FI71824B - Mekanisk taetning - Google Patents

Description

1 71824

Liukurengastiiviste

Keksinnön kohteena on liukurengastiiviste pyörivän akselin ja kiinteän seinämän välisen raon tiivistämiseksi 5 paineväliainetilan ulkopuolisesta tilasta tapahtuvaa erottamista varten, joka liukurengastiiviste käsittää ainakin yhden kiinteän seinämän tai akselin varaan asennetun tii-visterenkaan ja ainakin yhden akseliin tai kiinteään seinämään kiinnitetyn vastarenkaan, jolloin tiivisterengas 10 ja vastarengas on varustettu aksiaalisesti toisiaan vasten painautuvilla tiivistävillä liukupinnoilla ja jolloin tiivisterengas on asennettu kiinteän seinämän tai akselin varaan palje-elimen välityksellä.

Liukurengastiivisteessä tuote eli paineväliaine 15 tiivistetään kahden toistensa suhteen pyörivän tasomaisen renkaan välissä siten, että tuotteen paine putoaa kapeassa liukupintojen väliin jäävässä raossa joko ilmakehän paineeseen tai, jos käytetään kahta liukurengasparia, liuku-rengasparien väliin jäävän tiivistenesteen paineeseen.

20 Tällaisia liukurengastiivisteitä käytetään pumpuis sa, jauhimissa, sekoittimissa, puhaltimissa ja vastaavissa laitteissa, joissa pyörivä akseli kulkee kiinteän seinämän läpi. Seinämän eri puolilla voi olla erilaiset paineet ja erilaiset nesteet ja kaasut. Näin ollen paineväliaineena 25 voi olla neste tai kaasu ja ulkopuolisena tilana voi olla paineenalainen tai paineeton neste- tai kaasutila tai ilmakehä. Mikäli tiivisteen yhteydessä käytetään tiiviste-nestettä niin tiivistenesteenä käytetään tavallisimmin vettä.

30 Nykyisin kaupallisesti tunnetuissa ratkaisuissa on yleensä lähdetty siitä, että tiivisteelle järjestetään konstruktiivisesti sellaiset toimintaolosuhteet, että liukupintojen välissä syntyvä kitkalämpö on yhtäsuuri kuin se lämpömäärä, joka saadaan siirtymään tiivisteestä pois joko 35 tiivistenesteen tai tuotteen jäähdytyksen avulla. Se muuttuja, jota esimerkiksi pumpun käynnin aikana on voitu säätää, 2 71824 on ollut tiivistenesteen virtaus tai paine. Lisäksi alalla on ollut tunnettua käyttää jousitettua tiivisterengasta, jonka jousivoimaa voidaan säätää jousten jäykkyyttä muuttamalla sekä teleskooppista toimintaa, joka on aikaansaatu 5 johtamalla paineista väliainetta kahden eri halkaisijalla varustetun tiivisteen väliseen tilaan. Tällainen ratkaisu on esitetty FI-patenttijulkaisussa 64 450. Tiivistenesteen paineen ja virtauksen säätö on käyttökelpoinen keino silloin, kun tiivistenesteen joutumisesta tuotteen joukkoon 10 ei ole haittaa. Elintarvike-, kemian-, lääke- ja petro- kemianalalla ja eräillä muillakin teollisuudenaloilla tiivistenesteen vuotoa tuotteeseen päin ei kuitenkaan voida sallia, joten säätö tiivistenesteellä niissä sovellutuksissa on vaikea. Toisaalta tiivistenestettä ei myöskään 15 aina ole käytettävissä.

Toisena esimerkkinä alalla tunnetuista ratkaisuista voidaan mainita US-patenttijulkaisussa 4 261 581 esitetty tiivisterakenne, jossa tiivisterenkaan jousivoima on aikaansaatu palje-elimen avulla.

20 FI-julkaisun 64 450 mukaisen sylinterimäisen raken teen käyttö on mahdollista millä tahansa väliaineella, jopa paineilmalla. Elastiset aputiivisteet ovat kuitenkin ongelmallisia sekä syövyttävissä olosuhteissa että korkeissa lämpötiloissa. Absoluuttista tiiveyttä ei elastomee-25 reillä myöskään voida aikaansaada, jolloin paineen ylläpito vaatii myös pientä virtausta.

