NO172148B - Tetningsring for radialaksel - Google Patents

Abstract

Radialaksel-tetningsring, bestående av en støttering (1) og en væsketett og dreiesikker derpå anbrakt, i alt vesentlig i aksiell retning fremspringende leppering (2), som består av elastisk materiale og som berører akselen med en elastisk påpresset tetningsflate (4) idet tetnings flaten på den side som vender mot det rom som skal avtettes er avbrutt av jevnt på omkretsen fordelte, kun i retning av det avtettede rom åpne smøremiddel-lommer (6), og idet smøremiddellommene er begrenset i radiell retning av bunnflater og i omkretsretning av fangflater, hvilke inneslutter en spiss vinkel med overflaten og akselens rotasjonsakse, idet bunnflaten og fangflatene for hver smøremiddel-lomme er utformet til jevnt å gå over i hverandre, og hvor de således dannede grunnflater oppviser >i retning av det avtettede rom en tiltakende avstand fra akselen.

Description

Oppfinnelsen vedrører en tetningsring for radialaksel, bestående av en støttering og en væsketett og dreiesikkert deri anbrakt, i alt vesentlig i aksiell retning fremspringende leppering, hvilken består av elastisk materiale og som berører akselen med en elastisk påpresset tetningsflate, idet tetningsflaten på den side som vender mot det avtettede rom er avbrutt av jevnt på omkretsen fordelte, kun i retning av det avtettede rom åpne smøremiddellommer, og idet smøre-middellommene er begrenset i radiell retning ved bunnflater av lepperingen og i omkretsretning av fangflater av smøre-middellommene, som danner en spiss vinkel med akselens overflate og rotasjonsakse.

Europeisk patentpublikasjon 33.963 vedrører en tetningsring for radialaksel av nevnte type. Bunnflatene har her en uforanderlig avstand fra akselen som skal avtettes og er avgrenset på en skarpkantet måte overfor fangflaten. Sistnevnte danner overflaten av innbyrdes parallelt for-løpende fangribber og er tilordnet overflaten av den avtettede akselen i alle delområder med den samme helning. Deres hydrodynamiske virksomhet er ved denne utformning avhengig av overholdelsen av en bestemt dreieretning for den avtettede akselen samt avhengig av en helt bestemt dreiehastighet. Avviket fører derfor i hvert tilfelle til en innskrenkning av avtetningsresultatet, eksempelvis til økt slitasje og/eller økt lekkasje.

Tysk patent 3.246.152 vedrører en annen kjent fremgangsmåte til fremstilling av en radialaksel-tetningsring. Som leppering anvendes i dette tilfellet en slangeformet hylse, som blir avdelt fra en tidligere produsert og ferdig vulkanisert slange og blir for frembringelse av en flens ved den fremre enden påskjøvet med dette området på et emne som kontinuerlig utvider seg i diameter. Fastleggingen skjer deretter i flensområdet, hvilket er mulig på kortest mulig tid i forbindelse med en omfattende automatiserbar fremgangsmåte. Vanskeligheter er imidlertid knyttet til anbring-eisen av hydrodynamisk virkende tilbakeføringselementer for tetningsleppens innside.

Det er kjent å tilveiebringe tilsvarende tilbakeførings-elementer ved innsliping eller innpressing på omkretsen av fordelte fordypninger i tetningsleppen og dermed under anvendelse av en mekanisk bearbeiding av overflaten. Dette er imidlertid ikke bare uhyre kostnadsomfattende, men i tillegg problematisk ettersom allerede de aller minste avvik i formen eller utformingen av de enkelte tilbakeførings-elementene fra de foreskrevne verdier til et tydelig endret og for det meste dårligere avtetningsresultat. Det er derfor et ytterligere formål ved den foreliggende oppfinnelse å videreutvikle den tidligere kjente fremgangsmåte ifølge tysk patent 3.246.152, slik at hydrodynamisk virkende tilbake-føringselementer på innsiden av tetningsleppen kan oppnås ved unngåelse av de beskrevne ulemper.

