HU222220B1 - Tömítő menetpárosítás - Google Patents

Abstract

A találmány tárgya tömítő menetpárosítás axiális erők átvitelére,amelynél két egymáshoz hozzárendelt, azonos menetemelkedésű menettelellátott csavarmenetes rész erő- és alakzáró módon van egymássalösszekötve, és a menetköz tömítőmasszával van kitöltve. A találmánylényege az, hogy a menetpárosítás legalább egyik csavarmenetes része(1) axiális menethossza (7) egy hengeres menetoldal-hordozóalaptestből (8) és egy nem hengeres menetoldal-hordozó alaptestből (9)áll. A hozzá- rendelt csavarmenetes résszel (2) valóösszecsavarozásnál a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest (9)axiális hossztartományában a hozzárendelt csavarmenetes rész (2)menetoldal-hordozó alaptestéhez képesti maximális sugárbeli különbségpontjában a szemközti menetoldalak (4) vonalszerű érintkezése jönlétre a menetoldalak (4) közötti radiális előfeszítés mellett. Aradiális előfeszítés egyrészt biztosítja a csavarmenetesszerkezetrészek (1, 2) viszonylagos rögzítését a menetoldalakon (4)keresztül, másrészt lehetővé teszi a csavarmenetes részek (1, 2)folyamatos elforgatását is egy ütközésmentes axiális beállításitartományon (10) keresztül, emellett a menetoldaljáték (11) révén amenetoldalak (4) mindkét oldala be van ágyazva a tömítőmasszába (6). ŕ

Description

A találmány tárgya egy, két csavarmenetes részből álló menetpárosítás, amely menetpárosítást egy közbülső tömi tőmasszával tömítetten lezárják. Egy ilyen menetpárosítás előnyösen ott kerül alkalmazásra, ahol egy adott axiális pozícióban a csavarmenetes részeknek egy állandó elforgatási szögét kell biztosítani, ugyanakkor egy elfordulásgátolt és tömített összeköttetés is szükséges.

A technika állásából különböző megoldások ismertek. A Nemzetközi Szabadalmi Osztályozás F16B osztályából megismerhetően két egymással összecsavarozott csavarmenetes rész szokásos menetpárosításánál az összecsavarozás ezen csavarmenetes részek egyikének egy axiális ütközőjével szemben történik, miáltal egy megbízható axiális feszítőterheléssel, mint előfeszítéssel együtt egy alak- és erőzáró kapcsolat adódik. Ez egyrészt a menetek menetoldalainak alakzáró egymásba kapcsolódásából adódik, másrészt pedig a menetek egy-egy menetoldalának előfeszített csavarmenetes részek esetén kiváltott, egymással szembeni erőzáró nyomásából.

Egy tömítő csavarkötés ismerhető meg például a DE-U1-29604120 számú használatiminta-leírásból. Ennél a megoldásnál egy menetes hüvely üregesen hengeres részéhez egy lényegében üregesen hengeres befogadószakasz van csatlakoztatva, ahol az átmenet egy lépcsőt tartalmaz, amely tömítőszerkezetként van kialakítva, és amely a hozzárendelt ellendarabot befogadja, ahol rugalmas vagy képlékeny deformáció révén van biztosítva a tömítettség. Egy ilyen csavarkötésnél a csavarmenetes részek egyikének továbbforgatása az axiális ütköző által meghatározott elforgatási szögön túl nem lehetséges, mivel az axiális ütköző általi behatárolással egy egyértelmű hozzárendelés áll fenn, és minden további elforgatás egy nem megengedett kilazulást vagy túlzott mértékű befeszülést eredményezne. A csavarmenetes részek egymáshoz képesti állíthatósági anomáliái egyrészt a szabad elforgathatóság megakadályozásában, másrészt az ütköző által fixen meghatározott axiális pozícióban vannak. A csavarmenetes részek egymáshoz képesti ilyen egyértelmű helyzet-hozzárendelései a sorozatgyártásnál gyakran hosszadalmas beigazítási munkákat, például ütköző által beállítható behatárolásokat tesznek szükségessé. Ez szükségtelenül megdrágítja a gyártást.

