PL200096B1 - Uszczelnienie podstawowe drągów lub tłoków - Google Patents

Abstract

Uszczelnienie podstawowe dr agów lub t lo- ków, obejmuj ace uszczelnienie podstawowe zwrócone do przestrzeni uszczelnianej i odwró- cone od niej uszczelnienie pomocnicze, w któ- rym uszczelnienie podstawowe jest w lo zone w rowek elementu mocuj acego, charakteryzuje sie tym, ze pier scie n (8) z kraw edzi a uszczelnia- j ac a mi edzy kraw edzi a uszczelniaj ac a (9) i po- wierzchni a odgraniczaj ac a (14), zwrócon a do pierwszej powierzchni bocznej (7) ma zasadni- czo zarys prostok atny, a powierzchnia (15), od- graniczaj aca kraw ed z uszczelniaj ac a (9) po odwróconej od ci snienia stronie w stanie odci a- zonym uszczelnienia (2), tworzy z osi a uszczel- nienia (6) k at nie wi ekszy ni z 8°, przy czym przez pier scie n (8) z kraw edzi a uszczelniaj ac a przechodzi na wylot co najmniej jeden otwór odci azaj acy (16), który jest umieszczony mi e- dzy kraw edzi a uszczelniaj ac a (9) i powierzchni a zewn etrzn a pier scienia (8) i ma wylot na po- wierzchni odgraniczaj acej (14). PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie podstawowe drągów lub tłoków.

W celu uszczelnienia drągów lub tłoków ruchomych w kierunku osiowym stosowane są układy uszczelniające służące do uszczelnienia strony wysokiego ciśnienia w stosunku do strony niskiego ciśnienia. W tych uszczelnieniach często są stosowane pierścienie z krawędzią uszczelniającą wykonaną z odkształcalnego i sprężystego tworzywa sztucznego na bazie policzterofluoroetylenu (PTFE) lub z twardego tworzywa termoplastycznego, które na swojej wewnętrznej powierzchni obwodowej mają jedną lub kilka krawędzi uszczelniających. Pierścienie z krawędzią uszczelniającą od swej strony zewnętrznej są dodatkowo dociskane i uszczelniane w kierunku promieniowym za pomocą pierścienia kształtowego z miękkiego tworzywa elastomerowego. Pierścień z krawędzią uszczelniającą i pierścień kształtowy są osadzone w rowku obudowy. W razie umieszczenia na drągu kilku uszczelnień jedno za drugim, w przypadku ruchu postępowego dwóch części maszyny mogą powstać przeciwne do siebie warunki ciśnienia, przy których spadek ciśnienia zmienia swój kierunek na przeciwny, to znaczy strona niskiego ciśnienia staje się stroną wysokiego ciśnienia a strona wysokiego ciśnienia staje się stroną niskiego ciśnienia. Wskutek tego mogą wystąpić niedopuszczalne odkształcenia pierścienia z krawędziami uszczelniającymi, co powoduje przecieki lub przedwczesną awarię układu uszczelniającego. Zmiana kierunku ciśnienia na przeciwny zdarza się w szczególności wtedy, gdy spadek ciśnienia ma miejsce po stronie wysokiego ciśnienia i wzrost ciśnienia w przestrzeni uszczelniającej między uszczelnieniem podstawowym i uszczelnieniem pomocniczym utrzymuje się na pewnym wysokim poziomie lub tylko z dużym opóźnieniem czasowym spada do poziomu ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia. Ciśnienie w przestrzeni uszczelniającej może być przy tym zdecydowanie wyższe niż największe ciśnienie robocze. Poza „wzrostem siły tarcia w całym układzie uszczelniającym, może w tych warunkach pierścień z krawędzią uszczelniającą uszczelnienia podstawowego wykrzywić się. W wyniku odkształcenia plastycznego i zużycia początkowy nacisk stykowy krawędzi uszczelniającej ulega zakłóceniu do tego stopnia, że nie występuje już dostateczne działanie uszczelniające.

Z niemieckiego opisu patentowego nr DE 196 54 357 A1 znany jest układ uszczelniający, w którym na powierzchni przylegania pierścienia uszczelniającego znajduje się co najmniej jeden kanał łączący, za pomocą którego strona wysokiego ciśnienia może łączyć się ze stroną niskiego ciśnienia. Pierścień zaciskowy i pierścień uszczelniający z kanałem łączącym są usytuowane względem siebie w ten sposób, że strona wysokiego ciśnienia jest zamknięta w stosunku do strony niskiego ciśnienia za pomocą pierścienia zaciskowego, a w przypadku odwrócenia stanu ciśnień kanał łączący zostaje odsłonięty. Ze wspomnianego powodu pierścień zaciskowy działa jak zawór zwrotny.