Oppfinnelsen legger den oppgave til grunn å utvikle en tetningsring for radialaksel av den innledningsvis nevnte type på en slik måte at det gis et forbedret avtetningsresultat uavhengig av dreieretningen og hastigheten for den avtettede akselen.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved en tetningsring av den innledningsvis nevnte type, som ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at bunnflaten og fangflaten for hver smøremiddellomme er utformet til å gå over i hverandre, slik at de derved danner grunnflater som oppviser en i retning av det avtettede rom tiltakende avstand fra akselen,

at grunnflaten ved kanten av hvert smøremiddelrom jevnt går over i den tilgrensende tetningsflate, og

at de i omkretsretning naboliggende smøremiddellommer er utformet til å gå over i hverandre på jevn måte.

Ifølge en ytterligere utførelsesform av tetningsringen, der den elastiske lepperingen har en innerdiameter som er større enn diameteren for akselen som skal avtettes, og der lepperingen er forsynt med en utadragende tetningsleppe for montering på støtteringen, vil lepperingen få en profil, før eller under dens fastgjøring til støtteringen, ved at lepperingen dreies om sitt tyngdepunkt slik at lepperingens innerdiameter blir mindre enn diameteren av akselen som skal avtettes, og slik at lepperingens innerdiameter i bruksferdig tilstand og under radiell forspenning på tettende måte omkretsmessig berører akselen som skal avtettes.

Derved blir det en stukning av tetningsleppen i omkretsretningen, hvilket med tiltakende avstand fra lepperingen har tilfølge en utpreget i utseende opptreden bølging. Tetningsleppen av den ferdigmonterte radialaksel-tetningsringen anligger som følge herav gjennomgående kun i området som vender mot lepperingen på hele akselens omkrets, idet den således dannede berøringssone mellom de ved bølgingen dannede smøremiddellommer oppviser fingerartede forlengelser, som springer frem i retning av det avtettede rommet.

Fordelingen av forlengelsene er fullstendig uliknet på omkretsen, hvorved det som fremtredende fordel er at den molekylære orientering av det polymere materialet som danner tetningsleppen oppviser et på retningen av lepperingens overflate parallelt forløp og dermed følger retningen av bølgingen. Slitasjeforholdet er i alle delområder fullstendig utliknet og begunstiger oppnåelsen av en særlig god lang levetid.

Tetningsleppens profil bør for oppnåelse av bølgingen utformes lengst mulig og hensiktsmessig ha en lengde som overstiger minst 2Vt ganger den største tykkelsen. Større forhold er mulige, men har imidlertid for det meste som følge at det blir for store gjensidige avstander mellom de enkelte bølginger, hvilket kan føre til utettheter. Særlig i tilfeller hvor inner- og yttersiden av tetningsleppen har et parallelt forløp, fremtrer denne ulempe ofte på forstyrrende måte. En tilspissing av profilen i retning av det avtettende rommet er likeledes mulig og gir en særlig liten gjensidig avstand mellom de i omkretsretningen ved siden av hverandre beliggende bølginger. Den samtidig fremkommende mekanisk svekning av tetningsleppen må tas i betraktning ved den konkrete utforming og utelukker at bestemte grenseverdier kan underskrides. Disse må fremskaffes i enkelttilfellene.

Tetningsleppen danner hensiktsmessig en enhetlig bestanddel av lepperingen, hvorved det kun må overveies for dennes fremstilling materialer med en god elastisitet. Det fore-trekkes å anvende gummielastiske materialer. Etter passende overprøvning kan imidlertid også PTFE og polyamid bli trukket inn i overveiningene.

Det er videre hensiktsmessig at lepperingen ligger an mot radialakselen med en avrundet del.

Dessuten vil fangflåtene strekker seg, sett i akselens aksielle retning helt ut til den ende av leppen som vender mot det avtettede rom.

Smøremiddellommene vil således på den side som ligger ovenfor akselen være begrenset av en kontinuerlig bølget flate eller "grunnflate". Denne er i sin form i alt vesentlig tilnærmet snittet av en sylinder- eller kjegleflate, idet den til-hørende radius for bølgingen i hvert delområde er mindre enn den for den avtettede akselen.