Ismert továbbá, hogy az axiális húzó- vagy közegerők átvitelére erőzáró, ék jellegű összekötő vagy tömítőszerkezeteket alkalmaznak. A DE 44 39 250 Cl számú szabadalmi leírás például egy csövek számára előirányzott tömítőelemet ismertet, amelynek egy ék alakú tömítőajka van, amely egy axiális gyűrűs ékkel együtt egy oldható erőzáró kötést és tömítést képez. Az ilyen erőzáró kötések az összekötendő részek helyzet-hozzárendelése vonatkozásában többnyire nem kellően vannak rögzítve, valamint csak nehezen vagy egyáltalán nem oldhatók, főként pedig hiányzik annak a lehetősége, hogy a helyzet-hozzárendelést be lehessen szabályozni.

Ismertek továbbá az úgynevezett „lebegő ágyazások”. Ezeknél a csavarmenetes részeknek egy alakzáró egymáshoz való hozzárendelése történik, ily módon a hiányzó befeszítés következtében, a csavarmenetes részek egymáshoz képest egy bizonyos játékkal rendelkeznek. Egy ilyen ágyazás tisztán alakzáróan van a csavarmenetes részek helyzet-hozzárendelése által meghatározva. Emiatt fennáll annak a szükségessége, hogy ezt a helyzet-hozzárendelést, például elfordulás ellen, biztosítsák. Egy ilyen játék azonban számos alkalmazási esetben nem megengedhető.

Egy menetpárosítás letömítésére ismert megoldás, hogy a menetközt alkalmas tömítőmasszákkal zárják le. Az ilyen tömítőmasszákat a végső összecsavarozás előtt, többnyire folyékony vagy pasztaszerű formában juttatják a menetközbe, ahol ezek azután többnyire kikeményednek. Ezáltal biztosított az, hogy ez a menetköz maga nem képez nyílást. Egyidejűleg helyzetbiztosítást érnek el a menetpárosítás rögzítésével.

Egy szokásos alak- és erőzáró összecsavarozásnál azonban a tömítés egy alkalmas tömítőmasszával mégsem lehetséges, mivel a tömítőmassza a menetpárosítás egyoldalú meghúzása és az ezzel kapcsolatos igénybevétel miatt az egymáshoz szorított teherviselő menetoldalakat nem képes összefüggően kitölteni a menetpárosítás között. Kisebb repedések a tömítőmasszában és letörések a menetoldalról, amelyek idővel és az igénybevétel növekedésével kiterjednek, valamint a menetpárosítás ezzel járó tömítetlensége a fentiek következménye. Ezen okból a menetköz egy ilyen jellegű kitöltését, amely csupán a szabad menetoldalak között eredményez kellő mértékű kitöltést, kizárólag helyzetrögzítésre használják egy ragasztó segítségével. Használható tömítőhatás azonban ily módon nem érhető el.

A „lebegő ágyazásnál” ezzel szemben egy ilyen jellegű tömítés egy megfelelő tömítőmasszával sikerrel alkalmazható, mivel a csavarmenet mindkét oldali menetoldala kellő mértékben kitölthető tömítőmasszával. A csavarmenetes részek azonban menetoldalaikkal nem közvetlenül egymáshoz ágyazódnak, hanem puhán be vannak ágyazva a tömítőmasszába, miáltal egy lényegesen kisebb szerkezetrész-merevség adódik, mint egy szokásos összecsavarozásnál. Ez azonban számos alkalmazási esetben nem biztosít kielégítő merevséget.