US-julkaisun 4 261 581 mukaista rakennetta voidaan myös käyttää millä tahansa väliaineella. Eräänä ongelmana on kuitenkin palje-elimen heikko kestävyys tietyillä väli-30 aineilla. Em. ongelma johtuu siitä, että palje-elin on kosketuksissa tuotteeseen ja materiaali, josta palje-elin on valmistettu, on hyvin ohutta, paksuus voi olla esimerkiksi 0,2 - 0,3 mm. Näin ollen joistakin tuotteista aiheutuva korroosio ja mekaaninen kuluminen tuhoavat palje-35 elimen hyvin nopeasti. Jousivoimaa tai liukupintojen pintapainetta ei tässä rakenteessa voida kuitenkaan käynnin aikana mitenkään valvoa tai säätää.

3 71824

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada liukurengas-tiiviste, jolla ei ole aiemmin tunnettujen ratkaisujen epäkohtia jajolla aikaansaadaan erilaisia toimintoja, kuten jousivoima, momentinsiirto, sekundääritiivistys ja teles-5 kooppiliike.

Tähän on päästy keksinnön mukaisen liukurengastii-visteen avulla, joka on tunnettu siitä, että palje-elin on eristetty tiiviisti suljetun tilan avulla paineväliaine-tilasta ja että tiiviisti suljettu tila on yhdistetty ka-10 navalla painelähteeseen.

Keksinnön mukaisen liukurengastiivisteen etuna tunnettuihin tiivisteisiin verrattuna on esimerkiksi se, että palje-elimen kuluminen tai syöpyminen ei aiheuta ongelmia, koska palje-elin on eristetty tuotteesta. Näin 15 ollen syöpymisongelmista johtunut kalliiden erikoismate riaalien käyttö eliminoituu täysin ja ohuista materiaaleista valmistettuja palje-elimiä voidaan käyttää myös kuluttavien tuotteiden, kuten lietteiden ja massojen, yhteydessä. Keksinnön mukaisella rakenteella päästää lisäk-20 si huomattavasti korkeampiin käyttöpaineisiin kuin tunne tuilla ratkaisuilla. Esimerkkinä tyypillisistä maksimi käyttöpaineista voidaan keksinnön osalta mainita arvo 50 bar ja aiemmin tunnetun tekniikan osalta 10-20 bar. Keksinnön etuna on myös se, että liukupintojen välistä 25 puristuspainetta voidaan erittäin yksinkertaisella tavalla säätää halutulla tavalla esimerkiksi pumpun käytön aikana. Tunnetuilla ratkaisuilla tällainen toiminto ei ole mahdollinen.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa selvittämään tar-30 kemmin oheisessa piirustuksessa esitettyjen edullisten suoritusesimerkkien avulla, jolloin kuvio 1 esittää aksiaalileikkauksena keksinnön mukaisen liukurengastiivisteen erästä sovellutusmuotoa paikalleen asennettuna ja 35 kuvio 2 esittää aksiaalileikkauksena keksinnön mu kaisen liukurengastiivisteen toista sovellutusmuotoa paikalleen asennettuna.

4 71824

Kuvion 1 sovellutusmuodossa on esitetty pyörivä akseli, esimerkiksi nestepumpun akseli viitenumerolla 1 ja kiinteä seinämä esimerkiksi pumpun runko viitenumerolla 2. Rungon sisäpuolella eli kuvion 1 vasemmassa reunas-5 sa on painetila 3 painenestettä varten ja rungon ulkopuolella on ilmakehä 4.

Liukurengastiiviste käsittää kiinteän seinämän 2 varaan kiinnitetyn kiinteän tiivisterenkaan 5 ja akseliin I kiinteästi kiinnitetyn pyörivän vastarenkaan 6. Tiivis-10 terengas 5 ja vastarengas 6 on varustettu toisiaan vasten painautuvilla tiivistävillä liukupinnoilla. Tiivisterengas 6 on tuettu kiinteään seinään joustavasti palje-elimen 7 välityksellä/ jolloin palje-elimen toinen pää on kiinnitetty tiivisterenkaaseen 6 ja toinen pää pumpun runkoon.

15 Palje-elin 6 on valmistettu metallimateriaalista hitsaamalla. Palje-elimen kiinnitys runkoon voi tapahtua useallakin eri tavalla, kuvion esimerkissä palje-elimen rungon puoleinen pää on kiinnitetty kiinnitysrenkaaseen 8, joka puolestaan on kiinnitetty runkoon.

20 Keksinnön mukaisesti palje-elin 7 on eristetty tii viisti suljetun tilan 9 avulla paineväliainetilasta 4, jolloin paineväliaine ei pääse kosketuksiin palje-elimen 7 kanssa ja mahdollisesti vahingoittamaan tätä. Lisäksi tiiviisti suljettu tila 9 on yhdistetty kanavan 10 avulla 25 säädettävään paineväliainelähteeseen 11. Tiiviisti suljetun tilan 9 painetta voidaan säädellä paineväliainelähteen II avulla, jolloin painetta tilassa 9 nostettaessa palje-elin 7 pyrkii suoristumaan, josta on seurauksena liukupintojen välisen puristuspaineen nousu. Mikäli painetta 30 tilassa 9 lasketaan niin seurauksena on palje-elimen vetäytyminen kokoon, jolloin liukupintojen välinen puristus-paine pienenee.

