HU216011B - Tömítőgyűrű többutas szelepekhez - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya tömítőgyűrű többűtas szelepekhez, gűmiszerűrűgalmas anyagból készült gyűrű alakú tömítéstesttel (11), amelyneksűgárirányban kifelé körkörösen elhelyezkedő, a tömítéstest t (11) aszelepház (1) tartómélyedésében (6) rögzítő tartórésze (12) van,tővábbá amelynek sűgárirányban befelé körkörösen elhelyezkedő, azáltala körülfőgőtt és tengelyirányban mőzgatható szeleptőló (3) felétömítő tömítőrésze (15) és a tartórész (12) és a tömítőrész (15)között csökkentett vastagságú, kőncentrikűsan és körkörösen körbefűtófalrésze (18) van. A találmány szerinti tömítőgyűrű fő smérve, hőgy afalrész (18) a tömítőrész (15) tengelyirányú, őldalra történőelmőzdűlását lehetővé tevő lengőszakaszt (24) alkőt, tővábbá alengőszakasztól (24) sűgárirányban kifelé a tömítőgyűrű any gánálkeményebb anyagból készült, a tömítéstesttel (11) kőncentrikűs, atömítéstestbe (11) beágyazőtt merevítőgyűrűje (23) van. ŕ

Description

A találmány tárgya tömítőgyűrű többutas szelepekhez. A találmány szerinti tömítőgyűrűnek gumiszerű rugalmas anyagból készült gyűrű alakú tömítésteste van. A tömítéstestnek sugárirányban kifelé körkörösen elhelyezkedő, a tömítéstestet a szelepház tartómélyedésében rögzítő tartórésze van, továbbá sugárirányban befelé körkörösen elhelyezkedő, az általa körülfogott és tengelyirányban mozgatható szeleptolót tömítő tömítőrésze van. A tömítéstesten a tartórész és a tömítőrész között csökkentett vastagságú, koncentrikusan és körkörösen körbefutó falrész van.

A többutas szelepeknek általában van egy szelepháza, amelyben a szeleptolót megvezető rész van. A szeleptoló dugattyúszerűen, kerek külső kontúrokkal van kialakítva. A szelepház és a szeleptoló között a tömítést tömítőgyűrűkkel oldják meg, amelyek a szelepdugattyút koncentrikusan körbeveszik, és a szelepház tartómélyedésében vannak rögzítve. Ilyen tömítőgyűrű ismerhető meg a DE-OS 3 048 397 számú közzétételi iratból.

Az ismert tömítőgyűrűknél alkalmazott megoldás szerint a tömítőgyűrűn kialakítanak egy elvékonyított falrészt. Ennek eredményeképpen a tömítőgyűrű sugárirányban megfelelő rugalmasságot mutat, és a tömítésrész jól illeszkedik a szeleptoló külső kontúrjához. Kívánatos lenne a tömítéstestet nagyon lágyra és rugalmasra kialakítani, és ezzel optimális tömítést elérni. Ekkor azonban azzal a problémával kell szembenézni, hogy a tömítőrész nagyon könnyen hozzátapad a szelepszárhoz. Ennek az lenne a következménye, hogy a tömítőrész megsérülhet, továbbá a tömítőgyűrű kihúzódhat a tartómélyedésből. Mindemellett a nagyon puha tömítőgyűrűk nem alkalmasak a robotokkal történő összeszerelésre, mivel nincs szilárd alakjuk.

Ezért a találmány célja olyan fent említett típusú tömítőgyűrű létrehozása, amely kiváló tömítési tulajdonságok mellett alkalmas a robotokkal történő szerelésre, és amelynél nem áll fenn annak a veszélye, hogy a hozzátapadás miatt megsérül, akkor sem, ha az ezzel felszerelt többutas szelepet hosszabb ideje nem mozgatták.

A fenti feladat a találmány értelmében úgy oldható meg, hogy a falrész a tömítőrész tengelyirányú, oldalra történő elmozdulását lehetővé tevő lengőszakaszt alkot, továbbá a tömítőgyűrűnek a lengőszakasztól sugárirányban kifelé a tömítőgyűrű anyagánál keményebb anyagból készült, a tömítéstesttel koncentrikus, a tömítéstestbe beágyazott merevitőgyűrűje van.

