty periaatteellisesti suuremmassa mittakaavassa. Kuviossa 2 on käytetty vastaavissa kohdin samoja viitenumerolta kuin kuviossa 1. Kuvion 2 mukaisessa tunnetussa rakenteessa liukurengas 5 on kiinnitetty tii-visterenkaaseen 4 radiaalisesti vaikuttavan kutistusliitok-30 sen avulla. Em. kutistusliitos on muodostettu tunnetulla tavalla lämmittämällä tiivisterengasta 4, jolloin se laajenee. Liukurengas 5 on seuraavaksi sijoitettu laajentuneeseen tiivisterenkaaseen, joka jäähtyessään kutistuu, jolloin liukurengas 5 kiinnittyy tiivisterenkaaseen 4. Ku-35 viosta 2 nähdään helposti, että liukurenkaaseen 5 kohdistuu 4 70077 vastarenkaan kutistumisesta aiheutuva radiaalinen voima, joka hyvin helposti aiheuttaa liukurenkaan 5 liukupinnan (kuviossa 2 vapaa oikeanpuoleinen pinta) vääristymisen. Jäähtymisen jälkeen liukurenkaan 5 liukupinta työstetään 5 mahdollisimman tasaiseksi ja tasomaiseksi, tiivisteen symmetria-akselia vastaan kohtisuorassa olevaksi pinnaksi. Em. toimenpiteet ovat alalla täysin tunnettua tekniikkaa. Tämän tunnetun tekniikan huonona puolena ovat kuitenkin ne seikat, jotka on mainittu selitysosan alussa.

10 Aiemmin mainitut epäkohdat on pystytty eliminoimaan kuviossa 3 esitetyn keksinnön avulla. Kuvio 3 esittää pe-riaatekuvantona vastaavaa yksityiskohtaa, joka on esitetty kuviossa 2. Kuviossa 3 on vastaavien osien kohdalla käytetty samoja viitenumerolta kuin kuviossa 2. Keksinnön mukai-15 sesti tiivisterengas 4 on muodostettu kahdesta rengasosasta 7 ja 8. Liukurengas 5 on lisäksi muodostettu poikkileikkaukseltaan olennaisesti L-muotoiseksi osaksi. Em. L-muodon ansiosta liukurenkaassa 5 on ainakin kaksi liukupinnan suuntaista tukipintaa 9 ja 10. Em. tavalla muodostetut tii-20 visterengas 4 ja liukurengas 5 on mitoitettu niin, että liukurenkaan 5 ulkokehän ja tiivisterenkaan sisäpinnan välillä on radiaalinen välys, jota on merkitty viitenumerolla 11. Keksinnön mukaisesti tiivisterengas 4 on lisäksi sovitettu kiinnittymään liukurenkaaseen 5 yksinomaan aksiaali-25 sen puristuman avulla. Termillä aksiaalinen kutistusliitos tarkoitetaan sitä, että vastarenkaan kutistumisesta aiheutuva liukurenkaaseen vaikuttava voima on yksinomaan tiivisteen symmetria-akselin suuntainen. Kuviossa 3 tätä voimaa on merkitty periaatteellisesti nuolilla F. Keksinnön mukai-30 sessa rakenteessa ei liukurenkaaseen kohdistu lainkaan ra-diaalista puristusvoimaa, sillä liukurenkaan 5 ulkokehän ja tiivisterenkaan 4 sisäpinnan välillä on säteittäinen välys liukurenkaan 5 koko aksiaalisen pituuden yli.

Kuvion 3 mukainen rakenne voidaan valmistaa esim.

35 seuraavalla tavalla. Ensimmäinen rengasosa 7 asetetaan

II

5 70077 tasaiselle alustalle. Liukurengas 5 asetetaan rengasosan 7 päälle oikealle kohdalleen, jolloin rengasosa 7 tukeutuu liukurenkaan 5 ensimmäiseen tukipintaan 9. Poikkileikkaukseltaan L-muotoinen, kuumennettu toinen rengasosa 8 ase-5 tetaan seuraavaksi osien 5 ja 7 päälle kuvion 3 mukaisesti , jolloin rengasosa tukeutuu mm. liukurenkaan 5 toiseen tukipintaan 10. Mikäli rakenteessa käytetään tiivistettä 12 niin tiivisterakenteeseen kohdistetaan aksiaalinen voima esim. sopivan puristinlaitteen avulla. Aksiaalisen voiman 10 tarkoituksena on painaa tiiviste 12 kasaan, jolloin liukurengas 5 painautuu tiiviisti vasten ensimmäistä rengasosaa 7. Mikäli tiivistettä 12 ei käytetä, niin puristaminen ei ole välttämätöntä. Toisen rengasosan 8 jäähdyttyä on ensimmäisen 7 ja toisen rengasosan 8 välille syntynyt ra-15 diaalinen kutistusliitos ja liukurengas on kiinnittynyt paikalleen tukipintaan 10 kohdistuvan aksiaalisen puristusvoiman avulla.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön toinen edullinen suoritusmuoto. Kuvion 4 rakenteessa on vastaavien osien 20 kohdalla käytetty samoja viitenumerolta kuin kuvioissa 2