Keksinnön mukainen ratkaisu voidaan toteuttaa useallakin eri tavalla. Kuvion 1 tapauksessa rakenne on seuraa-35 va. Tiivisterengas 5 on kiinnitetty pumpun runkoon palje- 5 71824 elimen 7, kiinnitysrenkaan 8 ja kiinnityslaipan 12 välityksellä. Tiiviisti suljettu tila 9 on tällöin muodostettu kiinnityslaipan 12 ja tiivisterengasasennelman 5, 7, 9 väliin palje-elimen 7 kummallekin puolelle asetettujen tii-5 visteiden 13, 14 avulla. Kanava 10 on tällöin yhdisttty säädettävänä painelähteenä 11 toimivaan säädettävällä mäntälaitteella 15, 16 varustettuun kammioon 17. Mäntä-laite muodostuu tällöin mäntäosasta 15 ja siihen yhdistetystä säätöruuvista 16. Viitenumerolla 18 on kuvioon 1 10 vielä merkitty kammion 17 huohotusreikä, jota voidaan myös käyttää ulkopuolisen väliaineen syöttöreikänä, mikäli män-täosaa 15 halutaan liikuttaa esimerkiksi hydraulisesti tai pneumaattisesti. Kuvion 1 suoritusmuodon eräänä olennaisena seikkana on vielä se, että säädettävällä mäntälait-15 teella 15, 16 varustettu kammio 17 on sijoitettu kiinni-tyslaippaan 12.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukaisen liuku-rengastiivisteen toinen suoritusmuoto. Kuviossa 2 on pyörivää akselia merkitty viitenumerolla 101 ja kiinteää 20 seinämää, esimerkiksi pumpun runkoa viitenumerolla 102. Rungon sisäpuolella eli kuvion 2 vasemmassa reunassa on painetila 103 painenestettä varten ja rungon ulkopuolella on ilmakehä 104.

Liukurengastiiviste käsittää kiinteän seinämän 102 25 varaan palje-elimen 107 ja kiinnityslaipan 112 välityksellä kiinnitetyn kiinteän tiivisterenkaan 105. Akselille 101 on kuvion 1 ratkaisua vastaavasti kiinteästi kiinnitetty akselin mukana pyörivä vastarengas 106. Tiivisterengas 105 ja vastarengas 106 on kuviota 1 vastaten kiinnitetty 30 paikalleen niin, että em. renkaissa olevat liukupinnat painautuvat tiiviisti toisiaan vasten. Tässäkin sovellu-tusmuodossa tiivisterenkaan 105 joustavuus on aikaansaatu palje-elimen 107 avulla. Palje-elimen painetilasta 103 erottava tiiviisti suljettu tila 109 on kuitenkin tässä 35 toteutusmuodossa muodostettu kiinnityslaipan 112 ja tiivisterenkaan 105 väliin asetetun toisen palje-elimen 113 6 71824 avulla. Tämä toinen palje-elin 113, joka on kosketuksissa paineväliaineeseen, voidaan tarvittaessa valmistaa vahvemmaksi kuin palje-elin 107, jolloin syöpymisestä tai kulumisesta aiheutuvia ongelmia ei esiinny. Toinen palje-5 elin voidaan valmistaa esimerkiksi kumimateriaalista. Suljettu tila 109 on kuvion 2 esimerkissä yhdistetty kanavan 110 avulla säädettävään painelähteeseen 111. Säädettävänä painelähteenä voi olla esimerkiksi säädettävällä mäntä-laitteella 116 varustettu kammio 117. Tätäkin mäntälaitetta 10 voidaan kuitenkin ohjata myös muulla tavoin, esimerkiksi hydraulisesti tai pneumaattisesti, kuten kuvion 1 esimerkissäkin. Tässäkin suoritusmuodossa säädettävä painelähde 111 on sijoitettu kiinnityslaippaan 112. Väliaineena kammiossa 117 voi olla joko kaasumainen tai nestemäinen väli- 15 aine tai molemmat. Kuvion 2 esimerkissä em. väliaineet on esitetty viitenumeron 115 avulla.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaiset suoritusmuodot toimivat periaatteessa samalla tavalla. Tiiviste- ja vastarenkaiden liukupintojen välistä puristuspainetta voidaan säädellä 20 säätämällä tilassa 9 tai 109 vallitsevaa painetta paine-lähteen 11 tai 111 avulla. Tällöin paineen nostaminen tilassa 9 tai 109 kasvattaa liukupintojen välistä puristus-painetta, koska palje-elin 7 tai 107 pyrkii tällöin laajentumaan. Painetta tilassa 9 tai 109 vähennettäessä pu-25 ristuspaine pienenee kuiten edellä jo on todettu.