Az így kialakított tömítőgyűrűt nagyon lágy és rugalmas anyagból lehet kialakítani, és nem kell attól tartani, hogy a tömítőgyűrű alakhűsége nem lesz megfelelő. A beágyazott merevítőgyűrű bármikor lehetővé teszi a robotokkal történő szerelést, és gondoskodik arról, hogy a tömítőgyűrű szilárdan rögzítve maradjon a többutas szelep tartómélyedésében, még akkor is, ha a szeleptolóhoz történő hozzátapadás miatt nagy húzóerők próbálják a helyéről kimozdítani. A lágy anyagoknál fokozottan figyelembe veendő tapadási hajlandóság nem gyakorol negatív hatást a tömítőrész épségére, mivel a tömítőrész a lengőszakaszon belül csekély mértékben oldalra tud mozdulni. így a tömítőrész a szeleptoló mozgásának megindulásakor könnyedén oldalra fordul, és puhán legördül a szeleptoló felületéről. Ennek eredményeképpen az esetleges tapadás kímélően szűnik meg, és a sérülési veszély csökkenése mellett javul a tömítőhatás.

A találmány szerinti tömítőgyűrűt a kimerevítés következtében elsősorban olyan szelepekben lehet alkalmazni, amelyek szelepháza a tartómélyedés környezetében hosszában ketté van osztva, vagy amelyeknél a tartómélyedések tengelyirányban egymást követő gyűrűk vagy hengerek között vannak. Különösen előnyös a találmány szerinti tömítőgyűrű használata olyan többutas szelepeknél, amelyeknek hosszában osztott szelepházuk van, oly módon, hogy az egymástól szétváló szelepházrészek mindegyikében a tartómélyedés egy körívét hordja. Ebben az esetben a tartómélyedést úgy lehet hozzáférhetővé tenni, hogy a szelepházat a körív, különösen egy fél körív mentén szétnyitjuk. Ekkor a tömítőgyűrűt probléma nélkül a tartómélyedésbe lehet fektetni.

A találmány egy előnyös kiviteli alakjánál a tömítéstest-merevítő gyűrűt a tömítőgyűrű anyaga teljesen körülzárja. Ezt célszerűen úgy lehet megvalósítani, hogy a merevítőgyűrű a tömítéstest anyagával körbe van öntve.

Egy másik változatnál a merevítőgyűrű a tömítéstest gyűrű alakú, a kerülete mentén nyitott kimélyítésében van elhelyezve, és abba előnyösen teljesen bele van ágyazva. Ennél a megoldásnál a merevítőgyűrű a gyűrű alakú kimélyítésbe mechanikusan rögzített betétként van kialakítva. A mechanikus rögzítést a körbevevő tömítéstest anyagának rugalmassága egymaga is biztosíthatja, vagy más esetben a tömítéstestet úgy lehet kialakítani, hogy a merevítőgyűrűt bepattanós rögzítés tarthatja a helyén.

A találmány részletesebben ismertetjük a mellékelt rajzok alapján, ahol az

1. ábra a találmány szerinti tömítőgyűrű első kivitelezési alakját mutatja, amely egy többutas szelep hozzá tartozó tartómélyedésében van rögzítve, és ahol a szelep csak vázlatosan, hosszmetszetben van ábrázolva, és a

2, ábra az 1. ábrának megfelelő ábrázolási módban mutatja a találmány szerinti tömítőgyűrű egy további kiviteli alakját, és ahol az egyszerűség kedvéért a felezővonal egyik oldalán elhelyezkedő alkatrészek vannak feltüntetve.

Az 1. ábrán egy többutas szelep hosszában kettévágott 1 szelepházának hosszmetszete látható. A szelepet különösen pneumatikus nyomóközegek szabályozására használják. Az 1 szelepház belsejében van a 2 felfogótér, amelyben a tengelyirányban mozgatható 3 szeleptoló helyezkedik el, koaxiálisán a szelepházzal. A 3 szeleptoló úgynevezett dugattyútoló, kör alakú külső kontúrokkal, amilyenek széles körben ismertek. A 3 szeleptoló működtetése bármilyen módon történhet, például közvetlenül, pneumatikusan vagy egy elővezérlő szelepként bekötött, elektromosan működtethető mágnesszelep segítségével.