A találmány által megoldandó feladat a fenti hátrányok kiküszöbölése mellett egy mind tengelyirányban pozícionálható, mind pedig elforgatható menetpárosítás létrehozása, amely egyidejűleg egy erőzáró menetoldali ágyazás révén kellően merev csavarkötést, valamint az alakzáró menetköz tömítőmasszával való kitöltése révén tömített összeköttetést biztosít.

Különösen előirányzott egy olyan megoldás kidolgozása, amely lehetővé teszi nyomóközeg által működtetett munkahengereknél a vezetékoldali záróelem, illetve a fenékoldali záróelem hengercsővel való, technológiailag egyszerű összeerősítését.

A kitűzött feladatot egy axiális erők átvitelére alkalmas tömítő menetpárosításnál, amelynél két egymáshoz hozzárendelt, azonos menetemelkedésű menettel ellátott csavarmenetes rész erő- és alakzáró módon van egymással összekötve, a találmány értelmében azáltal oldjuk meg, hogy a menetpárosítás legalább egyik csavarmenetes része axiális menethosszának vonatkozásá2

HU 222 220 Bl bán egy hengeres menetoldal-hordozó alaptestből és egy nem hengeres menetoldal-hordozó alaptestből áll,

- a hozzárendelt csavarmenetes résszel való összecsavarozásnál a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest axiális hossztartományában a hozzárendelt csavarmenetes rész menetoldal-hordozó alaptestéhez képesti maximális sugárbeli különbség pontjában a szemközti menetoldalak vonalszerű érintkezése jön létre a menetoldalak közötti radiális előfeszítés mellett, ahol ez a radiális előfeszítés

- egyrészt biztosítja a csavarmenetes szerkezetrészek viszonylagos rögzítését a menetoldalakon keresztül, miáltal a menetközben a mindenkori hengeres menetoldal-hordozó alaptesteken levő menetoldalak egy menetoldaljátékkal szabadon állnak ki egymás felé,

- másrészt lehetővé teszi a csavarmenetes részek folyamatos elforgatását is egy ütközésmentes axiális beállítási tartományon keresztül, emellett

- a menetoldaljáték révén a menetoldalak mindkét oldala be van ágyazva a tömítőmasszába.

A találmány előnyös kiviteli változatainak jellemzőit az aligénypontok tartalmazzák.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a menetpárosítás legalább egyik csavarmenetes része axiális menethossza vonatkozásában egy hengeres és egy nem hengeres, előnyösen kúpos, azonos menetemelkedésű menetoldal-hordozó alaptestből áll, amelyben a hozzárendelt csavarmenetes szerkezetrésszel való összecsavarozásnál a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest axiális hossztartományában egy radiális előfeszítés jön létre a menetoldalak között. A tapadási súrlódás által közvetítve így biztosított az összeköttetés rögzítése a menetoldalakon keresztül. A közvetlen menetoldalnyomás révén a „lebegő ágyazáshoz” képest egy nagy kötési merevség adódik.

A menetpárosítás ezen hossztartományának axiálisan előfeszítésmentes összecsavarozásánál az egymással szemközti menetoldalaknak csak egy vonalszerű érintkezése lép fel a teljes csavarmeneten belül, nevezetesen a hozzárendelt csavarmenetes rész alaptestéhez képesti maximális sugárbeli különbség pontján. Egy ilyen radiális előfeszítés következtében az egymással szemközti menetoldalcsúcsok egymáshoz képest szimmetrikusan rendeződnek el egy axiális előfeszítésmentes összecsavarozásnál a teljes menethosszon, egyébként legalábbis a vonalszerű érintkezés környezetében. Az egymáshoz hozzárendelt csavarmenetes részek alaptesteinek az egyes axiális pozíciókhoz hozzárendelt sugárbeli különbsége egy közvetlen mértékét adja a menetoldalak alakján és ezek menetemelkedésén keresztül közvetített menetoldaljátéknak. Ez a menetoldaljáték különösen a vonalszerű érintkezés tartományán kívül nagyobb nullánál, és a menetoldalcsúcsok egymáshoz képest szimmetrikusan vannak elrendezve. Ez lehetővé teszi a mindkét oldali menetoldal beágyazását a tömítőmasszába. Ezzel teljesül egy hatékony tömítés előfeltétele.