Ved at smøremiddellommene er åpnet symmetrisk tiltakende i retning av det avtettede rom, vil det uavhengig av dreieretningen for den avtettede aksel kun oppstår en variasjon av det smøremiddelvolum som befinner seg i smøremiddellommene i avhengighet av akselens dreiehastighet. Denne variasjon betyr at det i smøremiddellommene ved lavere dreiehastighet for den avtettede akselen befinner et større smøremiddelvolum enn ved høyere dreiehastighet. Den hydrodynamisk virksomme overflate av det smøremiddelholdige volum blir derved større og klarer likeledes på pålitelig måte å garantere en god smøring av tetningsflaten som ved det ved høyere dreietall reduserte, men dog under høyere trykk stående smøremiddelvolum.

Ved at runnflaten av smøremiddellommene går jevnt over i den tilgrensende tetningsflate, blir en strømningsnedbrytning under normale driftsbetingelser derved hindret og bidrar vesentlig til oppnåelsen av et godt avtetningsresultat.

Ved å la smøremiddellommene gå jevnt over i hverandre, tillates at de under driftsbetingelser i smøremiddellommene gitte, hydrodynamisk-virkende krefter kan fordeles særdeles jevnt på omkretsen. Oppnåelsen av et slitasjefritt avtetningsresultat blir herved begunstiget.

Den ifølge oppfinnelsen foreslåtte radialaksel-tetningsring muliggjør at høyere trykk nesten slitasjefritt kan avtettes og i stor utstrekning uavhengig av dreieretning og hastighet for den avtettede akselen. Oppfinnelsen er derfor særlig særdeles egnet for problemtilfeller.

Lepperingen, ifølge oppfinnelsen lar seg fremstille under anvendelsen av i og for seg kjent press-/eller sprøyte-støpnings-fremgangsmåte i gitt tilfelle i ferdig form og lar seg i samme arbeidsforløp forbinde enhetlig med en i formverktøyet innlagt forsterkningsring. Dermed vil for det meste vulkaniserbare materialer være anvendbare for dens fremstilling, hvilke under pressforløpet likeledes blir utvulkanisert. Den herfor nødvendige tid kan imidlertid være betydelig og innskrenker den forretningsmessige gjennom-førbarhet av fremgangsmåten.

Både lepperingen med den ringformede i og for seg lukkede tetningsleppen samt også støtteringen kan bestå av enkelt-deler, hvilke i og for seg er frembrakt i en rotasjons-symmetrisk utforming. Fremstillingen av både støtteringen og også lepperingen blir derved sterkt forenklet og sikrer på hele omkretsen en størst mulig kontinuitet for dimensjoner og elastisitet.

Tetningsleppen danner før sammenføyningen av begge delene et sideveis og/eller utadrettet, omløpende fremspring av lepperingen. Den er av relativt slank profil og oppviser en innerdiameter som er større enn ytterdiameteren for akselen som skal avtettes.

Gjenstanden ifølge foreliggende oppfinnelse blir i det etterfølgende nærmere belyst i tilknytning til den vedlagte tegning. Figur 1 viser en radialaksel-tetningsring ifølge oppfinnelsen, i delvis snittriss. Figur 2 viser radialaksel-tetningsringen ifølge figur 1

i delsnitt sett forfra.

