ITTO950479A1 - Complesso di tenuta a labbri. - Google Patents

Abstract

Complesso (1) di tenuta, in cui due anelli (2) di tenuta geometricamente e dimensionalmente uguali fra loro sono solidalmente collegati l'uno all'altro in posizioni coassiali ad un asse comune (3) e ruotate l'una rispetto all'altra attorno all'asse comune (3) stesso; gli anelli (2) presentando rispettivi' labbri (8) di tenuta definenti fra loro una cavità (25) anulare, ed essendo distanziati l'uno dall'altro per delimitare un passaggio (26) di comunicazione della cavità anulare (25) con l'esterno.[Fig. 3].

Description

D E S C R I Z I O N E

di brevetto per invenzione industriale

La presente invenzione è relativa ad un complesso di tenuta a labbri.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un complesso di tenuta, il quale trova vantaggiosa applicazione in tutti i dispositivi a fluido nei quali due camere, ospitanti rispettivi fluidi diversi fra loro, devono essere separate l'una dall'altra e sono attraversate entrambe da uno stesso albero rotante.

Come è noto, nei dispositivi a fluido sopra citati si rende indispensabile sia evitare che i fluidi eventualmente fuoriuscenti da una delle camere penetrino nell'altra mescolandosi, sia prevedere una via di fuga verso l'esterno per il fluido eventualmente uscente da una o da entrambe le camere.

Per soddisfare le esigenze sopra esposte vengono attualmente adottate soluzioni diverse, e, in particolare, viene utilizzato un unico anello di tenuta a doppio labbro, nel quale l'albero rotante è circondato da due labbri di tenuta, uno per ciascuna camera, i quali sono fra loro integrali e si estendono in posizioni affacciate e contrapposte.

Gli anelli di tenuta noti del tipo appena descritto, anche se utilizzati, soffrono dell'inconveniente principale di essere difficilmente realizzabili in quanto la presenza di sottosquadri richiede accorgimenti produttivi particolari e l'impiego di attrezzature relativamente complesse e costose.

Inoltre, negli anelli noti del tipo sopra descritto, la particolare disposizione dei labbri di tenuta e, in generale, la particolare conformazione dell'intero anello rendono estremamente difficoltosa, se non a volte impossibile, la realizzazione di passaggi verso l'esterno in grado di consentire una continua evacuazione di eventuali trafilamenti che si possono generare attraverso i labbri di tenuta.

Per ovviare agli inconvenienti sopra esposti viene attualmente utilizzato un assieme di anelli di tenuta costituito da due distinti anelli a singolo labbro disposti fra loro accostati, ed associati, ciascuno, ad una relativa camera. Una tale assieme, anche se non comporta particolari difficoltà realizzative, in quanto i due anelli a labbro vengono formati separatamente, ed agevola la realizzazione di passaggi verso l'esterno per i trafilamenti di fluido, richiede tempi di montaggio relativamente lunghi e difficoltà pratiche non trascurabili soprattutto per il fatto che i due anelli devono essere disposti in precise posizioni relative e, in particolare, ad una determinata distanza l'uno dall'altro rispettando tolleranze molto strette.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un complesso di tenuta, il quale permetta di risolvere i problemi sopra esposti e, in particolare, risulti di semplice e di economica realizzazione e possa essere montato con semplicità ed in tempi estremamente brevi.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un complesso di tenuta a labbri atto ad essere interposto tra due cavità ospitanti fluidi diversi e comprendente due anelli di tenuta provvisti di rispettivi labbri anulari, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di posizionamento relativo interposti tra i detti anelli di tenuta per disporre gli anelli di tenuta stessi in posizioni relative fisse, e mezzi di collegamento per collegare fra loro i detti anelli di tenuta.

Preferibilmente, nel complesso sopra definito i detti mezzi di posizionamento relativo comprendono mezzi di centraggio per disporre i detti labbri in posizione coassiale ad un asse comune, e mezzi distanziatori per mantenere i detti anelli ad una distanza determinata l'uno dall'altro lungo l'asse comune stesso.

Preferibilmente, inoltre, nel complesso sopra definito i detti anelli di tenuta sono fra loro uguali.

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è una vista frontale di una preferita forma di realizzazione del complesso di tenuta secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una sezione in scala ingrandita secondo la linea II-II della figura 1;

la figura 3 è una sezione in scala ingrandita secondo la linea III-III della figura 1; e

la figura 4 è una figura analoga alla figura 3 ed illustra il complesso di tenuta scomposto nei suoi elementi costitutivi.