HU 216 011 Β

A 2 felfogótérbe az 1 szelepház kerülete mentén 4 szelepcsatomák torkollanak, amelyek ismert módon csatlakoztathatók egy nyomásközegforrásra, és/vagy nyomásközegnyelőre, és/vagy fogyasztóra. A 4 szelepcsatomák egymással történő összekötése a 3 szeleptoló beállításával végezhető.

Az 1 szelepházban a 2 felfogótér 5 hossztengelye mentén 6 tartómélyedések vannak elhelyezve. Ezekből az 1. ábrán csak egy ilyen gyűrű alakú 6 tartómélyedés van feltüntetve, amelyben 7 tömítőgyűrű helyezkedik el. A 6 tartómélyedés a 2 felfogótér kerülete mentén, azzal koaxiálisán van elhelyezve, és sugárirányban befelé, a 2 felfogótér felé nyitott, körbefutó 8 nyílása van.

A példaképpeni kiviteli alakban a 7 tömítőgyűrűnek 11 tömítésteste van, amely gumiszerűen rugalmas anyagból készült, előnyösen viszonylag lágy, jó hajlékonyságú elasztomerből. A sugárirányban kifelé fekvő kerületi része 12 tartórészt alkot, amely az 1. ábrán látható szerelt állapotban a 6 tartómélyedés 13 aljához illeszkedik. A 12 tartórész nagy szerepet játszik abban, hogy a 7 tömítőgyűrű minden körülmények között szilárdan a 6 tartómélyedésben rögzített marad.

A fentieken kívül a 12 tartórész tömítőfunkciót is ellát, mivel tömít az 1 szelepház felé. Megakadályozza, hogy a nyomásközeg a 7 tömítőgyűrű és az 1 szelepház között tengelyirányban átáramoljon. Ebből a célból a 12 tartórész sugárirányban kifelé néző pereme mentén körbefutó, különösen dudorszerű 14 tömítőperemmel van ellátva, amely a 13 aljnak nyomódik neki.

Sugárirányban befelé, all tömítéstest belső kerületének környezetében 15 tömítőrész van kialakítva, amely az ábra szerint kerek, labdaszerű keresztmetszetű. Különösen célszerű, ha a sugárirányban befelé néző felület keresztmetszetben az 1. ábrán ábrázolt módon hasszerűen legömbölyített. A 15 tömítőrész tömítően működik együtt a 3 szeleptolóval, amikor a 3 szeleptoló meghatározott, az 1. ábrán látható helyzetet vesz fel. Ebben a helyzetben a 3 szeleptoló hengeres 16 vezérlőszakasza be van dugva a 7 tömítőgyűrűbe, oly módon, hogy a 15 tömítőrész szorosan körbefogja.

Ha a 3 szeleptolót tengelyirányban eltolják, akkor a vezérlőszakasz kikerül a 7 tömítőgyűrű által közrefogott részből, és ebbe a részbe a kisebb átmérőjű szeleptolószakasz kerül. Ekkor a 3 szeleptoló és a 15 tömítőrész között gyűrű alakú rés keletkezik, amely lehetővé teszi a nyomóközeg tengelyirányú átáramlását.

A 11 tömítéstesten a 15 tömítőrész és a 12 tartórész között elhelyezett 18 falrész már önmagában, geometriai okok miatt is jó oldalirányú rugalmasságot biztosít. Az 5 hossztengely irányában mérve a 11 tömítéstest vastagsága a 18 falrész környezetében kevesebb, mint a 15 tömítőrész és a 12 tartórész környezetében. A 18 falrész szintén gyűrűszerűén helyezkedik el, koncentrikusan a 12 tartórész és a 15 tömítőrész között.