Inne rozwiązanie problemu wynika z niemieckiego opisu patentowego nr DE 36 20 539 A1. Tam również jest używany pierścień uszczelniający ze sprężystego tworzywa sztucznego i pierścień dociskowy. Pierścień uszczelniający na swojej powierzchni wewnętrznej, zwróconej do drąga, ma dwie krawędzie uszczelniające w kształcie pierścienia przesunięte względem siebie w kierunku osiowym i co najmniej jeden kanał wychodzący od powierzchni wewnętrznej między krawędziami uszczelniającymi i mający wylot na powierzchni zewnętrznej pierścienia uszczelniającego. Otwór kanału jest zasłonięty przez pierścień dociskowy. W ten sposób powstaje pewnego rodzaju zawór i gdy tylko ciśnienie wewnętrzne między krawędziami uszczelniającymi przekroczy wartość docisku z jakim pierścień dociskowy przylega do wylotu kanału, pierścień dociskowy odrywa się od otworu i ciecz może znowu popłynąć z powrotem przez kanał do przestrzeni, która ma być uszczelniona. W tym rozwiązaniu przestrzeń utworzona przez dwie krawędzie uszczelniające uszczelnienia jest przewietrzana.

Celem wynalazku jest dostarczenie układu uszczelniającego, który będzie miał prostą konstrukcję i będzie przeciwdziałał wzrostowi ciśnienia w przestrzeni uszczelniającej między dwoma pojedynczymi uszczelnieniami. Przy spadku ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia wzrost ciśnienia w przestrzeni uszczelniającej nie powinien być utrzymany na wyższym poziomie względnie spadek ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia może następować z dużym opóźnieniem czasowym. Jednocześnie przy ponownym wzroście ciśnienia po stronie wysokiego ciśnienia nie powinien nastąpić lub może nastąpić jedynie nieznaczny wzrost ciśnienia w przestrzeni między uszczelnieniami.

Uszczelnienie podstawowe drągów lub tłoków obejmujące uszczelnienie podstawowe zwrócone do przestrzeni uszczelnianej i odwrócone od niej uszczelnienie pomocnicze, w którym uszczelnienie podstawowe jest włożone w rowek elementu mocującego otwarty w kierunku przesuwnej względem niego części maszyny, który na stronie odwróconej od przestrzeni uszczelnianej jest odgraniczony przez pierwszą powierzchnię boczną rozciągającą się zasadniczo prostopadle do osi uszczelnienia,

PL 200 096 B1 i zawiera pierścień z krawędzią uszczelniającą z twardego i odkształcalnego tworzywa sztucznego, który posiada krawędź uszczelniającą przylegającą do części maszyny i jest dociskany do części maszyny krawędzią uszczelniającą przez pierścień kształtowy z tworzywa elastomerowego, który jest oparty na powierzchni dna rowka i swoją powierzchnią wewnętrzną przylega do pierścienia z krawędzią uszczelniającą, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierścień z krawędzią uszczelniającą między krawędzią uszczelniającą i powierzchnią odgraniczającą zwróconą do powierzchni bocznej ma zarys zasadniczo prostokątny, a powierzchnia odgraniczająca krawędź uszczelniającą po stronie odwróconej od ciśnienia w stanie odciążonym uszczelnienia tworzy z osią uszczelnienia kąt nie większy niż 8°, przy czym przez pierścień z krawędzią uszczelniającą przechodzi na wylot co najmniej jeden otwór odciążający, który jest umieszczony między krawędzią uszczelniającą od strony wysokiego ciśnienia i powierzchnią zewnętrzną pierścienia z krawędzią uszczelniającą i ma wylot na powierzchni odgraniczającej od strony niskiego ciśnienia.

Korzystnie, otwór odciążający ma przekrój od 0,19 do 3,1 mm².

Korzystnie, pierścień z krawędzią uszczelniającą ma po stronie krawędzi uszczelniającej zwróconej do przestrzeni uszczelnianej obwodowe wybrzuszenie podpierające, a przestrzeń między krawędzią uszczelniającą i wybrzuszeniem podpierającym jest przewietrzana przez co najmniej jeden rowek osiowy w wybrzuszeniu podpierającym.

