PL211381B1 - Uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 211381 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 393263 (51) Int.Cl.

F16J 15/18 (2006.01) F16J 15/26 (2006.01)

Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 14.12.2010 (54) Uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych

	(73) Uprawniony z patentu:
(43) Zgłoszenie ogłoszono:	POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL
23.05.2011 BUP 11/11	(72) Twórca(y) wynalazku:
	CZESŁAW KUNDERA, Kielce, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.05.2012 WUP 05/12	(74) Pełnomocnik:
	rzecz. pat. Antoni Garstka

PL 211 381 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych znajdujące zastosowanie do uszczelniania elementów maszyn wykonujących ruch obrotowy lub ruch posuwisto-zwrotny.

Znane i powszechnie stosowane uszczelniania dławnicowe wałów obrotowych składają się z kilku pierś cieni uszczelniają cych wykonanych z miękkiego szczeliwa np. w postaci sznurów plecionych z włókien mineralnych lub syntetycznych, impregnowanych smarem plastycznym, ściśniętych odpowiednią siłą osiową przez element dociskający nazywany dławikiem.

Główną wadą uszczelnień dławnicowych jest nierównomierny, wykładniczy rozkład nacisków stykowych między pierścieniami uszczelniającymi a elementem uszczelnianym - wałem obrotowym lub trzpieniem zaworu - malejący w kierunku dna komory dławnicowej.

Dla zapewnienia szczelności dławnicy nacisk stykowy wewnętrznego pierścienia stykającego się z dnem dławnicy, na element uszczelniany powinien by większy od ciśnienia medium uszczelnianego. Z tego względu wymagana jest odpowiednio duża siła docisku dławika, która wywołuje znaczny wzrost nacisku stykowego zewnętrznego pierścienia na element uszczelniany, a w następstwie wzrost oporów tarcia i zwiększenie ilości wydzielanego ciepła. Efektem jest wytopienie, wypalenie, smaru ze szczeliwa i dalszy wzrost oporów tarcia oraz intensywne zużycie pierścieni uszczelniających oraz powierzchni elementu uszczelnianego - wału lub trzpienia - co prowadzi do utraty szczelności dławnicy.

Z polskich opisów patentowych nr 144448, 144449, 144450, 144535 znane są dł awnice z wyrównanym rozkładem nacisków stykowych na długości szczeliwa. W tych rozwiązaniach komora dławnicowa podzielona jest na szereg stopni a każdy stopień wyposażony jest w oddzielny dławik i pierś cień uszczelniają cy. Rozwią zania zawierają róż ne modyfikacje konstrukcyjne wyrównują ce rozkład nacisków stykowych wzdłuż długości pakietu szczeliwa. Stopniowana komora dławnicowa oraz skomplikowany kształt dławików jest niedogodnością tych uszczelnień. Różne średnice dławików i pierścieni uszczelniających w poszczególnych stopniach dławnicy a także zastosowanie połączeń gwintowych między dławikiem a komorą dławnicową stanowią utrudnienia w realizacji tych uszczelnień.

Z polskich opisów patentowych nr 163176, 195697 oraz zgłoszenia R378768 znane są uszczelnienia dławnicowe, w których do wyrównania nacisków stykowych zastosowano magnesy trwałe, umiejscowione pomiędzy pierścieniami uszczelniającymi lub na końcach pakietu szczeliwa. Dodatkowo w celu zwiększenia szczelności pomiędzy pierścieniowymi magnesami a wałem, wprowadzono ciecz ferromagnetyczną.

Niedogodnością tych uszczelnień dławnicowych jest ograniczony zakres zastosowania i wrażliwość na zużycie pierścieni uszczelniających oraz niedokładności wykonawcze, montażowe i eksploatacyjne, jak na przykład niewspółosiowość lub przekoszenie osi wału względem osi komory dławnicowej. W przypadku wyżej wymienionych błędów geometrycznych powstaje nierównomierność nacisków stykowych również wzdłuż obwodu pierścieni uszczelniających wykonanych ze szczeliwa, co również jest zjawiskiem niekorzystnym ze względu na trwałość i niezawodność uszczelnienia.