Den viste radialaksel-tetningsring omfatter støtteringen 1 av en dyptrukket stålplate, hvis profil oppviser en i radial retning innoverragende gren. På denne er anbrakt en fremspringende leppering 2 av gummielastisk materiale, i alt vesentlig aksialt i retning av det avtettede rom. Denne skaper en tetningsflaten 4, hvilken ved akselstillstand blir, under virkning av ringspiralfjæren 3 elastisk presset an mot overflaten av akselen 5 som skal avtettes. Tetningsflaten oppviser åpne smøremiddellommer 6 som er jevnt- fordelt på omkretsen, kun i retning av det avtettede rom, hvilke smøremiddellommer er begrenset i retningen av det omgivende området av lepperingen ved en enkelt i og for seg bølget grunnflate. Smøremiddellommene har i retning av det avtettede rom et symmetrisk på rotasjonsaksen økt tverrsnitt, og de deler av grunnflatene som begrenser smøremiddellommene i omkretsretning er i motsatt retning til det midlere området bølget, hvorved grunnflatene i denne retning går jevnt over i tetningsflaten. Bølgningsradiusen i begge delområder er omtrentlig identisk og den gjensidige avstanden for naboliggende smøremiddellommer er således dimensjonert, at det også mellom disse ikke blir noe nevneverdig avbrudd i bølgnings-forløpet. Til funksjon må følgende utføres: Ved lavere dreietall for den akselen som skal avtettes blir smøremiddellommene fylt i en høy grad med avtettende medium, eksempelvis smøreolje. Dette medium går under virkningen av kapillærkrefter helt inn i det smaleste området mellom den egentlige tetningsflaten og overflaten av den avtettede akselen, og dermed i et område, i hvilket grunnflaten for lepperingen 2 og overflaten av den avtettede akselen danner en vinkel av minimal størrelse. Allerede en dreining av akselen med minimal relativ hastighet fører herved til oppbygning av større, radielt utoverrettede krefter, hvilke har til følge en hevning av tetningflaten fra akselens overflate. Slitasje blir herved hindret. Derved kan en lekkasje ikke opptre, idet det nevnte området med rotasjonsaksen og retningen av det avtettede rom danner en spiss vinkel. En med tiltakende dreiehastighet for den avtettede aksel tiltakende tilbakeføring av i smøremiddellommene inntrengende smørestoff i det avtettede rom blir herved følgen. Dette fører til en tiltakende reduksjon av det i smøremiddellommene eksisterende smørstoffvolum, hvorved resultatet blir en kompensering av de økende spesifikke krefter. Den allerede ved liten relativ hastighet for akselen gitte avstand mellom tetningsflaten og dens overflate blir derved også ved høyt akseldreietall oppnådd. Slitasje eller en utetthet kan derfor ikke forventes hverken ved et lavt eller ved et høyt akseldreietall.

Claims (4)

1. Tetningsring for radialaksel (5), bestående av en støttering (1) og en væsketett og dreiesikkert deri anbrakt, i alt vesentlig i aksiell retning fremspringende leppering (2), hvilken består av elastisk materiale og som berører akselen (5) med en elastisk påpresset tetningsflate (4), idet tetningsf laten på den side som vender mot det avtettede rom er avbrutt av jevnt på omkretsen fordelte, kun i retning av det avtettede rom åpne smøremiddellommer (6), og idet smøre-middellommene (6) er begrenset i radiell retning ved bunnflater (6a) av lepperingen (2) og i omkretsretning av fangflater (6b) av smøremiddellommene, som danner en spiss vinkel med akselens (5) overflate og rotasjonsakse, karakterisert ved at bunnflaten (6a) og fangflaten (6b) for hver smøremiddellomme (6) er utformet til å gå over i hverandre, slik at de derved danner grunnflater (6a, 6b) som oppviser en i retning av det avtettede rom tiltakende avstand fra akselen (5), at grunnflaten (6a) ved kanten av hvert smøremiddelrom (6) jevnt går over i den tilgrensende tetningsflate (4), og at de i omkretsretning naboliggende smøremiddellommer (6) er utformet til å gå over i hverandre på jevn måte.

2. Tetningsring som angitt i krav 1, der den elastiske lepperingen (2) har en innerdiameter som er større enn diameteren for akselen som skal avtettes, og der lepperingen er forsynt med en utadragende tetningsleppe (2c) for montering på støtteringen (1), karakterisert ved at lepperingen får en profil, før eller under dens fastgjøring til støtteringen (1), ved at lepperingen dreies om sitt tyngdepunkt slik at lepperingens innerdiameter (2) deretter er mindre enn diameteren av akselen (5) som skal avtettes, og slik at lepperingens (2) innerdiameter i bruksferdig tilstand og under radiell forspenning på tettende måte omkretsmessig berører akselen som skal avtettes.

3. Tetningsring som angitt i krav 1, karakterisert ved at lepperingen (2) ligger an (4) mot radialakselen (5) med en avrundet del.

4 . Tetningsring som angitt i krav 1, karakterisert ved at f angf låtene (6b) strekker seg, sett i akselens aksielle retning helt ut til den ende av leppen som vender mot det avtettede rom.