Korzystnie, wybrzuszenie podpierające przy jego wytwarzaniu ma średnicę nominalną, która w przybliżeniu jest równa średnicy nominalnej krawędzi uszczelniającej.

Korzystnie, pierścień z krawędzią uszczelniającą za pomocą występu zaczepia od tyłu o pierścień kształtowy od strony odwróconej od przestrzeni uszczelnianej.

Korzystnie, pierścień kształtowy jest za pomocą wybrzuszenia bocznego oparty na powierzchni bocznej rowka zwróconej do przestrzeni uszczelnianej.

Uszczelnienie według wynalazku ma szeroki zakres zastosowań, ponieważ może ono być stosowane niezależnie od ukształtowania uszczelnienia pomocniczego. Produkcja jego jest łatwa i jest ono skuteczne przy najmniejszych różnicach ciśnień. Gdy tylko wystąpi odwrócona relacja ciśnień, wylot otworu odciążającego zostaje odsłonięty i ciecz może płynąć z powrotem w przeciwnym kierunku.

W celu uzyskania wysokiej niezawodności funkcjonowania możliwe jest zaopatrzenie pierścienia z krawędzią uszczelniającą od strony krawędzi uszczelniającej zwróconej do przestrzeni uszczelnianej w obwodowe wybrzuszenie podpierające i przewietrzanie przestrzeni między krawędzią uszczelniającą i wybrzuszeniem podpierającym za pomocą co najmniej jednego rowka osiowego w wybrzuszeniu podpierającym. Podczas wytwarzania wybrzuszenie podpierające jest wykonywane w ten sposób, że jego średnica nominalna zasadniczo odpowiada średnicy nominalnej krawędzi uszczelniającej.

W celu uzyskania wzajemnego ustawienia osiowego pierścienia z krawędzią uszczelniającą i pierścienia kształtowego, pierścień z krawędzią uszczelniającą od strony odwróconej od przestrzeni uszczelnianej może chwytać od tyłu pierścień kształtowy za pomocą pierwszego występu. A ponadto pierścień dociskowy może być podparty za pomocą wybrzuszenia bocznego na powierzchni bocznej rowka zwróconej do przestrzeni uszczelnianej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uszczelnienie drągów z kilkoma elementami uszczelniającymi w przekroju, fig. 2 - uszczelnienie podstawowe według fig. 1 w powiększeniu, a fig. 3 - inne wykonanie uszczelnienia podstawowego w przekroju.

Na fig. 1 jest przedstawiony w przekroju element mocujący 5, na przykład ścianka obudowy, przez którą przechodzi część 11 maszyny. Po prawej stronie elementu mocującego 5 znajduje się przestrzeń uszczelniana 1. Układ uszczelniający może składać się z różnych części. Zawiera on przy tym uszczelnienie podstawowe 2 zwrócone do przestrzeni uszczelnianej 1 i odwrócone od niej uszczelnienie pomocnicze 3. W omawianym przykładzie uszczelnienie pomocnicze 3 ma postać wargowego samouszczelniającego pierścienia z wargą 21. W wielu przypadkach dodatkowo jest osadzony zgarniacz podwójnego działania 22. Składa się on z pierścienia uszczelniającego 23, który jest utrzymywany za pomocą dwóch pierścieni zaciskowych 24 i 25 i dociskany do części 11 maszyny. Dla części 11 maszyny jest przeznaczony pierścień prowadzący 26 z odpowiedniego materiału. Uszczelnienie podstawowe 2 jest włożone w rowek 4 znajdujący się w elemencie mocującym 5. W szczególności powierzchnia boczna 7 rowka rozciąga się w zasadzie prostopadle do osi 6 uszczelnienia.

Uszczelnienie pomocnicze 2 składa się z pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą, który jest wykonany z twardego i odkształcalnego tworzywa sztucznego, korzystnie z PTFE, i który ma krawędź

PL 200 096 B1 uszczelniającą 9 przylegającą do części 11 maszyny. Pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą jest dociśnięty do części 11 maszyny za pomocą pierścienia kształtowego 10 z tworzywa elastomerowego.