ja 3. Kuvion 4 rakenteessa ensimmäinen rengasosa 7 on muodostettu olennaisesti L-muotoiseksi ja sovitettu samoin kuin kuvion 3 rakenteessa tukeutumaan liukurenkaan ensimmäiseen tukipintaan 9. Toinen rengasosa 8 on puolestaan 25 muodostettu poikkileikkaukseltaan suorakaiteen muotoiseksi renkaaksi ja sovitettu tukeutumaan säteittäisesti ensimmäisen rengasosan 7 sisäpintaan sovitettuun vastinpintaan 13 ja liukurenkaan toiseen vastinpintaan 10. Rakenne voidaan valmistaa olennaisesti samalla tavalla kuin kuvion 4 rat-30 kaisukin. Ensimmäistä rengasosaa 7 kuumennetaan, liukurengas 5 asetetaan paikalleen ja toinen rengasosa 8 asetetaan myös vastaavasti paikalleen kuvion 4 osoittamalla tavalla. Rengasosan 7 jäähdyttyä on osien 7 ja 8 välille syntynyt radiaalinen kutistusliitos ja liukurengas 5 on kiinnittynyt 35 paikalleen tukipintaan 10 vaikuttavan aksiaalisen voiman F

6 70077 avulla. Liukurenkaaseen 5 ei tässäkään rakenteessa kohdistu minkäänlaista säteittäistä puristusta, koska liukurenkaan 5 ulkokehän ja tiivisterenkaan 4 sisäpinnan välillä on sä-teittäinen välys, joka ulottuu koko liukurenkaan aksiaali-5 sen pituuden yli kuten kuviosta 4 voidaan nähdä.

Kuvion 5 mukainen rakenne vastaa periaatteessa kuvion 3 mukaista rakennetta. Olennaisena erona on toisen tiivisteen 14 käyttö. Kahden tiivisteen 12, 14 käytöllä on mm. se etu, että rengasosien 7 ja 8 valmistustolerans-10 seilla ei ole ratkaisevan suurta merkitystä. Tämä on tärkeä seikka erityisesti suurten tiivisteiden yhteydessä. Liukurengas 5 pääsee tiivisteiden ansiosta asennoitumaan vapaasti rengasosien 7 ja 8 suhteen.

Edellä esitettyjä esimerkkejä ei ole mitenkään tar-15 koitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa monin eri tavoin. Näin ollen eri osien ei luonnollisestikaan tarvitse olla juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan myös muunlaisia, esimerkiksi muodoltaan toisenlaisia osia voidaan 20 käyttää. Myöskin on selvää, että keksinnön mukaisia tiivisteitä voidaan valmistuksen jälkeen käsitellä, esimerkiksi työstää liukupintoja, millä tahansa sinänsä tunnetulla tavalla jne.

Il

Claims (3)

7 70077

1. Liukurengastiiviste, joka käsittää tiiviste-nesteyhteillä varustetun runko-osan ja liukurenkailla (5) 5 varustetut tiivisterenkaat (4), jolloin kukin liukurengas (5) on sovitettu kiinnittymään paikalleen kutistusliitoksen avulla, tunnettu siitä, että klikin tiivisterengas (4) on muodostettu kahdesta rengasosasta (7, 8), jotka on sovitettu kiinnittymään toisiinsa radiaalisen kutistuslii-10 toksen avulla, että liukurengas (5) on muodostettu poikkileikkaukseltaan olennaisesti L-muotoiseksi osaksi niin, että liukurenkaassa on ainakin kaksi liukupinnan suuntaista tukipintaa (9, 10), että liukurenkaan (5) ulkokehän ja tiivisterenkaan (4) sisäpinnan välillä on säteittäinen vä-15 lys (11) ja että liukurenkaan (5) tukipinnat (9, 10) on sovitettu tukeutumaan tiivisterenkaaseen (4), jolloin liukurengas (5) on sovitettu kiinnittymään tiivisterenkaaseen (4) yksinomaan aksiaalisen puristusliitoksen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukurengastii-20 viste, tunnettu siitä, että ensimmäinen rengasosa (7) on sovitettu tukeutumaan liukurenkaan (5) ensimmäiseen tukipintaan (9) ja että toinen rengasosa (8) on muodostettu poikkileikkaukseltaan olennaisesti L-muotoiseksi osaksi ja sovitettu tukeutumaan ensimmäisen rengasosan (7) ulkopin-25 taan ja liukurenkaan (5) toiseen tukipintaan (10).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukurengastiiviste, tunnettu siitä, että ensimmäinen rengasosa (7) on muodostettu poikkileikkaukseltaan olennaisesti L-muotoiseksi osaksi ja sovitettu tukeutumaan liukurenkaan 30 (5) ensimmäiseen tukipintaan (9) ja että toinen rengasosa (8) on sovitettu tukeutumaan ensimmäisen rengasosan (7) sisäpintaan ja liukurenkaan (5) toiseen tukipintaan (10).