Az 1. ábra szerint, keresztmetszetben tekintve, azaz amikor a 7 tömítőgyűrűt az 5 hossztengely és a sugár síkjában metsszük el, látható, hogy a 18 falrész jellemzője, hogy all tömítéstest mindkét tengelyirányú oldalán különösen konkáv a 22 szűkítés. A szűkített oldalrészek célszerűen folytonosan mennek át a 15 tömítőrész konvex kialakítású felületébe. Ezáltal cseppszerű profil alakul ki.

Mivel a 11 tömítéstest anyaga nagyon képlékeny, a 15 tömítőrész optimálisan simul a 16 vezérlőszakasz kerületének felületéhez. A 3 szeleptoló tengelyirányú elmozdulásakor a 7 tömítőgyűrű hajlamos lenne teljes egészében kihúzódni a 8 tartómélyedésből. Ez ellen hat a 23 merevítőgyűrű, amely a 12 tartórész környezetében be van ágyazva a 11 tömítéstest anyagába. A 23 merevítőgyűrű all tömítéstesttel ellentétben keményebb anyagból van, különösen kemény műanyagból, vagy előnyösen fémből, például acélból. Mivel a 23 merevítőgyűrű gyakorlatilag nem, vagy nagyon kis mértékben nyomódik össze sugárirányban, ezért gondoskodik arról, hogy a 11 tömítéstest, különösen annak 12 tartórésze mindig megfelelő helyzetben álljon a 6 tartómélyedésben. Ebben a korrekt helyzetben a 14 tömítőkiemelkedés is nekinyomódik sugárirányban a 13 aljnak. Ezt a nyomóerőt növeli az is, amikor a 16 vezérlőszakasz be van vezetve a 11 tömítéstestbe, és azt sugárirányban tágítani igyekszik.

A felhasznált tömítéstestanyag rendszerint összenyomhatatlan. A gyűrű alakban körbefutó 22 szűkítések miatt ebben az esetben elég szabad térfogat áll rendelkezésére a deformálódott 11 tömítéstest anyagának.

A szelep hosszabb állásideje után a 15 tömítőrész elkerülhetetlenül nagyon erősen hozzátapad a 16 vezérlőszakaszhoz, különösen ha a 15 tömítőrész nagyon képlékeny tömítőanyagból készült. Ennek ellenére a 15 tömítőrész nem sérül meg a 3 szeleptoló ezt követő első tengelyirányú elmozdulásánál. Ez annak köszönhető, hogy a 18 falrész olyan 24 lengőszakaszt alkot, amely lehetővé teszi a 15 tömítőrész tengelyirányú oldalmozgását az egyik vagy másik oldal irányába. Ezt a bizonyos mértékű tengelyirányú oldalsó mozgást az teszi például lehetővé, hogy a 6 tartómélyedés szélessége legalább a felvett 15 tömítőrész környezetében szélesebb, mint maga a 15 tömítőrész. Ezzel bizonyos határok között a 15 tömítőrész lengőmozgást végezhet.

Ha a 16 vezérlőszakasz tengelyirányban elmozdul, akkor a lengési lehetőség következtében magával mozdítja a rátapadó 15 tömítőrészt is. Az így összekapcsolódó mozgások miatt a 15 tömítőrész felülete gyakorlatilag legördül a 16 vezérlőszakasz felületéről, és ezáltal az erős tapadási kapcsolat ártalmatlanul megszűnik. Egyben a 3 szeleptoló el tud mozdulni a rátapadó 15 tömítésrész ellenére, és így megfelelő lendülete van, amikor a 15 tömítésrész lengőmozgása megszakad annak következtében, hogy a 15 tömítésrész nekiütközik a hozzárendelt 26 mélyedésoldalnak. A már adott lendület segítségével a 3 szelepszakasz gond nélkül ki tud szabadulni a 11 tömítéstest tapadási fogásából, ami nem volna lehetséges mereven beszorított tömítéstest mellett. Ez utóbbinál bizonyos körülmények között nagyon nehéz lenne a szelepet csak megmozdítani is.