A sugárbeli különbség és ezzel a radiális előfeszítés a csavarmenetes részek egymáshoz képesti viszonylagos helyzeti pozíciójától és az egyes alaptestek geometriájától függ. Ennek megfelelően, illetve a menetpárositás egy adott axiális beállítási tartománya és egy megengedett radiális előfeszítési intervallum mint peremfeltételek mellett számos megfelelő nem hengeres alaptest áll rendelkezésre. Előnyösen szakaszosan kúpos tartományokat választunk. A menetoldalak és az alaptestek, valamint a megengedett radiális előfeszítési tartomány geometriájának megfelelően így mindig biztosított a két csavarmenetes rész viszonylagos helyzetének beállíthatósága. Egy elforgatás vonatkozásában ez a beállíthatóság folyamatos, és adott elforgatási szög esetén egy axiális pozícióra vonatkoztatva, a menet menetemelkedési értékétől függően, diszkréten megadható. Egy hasonló, de ellentétes forgásirányú második menetpárosítással való kombináción keresztül mind az elforgatás, mind pedig az axiális pozíció folyamatosan beállítható.

A találmány szerinti megoldás előnyei főként abban vannak, hogy

- az ilyen menetpárosítások technológiailag egyszerű módon készíthetők,

- tömítettség biztosítható egyidejű beállíthatóság mellett, valamint

- a „lebegtető ágyazáshoz” képest nagy kötési merevségjellemző.

A találmányt részletesebben kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti menetpárosítás elvét szemlélteti a 2. ábra felnagyított X részlete alapján, míg a 2. ábra a találmány szerinti menetpárosítás egy alkalmazási példáját mutatja részletesebben egy fluid nyomóközeggel működő munkahengemél.

Az 1. ábra kapcsán egy axiális erők átvitelére szolgáló tömítő menetpárosítás elvét ismertetjük. Amint az az ábrán látható, két egymáshoz hozzárendelt 1 és 2 csavarmenetes rész egy-egy azonos 3 menetemelkedési értékkel rendelkező menet által van egymással erő- és alakzáró módon összekötve. A 4 menetoldalak között kialakuló 5 menetköz itt 6 tömítőmasszával, illetve egy kikeményedő pasztaszerű vagy lakkszerű műanyaggal van kitöltve. A találmány szerinti kiviteli alaknál a menetpárosítás legalább egyik csavarmenetes része, adott esetben az 1 csavarmenetes rész 7 axiális menethosszának vonatkozásában egy hengeres menetoldal-hordozó alaptestből és egy nem hengeres menetoldal-hordozó alaptestből áll. A hozzárendelt 2 csavarmenetes szerkezetrésszel való összecsavarozásnál a nem hengeres menetoldal-hordozó 9 alaptest axiális hossztartományában a hozzárendelt 2 csavarmenetes rész menetoldalhordozó alaptestéhez képesti maximális sugárbeli különbség pontjában a szemközti 4 menetoldalak vonalszerű érintkezése jön létre a 4 menetoldalak közötti radiális előfeszítés mellett. Ez a radiális előfeszítés egyrészt az 1,2 csavarmenetes részek viszonylagos rögzítését biztosítja a 4 menetoldalakon keresztül, másrészt lehetővé teszi az 1,2 csavarmenetes részek folyamatos el3

HU 222 220 Β1 forgatását is egy ütközésmentes axiális 10 beállítási tartományon keresztül. Egyidejűleg ez a radiális előfeszités gondoskodik arról, hogy az 5 menetközben a mindenkori hengeres menetoldal-hordozó 8 alaptesteken levő 4 menetoldalak 11 menetoldaljátékkal szabadon álljanak ki egymás felé. All menetoldaljáték által biztosítjuk azt, hogy a 4 menetoldalak mindkét oldala teljesen be legyen ágyazva a 6 tömítőmasszába, és így egy megbízható tömítettség legyen biztosítva.