Edellä esitettyjä suoritusesimerkkejä ei ole mitenkään tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, vaan keksintöä voidaan muunnella patenttivaatimusten puitteissa monin eri tavoin. Näin ollen eri osien ei suinkaan tarvitse olla 30 juuri sellaisia kuin kuvioissa on esitetty, vaan myös muunlaisia osia voidaan käyttää. Rakenne voidaan myös toteuttaa käänteisenä, jolloin tiivisterengas kiinnitetään akselille ja vastarengas runkoon. Kanavan 10, 110 kautta tilaan 9, 109 syötettävää väliainetta ei ole rajoitettu, 35 joten se voi olla kaasua tai nestettä tarpeen mukaan. Kuvioiden esimerkeissä käytetty manuaalinen painelähteen 7 71824 11, 111 säätäminen ei ole ainoa mahdollisuus, sillä säätö voidaan myös automatisoida. Tällöin voidaan esimerkiksi lämpötila- tai tärinäimpulssin avulla ohjata männän tai vastaavasti muun säädettävän välineen liikkeitä. Muina 5 säädettävinä välineinä voidaan tällöin esimerkkinä mainita erilaiset ohjausmoottorit, venttiilit jne. Suljetun tilan 9, 109 paineensäätö voidaan toteuttaa myös lämpölaajenemiseen tai esimerkiksi bi-metallikappaleiden muodonmuutosten perusteella. Em. säätöjen seurauksena on se, että liuku-10 rengastiiviste reagoi automaattisesti toimintaolosuhteiden muutoksiin, jolloin toiminnassa päästään erityisen hyviin tuloksiin. Säädettävä painelähde voidaan luonnollisesti myös sijoittaa kiinnityslaipan sijasta esimerkiksi suoraan runkoon, mikäli tällainen järjestely katsotaan tarpeelli-15 seksi.

Claims (4)

8 71824

1. Liukurengastiiviste pyörivän akselin (1, 101) ja kiinteän seinämän (2, 102) välisen raon tiivistämiseksi 5 paineväliainetilan (3, 103) ulkopuolisesti tilasta (4, 104) tapahtuvaa erottamista varten, joka liukurengastiiviste käsittää ainakin yhden kiinteän seinämän tai akselin varaan asennetun tiivisterenkaan (5, 105) ja ainakin yhden akseliin tai kiinteään seinämään kiinnitetyn vastarenkaan (6, 10 106), jolloin tiivisterengas ja vastarengas on varustettu aksiaalisesti toisiaan vasten painautuvilla tiivistävillä liukupinnoilla ja jolloin tiivisterengas (5, 105) on asennettu kiinteän seinämän tai akselin varaan palje-elimen (7, 107) välityksellä, tunnettu siitä, että palje-15 elin (7, 107) on eristetty tiiviisti suljetun tilan (9, 109. avulla paineväliainetilasta (3, 103) ja että tiiviisti suljettu tila (9, 109) on yhdistetty kanavalla (10, 110) painelähteeseen (11, 111).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukurengastii-20 viste, jossa tiivisterengas (5) on sovitettu kiinteään seinämään (2) asennetun kiinnityslaipan (12) varaan, tunnettu siitä, että tiiviisti suljettu tila (9) on muodostettu kiinnityslaipan (12) ja tiivisterengasasen-nelman (5, 7, 9) väliin palje-elimen (7) kummallekin puo-25 lelle asetettujen tiivisteiden (13, 14) avulla ja että kanava (10) on yhdistetty säädettävällä laitteella (15, 16. varustettuun kammioon (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liukurengastiiviste, jossa tiivisterengas (105) on sovitettu kiinteään 30 seinämään (102) asennetun kiinnityslaipan (112) varaan, tunnettu siitä, että tiiviisti suljettu tila (109) on muodostettu kiinnityslaipan (112) ja tiivisterenkaan (105) väliin asetetun toisen palje-elimen (113) avulla ja että kanava (110) on yhdistetty säädettävällä laitteella 35 (116) varustettuun kammioon (117). 9 71824

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen liukuren-gastiiviste, tunnettu siitä, että säädettävällä laitteella (15, 16, 116) varustettu kammio (17, 117) on sijoitettu kiinnitys laippaan (12, 112).