Célszerűen a 7 tömítőgyűrű a 12 tartórész környezetében is keskenyebb, mint a 6 tartómélyedés belső szélessége. A 12 tartórész és a 26 mélyedésfalak közötti holtjáték azonban előnyösen kisebb, mint a 15 tömítőrész és a 26 mélyedésfal közötti.

HU216011 Β

Az 1. ábra szerinti példaképpeni kiviteli alaknál a 23 merevítőgyűrű a 12 tartórész gyűrű alakú 27 kimélyítésében ül. A 27 kimélyítés például a 7 tömítőgyűrű egyik tengelyirányú oldalán van, és a gyűrűszerűén körbefutó 28 nyílása a hozzárendelt 26 mélyedésfal felé néz. A 17 kimélyítés például úgy van kialakítva, hogy az alakja igazodjon a 23 merevítőgyűrű alakjához, amely utóbbi folytonosan illeszkedik all tömítéstestnek a 27 kimélyítéshez csatlakozó külső felületéhez. Előnyös, ha a 23 tömítőgyűrű nem áll ki a 11 tömítéstest felületéből.

Az 1. ábra szerinti 23 merevítőgyűrű olyan betétként van kialakítva, amely mechanikusan van rögzítve a horonyszerű 27 kimélyítésben. Ez történhet például pusztán a sugárirányú szélességarányok megfelelő kialakításával, miáltal a 23 merevítőgyűrűt csak az azt körbevevő tömítéstestanyag rugalmas előfeszítése tartja a helyén. A 23 merevítőgyűrűt a helyére lehet nyomni, de lehetséges az is, hogy beragasztják, pattanós rögzítést alkalmaznak, vagy más módon rögzítik.

A 23 merevítőgyűrűt úgy kell elhelyezni, hogy sugárirányban kifelé legyen a 24 lengőszakaszhoz képest, és így ne akadályozza a lengőmozgást.

Míg az 1. ábra szerinti példaképpeni kiviteli alaknál a 23 merevítőgyűrű kilátszik, ha a 7 tömítőgyűrűt kiveszik a 6 tartómélyedésből, addig a 2. ábra szerinti példaképpeni kiviteli alaknál a 23 merevítőgyűrűt a 11 tömítéstest anyaga teljesen körülveszi. Ebben az esetben a 23 merevítőgyűrű all tömítéstest szerves alkotórésze. Ezt a kiviteli alakot célszerűen fröccsöntési eljárás keretében lehet előállítani, amely során a 23 merevítőgyűrűt megfelelő alakban körülfröccsöntik a tömítéstest anyagával.

A 23 merevítőgyűrű merevítőhatása miatt a találmány szerinti 7 tömítőgyűrűt nem lehet közvetlenül beszerelni egy darabból kialakított 1 szelepházak 6 tartómélyedésébe. Ezért célszerű az 1 szelepházat több darabból kialakítani. Lehetséges a 6 tartómélyedés környezetében az 1 szelepházat sugárirányban elválasztani, vagy az 1 szelepházat külső, körbefutó burkolatként és az abba beleilleszkedő, tengelyirányban egymást követő hüvelyrészekből és a közöttük elhelyezkedő 6 tartómélyedéssel kialakítani. Az előnyös változat az 1. ábrán van feltüntetve.

Az 1. ábrán az 1 szelepház hosszában kettéválasztott. Két fél héjszerű 32, 33 házrésze van, amelyek az hossztengellyel párhuzamos, az 5 hossztengelyt tartalmazó 34 választósík mentén vannak elválasztva egymástól. A 32, 33 házrészeket közelebbről nem ismertetett eszközök rögzítik szilárdan egymáshoz. A 34 metszősík mentén, a 32, 33 házrészek széleinél igény szerint tömítést lehet alkalmazni. Az 1 szelepház kettéosztása következtében az azzal egy darabból kialakított tartómélyedés szakaszokra válik. Ebben az esetben ezek lesznek a 36, 37 kerületi szakaszok, amelyek egyenként 180°-ot fognak át. A 32, 33 házrészeket egymástól szétválasztva láthatóvá válnak mindkét házrészen a 36, 37 kerületi szakaszok, amelyek a 32, 33 házrészek összeillesztésekor egymást kiegészítik a 6 tartómélyedéssé.