Nelle figure allegate, con 1 è indicato un complesso di tenuta a labbri atto ad essere accoppiato ad un albero rotante (non illustrato), ed a separare fra loro due camere (non illustrate) ospitanti rispettivi fluidi ed attraversate entrambe dall'albero rotante stesso.

Il complesso 1 comprende due anelli 2 di tenuta fra loro adiacenti, i quali sono geometricamente e dimensionalmente uguali l'uno all'altro e presentano rispettivi assi 3 fra loro coincidenti.

Ciascun anello 2 è realizzato separatamente dall'altro anello, preferibilmente per vulcanizzazione, e comprende una relativa porzione 4 intermedia a piastra delimitata da due superfici anulari frontali piane e fra loro parallele indicate con 5 e 6, ed una porzione 7 anulare esterna, la quale si estende a sbalzo dalla superficie 5 coassialmente all'asse 3 a partire da un bordo perimetrale esterno della relativa porzione 4 a piastra.

Ciascun anello 2 di tenuta comprende, inoltre, un labbro 8 anulare di tenuta conformato in modo noto, il quale si estende, coassialmente all'asse 3, a partire da un bordo perimetrale interno della relativa porzione 4 anulare dalla stessa parte della porzione 7 e completamente all'interno della porzione 7 stessa.

Ciascun labbro 8 presenta una relativa porzione anulare interna di tenuta, la quale è atta a cooperare, in uso, a strisciamento con una superficie laterale esterna dell'albero rotante (non illustrato), ed è forzata, sempre in uso, a contatto dell'albero (non illustrato) stesso dall'azione esercitata da una molla 9 anulare nota alloggiata all'interno di una sede circonferenziale ricavata sull'esterno del relativo labbro 8 ed aperta verso la porzione anulare 7.

Ciascun anello 2 di tenuta è realizzato in un materiale elastomerico noto qualsiasi, all'interno del quale è completamente annegata una armatura 10 di irrigidimento metallica. Nel particolare esempio descritto, l'armatura 10 comprende una porzione anulare 11 interna circondante il relativo labbro 8, una porzione 12 anulare esterna estendentesi all'interno di un tratto anulare periferico della relativa porzione 4 a piastra ed all'interno della relativa porzione anulare 7, ed una pluralità di porzioni 13 radiali, una sola delle quali è visibile nella figura 2, fra loro angolarmente equidistanziate ed integrali alle relative porzioni anulari 11 e 12.

Con riferimento alle figure 3 e 4, in ciascun anello 2 e nelle zone prive di armatura, la relativa porzione 4 a piastra comprende due recessi 14, i quali sono realizzati unicamente di materiale elastomerico, e si estendono in posizioni diametralmente opposte e nello spazio compreso tra il relativo labbro 8 di tenuta e la relativa porzione anulare 7 esterna. In particolare, ciascun recesso 14 comprende una relativa parete 15 di fondo piana e sostanzialmente parallela alla porzione 4 a piastra, è delimitato internamente da una superficie 16 sagomata, e definisce una rispettiva sede 17.

Sempre nelle zone di ciascun anello 2 prive di armatura, la relativa porzione 4 a piastra comprende, inoltre, due risalti 18 cavi, i quali sono anch'essi realizzati di materiale elastomerico, e si estendono da bande opposte della relativa porzione 4 a piastra rispetto ai recessi 14 a partire dalla superficie 6. I risalti 18 di ciascun anello 2 sono ricavati in posizioni intercalate ai relativi recessi 14, impegnano a scatto le sedi 17 dell'altro anello 2 e sono delimitati, frontalmente, da rispettive superfici 19 piane disposte a contatto delle pareti 15, e, lateralmente, da rispettive superfici 20 complementari alle superfici 16 (figura 4).

Quando i risalti 18 impegnano le relative sedi 17, gli anelli 2 sono ruotati l'uno rispetto all'altro attorno agli assi 3 di un angolo determinato pari all'angolo compreso tra un risalto 18 e la sede 17 adiacente al risalto 18 stesso che, nel caso particolare, è pari a sostanziali 90°.

I risalti 18 ed i recessi 14 definiscono un dispositivo 21 di collegamento rilasciabile a scatto (figura 3) degli anelli 2, e, contemporaneamente, parte di un dispositivo 22 di posizionamento relativo degli anelli 2 stessi fra loro. Il dispositivo 22 di posizionamento comprende, inoltre, per ciascun anello 2, una pluralità di distanziali 23 assiali, i quali sono realizzati di materiale elastomerico, e sono distribuiti sulla relativa superficie 6 e, preferibilmente, nelle zone della porzione 4 comprese tra i risalti 18 e le rispettive sedi 17 (figura 1). In particolare, in ciascun anello 2, i distanziali 23 sporgono dalla relativa superficie 6 dalla stessa parte dei relativi risalti 18, e presentano, ciascuno, una relativa superficie frontale 24 piana, la quale, quando i risalti 18 stessi impegnano le rispettive sedi 17, è disposta in battuta contro la superficie frontale 24 di un corrispondente distanziale 23 portato dall'altro 2 anello (figura 2).