Amint azt a 2. ábra mutatja, egy ilyen menetpárosítás, amely a 2. ábra X részleteként az 1. ábrán felnagyítva látható, előnyösen alkalmazható fluid nyomóközegekkel működtetett munkahengereknél. A munkahenger 12 hengercsövének 1 csavarmenetes része, axiális 7 menethosszára vonatkoztatva, egy hengeres menetoldal-hordozó 8 alaptestből és egy nem hengeres menetoldal-hordozó 9 alaptestből, előnyösen egy kúpos alaptestből áll. A 12 hengercső előnyösen mindkét végén egy-egy ilyen jellegű menetpárosítással van ellátva. Az 1 csavarmenetes rész, mint 12 hengercső mindkét menetfajtájának ugyanaz a 3 menetemelkedési mértéke, és ezt az 1 csavarmenetes részt csavarozzuk össze a hozzárendelt 13 vezetékoldali záróelem és 14 fenékoldali záróelem formájában kialakított 2 csavarmenetes szerkezetrésszel. Az összecsavarozáskor radiális előfeszítés jön létre a 12 hengercső és a 13 vezetékoldali záróelem, illetve a 14 fenékoldali záróelem között. Ezen radiális előfeszítés következtében egy tapadási forgatónyomaték válik hatásossá, amely biztosítja a csavarkötés helyzetrögzítését, ugyanakkor pedig egy szabad 5 menetköz alakul ki. Ebbe a szabad térbe 6 tömítőmasszát juttatunk, amely ily módon gondoskodik a megfelelő tömítésről a fluid nyomóközeggel szemben. A 12 hengercsőnek a 13 vezetékoldali záróelemmel, illetve a 14 fenékoldali záróelemmel való összekapcsolása lehetővé teszi a beállíthatóságot a 12 hengercső mindkét oldalán, ha arról kell gondoskodnunk, hogy a 12 hengercső ne egy 15 vezetékoldali végütközőre, illetve egy 16 fenékoldali végütközőre legyen rácsavarozva. Az összecsavarozásnál a 12 hengercső homlokoldalait az ütközésmentes axiális 10 beállítási tartomány távolságával tartjuk vissza a 15 vezetékoldali végütközőtől, illetve aló fenékoldali végütközőtől, amely távolság előnyösen a 3 menetemelkedési érték felére van méretezve.

A találmány szerinti menetpárosítás előnyösen alkalmazható

- pneumatikus munkahengereknél a 0,2-2 Mpa nyomástartományban,

-hidraulikus munkahengereknél a 2-100 Mpa nyomástartományban, előnyösen az alábbi paraméterek határai között kivitelezve:

- kúpszög 1:8-1:18

- menetemelkedés 0,5 mm-5 mm.