Látható, hogy a 7 tömítőgyűrűk a 32, 33 házrészek egymástól történő elválasztása során alaktorzulás nélkül, problémamentesen behelyezhetők a nyitott mélyedésszakaszokba. Ezáltal a szerelést gyorsan, robotokkal is lehet végeztetni.

Előnyösen a 6 tartómélyedések a 2 felfogótérbe sugárirányban benyúló 35 gyűrűs kiemelkedésben vannak elhelyezve. Ebben az esetben ugyanis az ilyen 35 gyűrűs kiemelkedések mellett tengelyirányban jelentős szélességű, gyűrű alakú térfogatok keletkeznek, amelyek lehetővé teszik a nyomásközeg akadálytalan áramlását. Ezzel nagy áramlási sebesség érhető el, de a 7 tömítőgyűrűre ható esetleges szívás sem képes arra, hogy a 7 tömítőgyűrűt kitépje a rögzítésből. Ez még akkor sem fordulhat elő, ha a 6 tartómélyedés, amint az ábrázolt is, derékszögű sarkokkal van kialakítva, amely előállítási szempontból előnyös.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Tömítőgyűrű többutas szelepekhez, gumiszerű rugalmas anyagból készült gyűrű alakú tömítéstesttel (11), amelynek sugárirányban kifelé körkörösen elhelyezkedő, a tömítéstestet (11) a szelepház (1) tartómélyedésében (6) rögzítő tartórésze (12) van, továbbá amelynek sugárirányban befelé körkörösen elhelyezkedő, az általa körülfogott és tengelyirányban mozgatható szeleptoló (3) felé tömítő tömítőrésze (15) van, és a tartórész (12) és a tömítőrész (15) között csökkentett vastagságú, koncentrikusan és körkörösen körbefutó falrésze (18) van, azzal jellemezve, hogy a falrész (18) a tömítőrész (15) tengelyirányú, oldalra történő elmozdulását lehetővé tevő lengőszakaszt (24) alkot, továbbá a lengőszakasztól (24) sugárirányban kifelé a tömítőgyűrű (7) anyagánál keményebb anyagból készült, a tömítéstesttel (11) koncentrikus, a tömítéstestbe (11) beágyazott merevítőgyűrűje (23) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a merevítőgyűrűt (23) a tömítőgyűrű (7) anyaga teljesen körülzárja.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a merevítőgyűrű (23) a tömítéstest (11) gyűrű alakú, a kerülete mentén nyitott kimélyítésében (27) van elhelyezve.
4. 4. A 3. igénypont szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú kimélyítésben (27) elhelyezett merevítőgyűrű (23) a tömítéstestnek (11) a kimélyítéshez (27) csatlakozó külső felületéhez szintben illeszkedően van kialakítva.
5. 5. A 3. vagy 4. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a gyűrű alakú kimélyítés (27) körbefutó nyílása tengelyirányú.
6. 6. A 3., 4. vagy 5. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a merevítőgyűrű (23) a gyűrű alakú kimélyítésbe (27) mechanikusan rögzített betétként van kialakítva.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a merevítőgyűrű (23) a tömítéstest (11) anyagával körbe van öntve.

   HU 216 011 Β
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a tömítéstest (11) tengelyirányú vastagsága a tartórész (12) környezetében nagyobb, mint a tömítőrész (15) környezetében.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy a merevítőgyűrű (23) kemény műanyagból vagy fémből van.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti tömítőgyűrű, azzal jellemezve, hogy olyan többutas szelepben helyezkedik el, amely szelepnek legalább egy, gyűrű alakú, a tömítőgyűrűt (7) rögzítő tartómélyedéssel (6) rendelkező szelepháza (1) van, továbbá a szelepház hosszirányban különösen két részre osztott, és az így

    5 előálló szelepházrészeken (32, 33) az adott tartómélyedéseket (6) körülvevő kerületi részek (36, 37) vannak, ahol a tartómélyedések (6) szélessége a tömítőrész (15) környezetében nagyobb, mint a tömítőrész (15) saját szélessége.