Per evitare che durante il funzionamento si verifichi un disaccoppiamento improvviso dei due anelli 2, le superiici 24 frontali dei distanziali 23 vengono solidalmente collegate fra loro e, in particolare vengono saldate l'una all'altra, preferibilmente per covulcanizzazione .

Il trattamento di covulcanizzazione viene eseguito sottoponendo gli anelli 2, preventivamente formati separatamente l'uno dall'altro e portati in una condizione di stabilità e di perfetta manipolabilità, ad un processo di riscaldamento a tempo che permette di completare il processo di vulcanizzazione del materiale elastomerico e di creare legami tra le superfici 24 senza la necessità di esercitare azioni di forzamento delle superfici 24 stesse l'una contro l'altra.

Quando le superfici 24 frontali dei distanziali sono disposte a contatto l'una dell'altra, i labbri 8 definiscono fra loro una cavità anulare 25 che, in uso, è chiusa internamente dalla superficie esterna dell'albero rotante (non illustrato), mentre le porzioni 4 a piastra dei due anelli 2 definiscono fra loro un passaggio 26 (figure 2 e 3), il quale comunica, da una parte, con la cavità 25 e, dall'altra, con l'esterno, e definisce, sempre in uso, una via di fuga per l'eventuale fluido di trafilamento presente all'interno della cavità 25 stessa.

Da quanto precede appare evidente che il complesso 1 di tenuta descritto presenta i seguenti vantaggi.

Innanzitutto, pur presentando le stesse caratteristiche funzionali e, in particolare, la stessa efficienza e la stesa affidabilità degli anelli di tenuta a doppio labbro noti, il complesso 1 presenta, rispetto a tali anelli, il vantaggio di essere facilmente realizzabile e di non richiedere per tale realizzazione attrezzature particolari. Infatti, nel complesso 1 di tenuta, i due anelli 2 vengono realizzati separatamente l'uno dall'altro e solo successivamente vengono collegati fra loro, per cui vengono risolti tutti i problemi produttivi derivanti, negli anelli a doppio labbro noti, dalla presenza di sottosquadri.

Rispetto agli anelli a doppio labbro noti, il complesso 1 presenta, poi, l'ulteriore vantaggio di comprendere un passaggio 26 permanente di collegamento dello spazio interno ai due labbri 8 con l'esterno e, quindi, di presentare una via di fuga sempre aperta per l'eventuale fluido che, durante il funzionamento, può trafilare attraverso i labbri 8. Oltre alla via di fuga verso l'esterno, il passaggio 26 consente, poi, di porre in comunicazione permanente i lati "aria" dei labbri 8 con l'ambiente esterno e questo, come è noto, migliora sensibilmente il comportamento dei labbri 8 stessi e, in particolare, consente un funzionamento efficace dei dispositivi idrodinamici (non illustrati) eventualmente presenti sui labbri 8.

Il complesso 1 consente poi, rispetto alle soluzioni comprendenti due anelli di tenuta distinti, di ridurre sensibilmente i tempi di montaggio e di ovviare a tutti i problemi legati ad eventuali errori di posizionamento dei singoli anelli di tenuta stessi. In particolare, la presenza dei risalti 18 e delle sedi 17 consente, innanzitutto, di portare gli assi 3 dei due anelli 2 a coincidere perfettamente fra loro, mentre la presenza dei distanziali 23 consente di disporre gli anelli 2 stessi e, quindi, i labbri 8 ad una distanza determinata l'uno dall'altro.

La presenza, poi, del dispositivo 21 di collegamento a scatto consente di collegare facilmente fra loro gli anelli 2 e di mantenerli in una posizione determinata di riferimento almeno fino a quando vengono sottoposti al trattamento finale di covulcanizzazione, mediante il quale gli anelli 2 stessi vengono saldati fra loro e bloccati l'uno rispetto all'altro in una posizione relativa determinata ed invariante.

La saldatura dei due anelli 2 consente, poi, di evitare l'uso di materiali collanti, ed assicura l'invarianza del collegamento in qualsiasi condizione funzionale.