A 12 hengercsövön levő két azonos forgásirányú tömítő menetpárosítás lehetővé teszi, hogy folyamatos vagy diszkrét módon beállítsuk a 15 vezetékoldali végütköző helyének axiális hozzárendelését aló fenékoldali végütközőhöz, miáltal biztosított a kívánt pontos löketbeállítás, másrészt pedig lehetővé teszi, hogy diszkrét vagy folyamatos módon beállítsuk a 13 vezetékoldali záróelem elforgatás-hozzárendelését a 14 fenékoldali záróelemhez és fordítva. Mindkét beállítást korlátozza a rendelkezésre álló ütközésmentes axiális 10 beállítási tartomány nagyságának tekintetében a megengedett radiális előfeszítési intervallum. Ezeknek a peremfeltételeknek a figyelembevétele mellett biztosított az összecsavarozott részek viszonylagos helyzetének a beállíthatósága, amelynek pontossága a menet 3 menetemelkedési értékének a megválasztásától függ, és amelynek tömítettségét egy megfelelő 6 tömítőmassza kiválasztása esetén a 4 menetoldalak közötti 11 menetoldaljáték határozza meg a hengeres menetoldal-párosítás között. A 12 hengercső végein levő tömítő menetpárosítás kialakítható jobbmenetként, balmenetként vagy a 13 vezetékoldali záróelem 14 fenékoldali záróelemhez képesti viszonylagos helyzetének pontosabb beállításához, az egyik oldalon balmenetként, a másik oldalon pedig jobbmenetként, így egy folyamatos állítás lehetséges az axiális beállításnál és/vagy az elforgatásnál.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Tömítő menetpárosítás axiális erők átvitelére, amelynél két egymáshoz hozzárendelt, azonos menetemelkedésű menettel ellátott csavarmenetes rész erőés alakzáró módon van egymással összekötve, és a menetköz tömítőmasszával van kitöltve, azzal jellemezve, hogy a menetpárosítás legalább egyik csavarmenetes része (1) axiális menethosszának (7) vonatkozásában egy hengeres menetoldal-hordozó alaptestből (8) és egy nem hengeres menetoldal-hordozó alaptestből (9) áll,

   - a hozzárendelt csavarmenetes résszel (2) való összecsavarozásnál a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest (9) axiális hossztartományában a hozzárendelt csavarmenetes rész (2) menetoldal-hordozó alaptestéhez képesti maximális sugárbeli különbség pontjában a szemközti menetoldalak (4) vonalszerű érintkezése jön létre a menetoldalak (4) közötti radiális előfeszítés mellett, ahol ez a radiális előfeszítés

   - egyrészt biztosítja a csavarmenetes szerkezetrészek (1, 2) viszonylagos rögzítését a menetoldalakon (4) keresztül, miáltal a menetközben (5) a mindenkori hengeres menetoldal-hordozó alaptesteken (8) levő menetoldalak (4) egy menetoldaljátékkal (11) szabadon állnak ki egymás felé,

   - másrészt lehetővé teszi a csavarmenetes részek (1,2) folyamatos elforgatását is egy ütközésmentes axiális beállítási tartományon (10) keresztül, emellett

   - a menetoldaljáték (11) révén a menetoldalak (4) mindkét oldala be van ágyazva a tömítőmasszába (6).
2. 2. Az 1. igénypont szerinti tömítő menetpárosítás, azzal jellemezve, hogy a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest (9) geometriája, a menetoldalak (4) és a menetemelkedési érték (3) geometriájának figyelembevétele mellett a nem hengeres menetoldal-hordozó alap4

   HU 222 220 Β1 test (9) tartományában az ütközésmentes axiális beállítási tartomány (10) axiális hosszán keresztül létrehozott kívánt radiális előfeszítés-eloszlás által van meghatározva.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tömítő menetpárosítás, azzal jellemezve, hogy a nem hengeres menetoldal-hordozó alaptest (9) geometriája szakaszonként kúpos alaptestként van kialakítva.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti menetpárosítás, azzal jellemezve, hogy egy második, ellentétes forgásirányú menetpárosítás alkalmazása mellett mind az axiális pozíció, mind pedig az elforgatás tekintetében a két csavarmenetes rész (1, 2) egy folyamatos helyzetbeli egymáshoz rendelése van megvalósítva.
5. 5 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti menetpárosítás, azzal jellemezve, hogy a tömítő menetpárosítás nyomóközeg által működtetett munkahengereknél egy vezetékoldali záróelem (13) és/vagy egy fenékoldali záróelem (14) tömítésére és egy hengercsővel (12)
6. 10 való axiális erőátvitelre van felhasználva.