Pierścień kształtowy 10 opiera się na powierzchni 12 dna rowka 4. Pierścień kształtowy 10 swoją powierzchnią wewnętrzną 13 przylega do pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą. Powierzchnia odgraniczająca 14 pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą przylega do pierwszej powierzchni bocznej 7 rowka 4 i zasadniczo ma zarys prostokątny. Powierzchnia 15 pierścienia 8, stanowiącego pierścień zgarniający, znajdująca się między krawędzią uszczelniającą 9 i powierzchnią odgraniczającą 14 jest nieznacznie nachylona i w stanie odciążonym uszczelnienia 2 tworzy z powierzchnią uszczelniającą 20 względnie z osią 6 uszczelnienia kąt β nie większy niż 8°. Pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą ma jeden lub kilka rozmieszczonych na jego obwodzie otworów odciążających 16, które są umieszczone między krawędzią uszczelniającą 9 i powierzchnią zewnętrzną 13 pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą i mają wylot na powierzchni odgraniczającej 14.

W przypadku występowania nadciśnienia w przestrzeni uszczelnianej 1 pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą przylega swoją krawędzią uszczelniającą 9 do części 11 maszyny i swoją powierzchnią odgraniczającą 14 do powierzchni bocznej 7 rowka 4. Gdy tylko w przestrzeni wewnętrznej 27 między uszczelnieniem głównym 2 i uszczelnieniem pomocniczym 3 powstanie nadciśnienie przewyższające ciśnienie w przestrzeni uszczelnianej, ciecz robocza może dostać się między powierzchnię boczną 7 rowka 4 i powierzchnię odgraniczającą 14 pierścienia zgarniającego 8 i stamtąd jest kierowana przez otwory odciążające 16 do przestrzeni uszczelnianej 1.

Na fig. 2 jest przedstawione w powiększeniu uszczelnienie podstawowe 2. W rowek 4 jest włożony pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą i pierścień kształtowy 10. Pierścień 8 jest zaopatrzony w krawędź uszczelniającą 9 przylegającą do części 11 maszyny. Pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą za pomocą powierzchni pierścieniowej 29 powierzchni odgraniczającej 14 przylega do powierzchni bocznej 7 rowka 4 odwróconej od przestrzeni uszczelnianej 1. Otwory odciążające 16 są umieszczone w ten sposób, że mogą one tworzyć połączenie od przestrzeni uszczelnianej 1, do przestrzeni 27 znajdującej się między uszczelnieniem podstawowym 2 i uszczelnieniem pomocniczym 3. Położenie otworów odciążających 16 wewnątrz pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą może być tutaj dowolne. Dla działania pierścienia uszczelniającego ma znaczenie to, że przy różnicy ciśnień między przestrzenią uszczelniania i przestrzenią 27 powierzchnia odgraniczająca 14 przylega wylotem otworu odciążającego 16 do powierzchni bocznej 7 rowka 4, tak że wylot 30 jest zamknięty. Po to pierścień z krawędzią uszczelniającą 8 jest dociśnięty do powierzchni bocznej 7. Gdy tylko ciśnienie w przestrzeni 27 przewyższa ciśnienie w przestrzeni uszczelnianej 1, z jakichkolwiek powodów, pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą jest dociskany nieznacznie w kierunku przestrzeni uszczelnianej 1 i ciecz z przestrzeni 27 między szczeliną powstającą między powierzchnią pierścieniową 29 i powierzchnią boczną 7 może dostać się do wylotów 30 otworów odciążających 16 i tym samym przez otwory odciążające 16 do przestrzeni uszczelnianej 1, dopóki ciśnienie nie zostanie ponownie wyrównane.

Przekrój otworów odciążających 16 jest zwymiarowany w ten sposób, że już przy doprowadzeniu stosunkowo niskiego ciśnienia przestrzeni uszczelnianej 1 pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą przylega swoją powierzchnią 14 do powierzchni bocznej 7 rowka 4. Kąt γ między powierzchnią odgraniczającą 14 i powierzchnią 15 na wewnętrznej stronie pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą korzystnie wynosi 90°. Obydwa kąty β między powierzchnią odgraniczającą 14 i powierzchnią boczną 7 lub powierzchnią wewnętrzną 15 pierścienia 8 z krawędzią uszczelniającą i powierzchnią 20 części 11 maszyny mogą wynosić od 0° do 8°. Kąt α wychodzący od krawędzi uszczelniającej 9 do przestrzeni uszczelnianej 1 może przyjmować wielkość odpowiadającą warunkom konstrukcyjnym.