Infine, l'utilizzo di due anelli di tenuta perfettamente uguali fra loro e, quindi, realizzabili mediante un unico stampo di formatura, e le semplici operazioni necessarie per accoppiare gli anelli 2 stessi l'uno all'altro consentono, rispetto alle soluzioni note, di ridurre eensibilmente i costi realizzativi.

Ancora, l'uguaglianza degli anelli 2 e la particolare modalità di collegamento degli anelli 2 stessi fra loro consentono di realizzare un complesso di tenuta sostanzialmente simmetrico, e questo agevola ulteriormente le operazioni di montaggio in quanto il complesso 1 può essere montato liberamente senza alcun vincolo di orientamento e senza controlli circa il senso di rotazione dell'albero (non illustrato).

In ultimo, la presenza di aperture ricavate attraverso l'armatura metallica rende possibile l'utilizzo di attrezzi estrattori, i cui organi di presa possono impegnare positivamente le aperture stesse.

Da quanto precede appare evidente che al complesso 1 di tenuta possono essere apportate . modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione.

In particolare, i due anelli 2 possono presentare geometrie diverse da quelle descritte, possono essere realizzati con materiali diversi da quelli descritti, e comprendere, ad esempio, armature non metalliche parzialmente o totalmente annegate nel materiale elastomerico, e labbri di tenuta conformati in modo diverso da quello descritto per aumentare, ad esempio la tenuta

Inoltre i dispositivi 22 di posizionamento relativo dei due anelli 2 possono essere sostituiti con dispositivi diversi, e gli anelli 2 stessi possono essere collegati fra loro semplicemente a scatto o, alternativamente, solo mediante saldatura o, ancora, inediante interposizione di materiali diversi presentanti proprietà collanti e comunque tali da assicurare in qualsiasi condizione funzionale la costanza del collegamento tra gli anelli 2.

Claims (1)

1. R IV E N D I C A Z I O N I 1.- Complesso (1) di tenuta a labbri atto ad essere interposto tra due cavità ospitanti fluidi diversi e comprendente due anelli (2) di tenuta provvisti di rispettivi labbri (8) anulari, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di posizionamento relativo (21, 22) interposti tra i detti anelli (2) di tenuta per disporre gli anelli (2) di tenuta stessi in posizioni relative fisse, e mezzi di collegamento (21) per collegare fra loro i detti anelli (2) di tenuta. 2.- Complesso secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di posizionamento relativo (21, 22) comprendono mezzi di centraggio (21) per disporre i detti labbri (8) in posizione coassiale ad un asse (3) comune, e. mezzi distanziatori (22) per mantenere i detti anelli (8) ad una distanza determinata l'uno dall'altro lungo l'asse comune (3) stesso . 3.- Complesso secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi distanziatori comprendono, per ciascun detto anello di tenuta, una pluralità di distanziali (23); ciascun distanziale (23) di uno dei detti anelli (2) di tenuta essendo disposto in battuta contro un corrispondente distanziale (23) dell'altro degli anelli (2) di tenuta stessi. 4.- Complesso secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che i detti anelli (2) sono collegati l'uno all'altro in posizioni ruotate l'una rispetto all’altra attorno al detto asse comune (3). 5.- Complesso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti anelli (2) di tenuta sono fra loro uguali. 6.- Complesso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti labbri (8) anulari definiscono fra loro una cavità anulare (25), e dal fatto di comprendere un passaggio (26) di collegamento della detta cavità anulare (25) con l'esterno. 7.- Complesso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di collegamento (21) comprendono mezzi di collegamento a scatto. 8.- Complesso secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto i detti mezzi di collegamento (21) comprendono, per ciascun detto anello (2) di tenuta, almeno una coppia di sedi (17) di ritenzione ed almeno una coppia di risalti (18); i risalti (18) di uno degli anelli (2) di tenuta impegnando a scatto una relativa sede (17) di ritenzione ricavata sull'altro degli anelli (2) stessi. 9.- Complesso secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che in ciascun detto anello (2) di tenuta i risalti (18) e le sedi (17) sono fra loro intercalati . 10.- Complesso secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che ciascun detto anello (2) di tenuta comprende una armatura (10) di rinforzo; le dette sedi (17) ed i detti risalti (18) essendo ricavati su rispettive porzioni dei relativi anelli (2) prive della detta armatura (10) di rinforzo. 11.- Complesso secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di collegamento (21) comprendono, inoltre, almeno una saldatura per collegare stabilmente i detti anelli (2) di tenuta l'uno all'altro. 12.- Complesso di tenuta a labbri, sostanzialmente come descritto con riferimento alle figure annesse.