Na fig. 3 jest pokazany wybrany wariant wykonania uszczelnienia podstawowego 2, w którym pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą jest dodatkowo zaopatrzony w obwodowe wybrzuszenie podpierające 31. Za pomocą tego wybrzuszenia podpierającego 31 pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą podpiera się dodatkowo na części 11 maszyny. Przestrzeń 32 między krawędzią uszczelniającą 9 i wybrzuszeniem podpierającym 31 jest połączona z przestrzenią 1 za pomocą kilku rowków osiowych 33. W ten sposób przestrzeń 32 jest przewietrzana. Otwory wlotowe 34 otworów odciążających 16 znajdują się w obszarze rowków osiowych 33. Nominalna średnica wybrzuszenia podpierającego jest przy jego wytwarzaniu zasadniczo równa średnicy nominalnej krawędzi uszczelniającej 9.

Ponadto pierścień 8 z krawędzią uszczelniającą ma na stronie odwróconej od przestrzeni uszczelnianej 1 występ 35, za pomocą którego zaczepia on od tyłu o pierścień kształtowy 10. Dodatkowo pierścień kształtowy 10 jest zaopatrzony w wybrzuszenie boczne 36, za pomocą którego opiera się on na powierzchni bocznej 37 rowka 4.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Uszczelnienie podstawowe dr^^c^(^\w lub tłoków obejmujące uszczelnienie podstawowe z\^i^^cone do przestrzeni uszczelnianej i odwrócone od niej uszczelnienie pomocnicze, w kłórym uszczelnienie podstawowe jest włożone w rowek elementu mocującego otwarty w kierunku przesuwnej względem niego części maszyny, który po stronie odwróconej od przestrzeni uszczelnianej jest odgraniczony przez pierwszą powierzchnię boczną rozciągającą się zasadniczo prostopadle do osi uszczelnienia, i zawiera pierścień z krawędzią uszczelniającą z twardego i odkształcalnego tworzywa sztucznego, który posiada krawędź uszczelniającą przylegającą do części maszyny i jest dociskany krawędzią uszczelniającą do części maszyny przez pierścień kształtowy z tworzywa elastomerowego, który jest oparty na powierzchni dna rowka i przylega do pierścienia z krawędzią uszczelniającą swoją powierzchnią wewnętrzną, znamienne tym, że pierścień (8) z krawędzią uszczelniającą między krawędzią uszczelniającą (9) i powierzchnią odgraniczającą (14) zwróconą do pierwszej powierzchni bocznej (7) ma zasadniczo zarys prostokątny, a powierzchnia (15) odgraniczająca krawędź uszczelniającą (9) po stronie odwróconej od ciśnienia w stanie odciążonym uszczelnienia (2) tworzy z osią (6) uszczelnienia kąt (β) nie większy niż 8°, przy czym przez pierścień (8) z krawędzią uszczelniającą przechodzi na wylot co najmniej jeden otwór odciążający (16), który jest umieszczony między krawędzią uszczelniającą (9) i powierzchnią zewnętrzną pierścienia (8) z krawędzią uszczelniającą i ma wylot na powierzchni odgraniczającej (14).
2. 2. Uszczelnienie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwór odciążający (16) korzystnie ma przekrój od 0,19 do 3,1 mm².
3. 3. Uszcze^ienie według zas^z. 1, znamienne tym, że ρϊβ!όοϊβή (8) z krawędziąuszczelniającą ma po stronie krawędzi uszczelniającej (9) zwróconej do przestrzeni uszczelnianej (1) obwodowe wybrzuszenie podpierające (31), a przestrzeń (32) między krawędzią uszczelniającą (9) i wybrzuszeniem podpierającym (31) jest przewietrzana przez co najmniej jeden rowek osiowy (33) w wybrzuszeniu podpierającym (31).
4. 4. Uszcze^ienie według zas^z. 3, tym, że wybrzuszenie podpier'ające1311 przy (jego wytwarzaniu ma średnicę nominalną, która w przybliżeniu jest równa średnicy nominalnej krawędzi uszczelniającej (9).
5. 5. Uszcze^ienie według zassirz. 1, znamienne tym, że ρί^ί^ί^ι^ί^ή (8) z krawędz.ąuszczelniającą za pomocą występu (35) zaczepia od tyłu o pierścień kształtowy (10) od strony odwróconej od przestrzeni uszczelnianej (1).
6. 6. Uszczelnienie według zas^z. 1 albo 5, znam lenne tym, że ρΐβΓόοϊβή kształtowy (10) (ess za pomocą wybrzuszenia bocznego (36) oparty na powierzchni bocznej (37) rowka (4) zwróconej do przestrzeni uszczelnianej (1).