Głównym ograniczeniem uszczelnień dławnicowych przedstawionych w wyżej wymienionych opisach jest brak możliwości wyrównywania obwodowych nacisków stykowych między szczeliwem a powierzchnią wał u.

Z teorii uszczelnień dławnicowych opisanej w książce W.A. Marcinkowski, RN. Worona pt: „Nanosy atomnych elektrostancji, wydawnictwo Energoatom, Moskwa, 1987, ss. 121-127 znane jest, że wyrównanie nacisków stykowych wzdłuż długości pakietu szczeliwa można osiągnąć również poprzez zastosowanie komory dławnicowej o odpowiednim kącie stożkowatości w kierunku dna komory.

Uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych zawierające szczeliwo miękkie, w postaci pierścieni uszczelniających umieszczonych w stożkowej komorze i ściśniętych osiowo dławikiem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w stożkowej komorze dławnicy maszyny osadzona jest stożkowata tuleja dławnicowa z umieszczonym w niej pakietem pierścieni uszczelniających, przy czym tuleja posiada co najmniej dwa wzdłużne nacięcia, a pomiędzy tuleją dławnicową i ściankami stożkowej komory dławnicy maszyny znajdują się co najmniej dwa dociskające, stożkowe, segmenty zespolone z dławikiem. Wspomniane dociskające segmenty posiadają wybrania w których osadzone są łby śrub regulacyjnych łączących segmenty z dławikiem uszczelnienia. Korzystne jest rozwiązanie, w którym każdy z segmentów obejmuje co najmniej dwa sąsiednie fragmenty tulei dławnicowej rozdzielone nacięciem. Wzdłużne nacięcia tulei dławicowej zapewniają jej podatność promieniową umożliwiającą docisk osiowy pierścieni uszczelniających. Segmenty stożkoPL 211 381 B1 we, przesuwane w kierunku dławika, zapewniają wyrównanie nacisków stykowych pierścieni uszczelniających na wał wzdłuż jego obwodu.

Usytuowanie segmentów obejmujących co najmniej dwa sąsiednie fragmenty tulei dławnicowej, rozdzielonych nacięciem, zapewnia korzystny rozkład nacisków oraz zachowanie szczelności pomiędzy elementami uszczelnienia.

Uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych według wynalazku uwidocznione jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny, fig. 2 - widok czołowy a fig. 3 - przekrój poprzeczny B-B.

Wewnątrz stożkowatej tulei dławnicowej 2 posiadającej cztery wzdłużne nacięcia 6 rozmieszczone co 90° wzdłuż obwodu, znajduje się szczeliwo miękkie w postaci pierścieni uszczelniających i ściśniętych osiowo dławikiem 3 poprzez dwie śruby 8. Pomiędzy tuleją dławnicową 2 a wewnętrzną powierzchnią komory dławnicy maszyny 7 umieszczone są cztery segmenty stożkowe 5. Segmenty 5 posiadają wybrania 12, w których osadzone są łby 11 śrub regulacyjnych 9 łączących segmenty 5 z dławikiem 3. Śruby 9 umożliwiają regulowanie docisku obwodowego pierścieni uszczelniających na wał 4 maszyny.

Pierścień elastomerowy typu „O zapewnia szczelność tulei dławnicowej 2 osadzonej w komorze dławnicy maszyny 7.

W warunkach eksploatacji uszczelnienia, wymagany docisk osiowy pakietu pierścieni uszczelniających 1 zapewnia dławik 3. W czasie pracy następuje zużycie pierścieni uszczelniających 1 na powierzchni styku z wałem 4, co wymaga odpowiedniego zwiększenia docisku osiowego. Zwiększenie docisku osiowego uzyskuje się przy pomocy śrub regulacyjnych 9 przesuwających stożkowe segmenty w kierunku dławika 3 i wywołujących odkształcenie promieniowe tulei dławnicowej 2.

Zaletą uszczelnienia dławnicowego o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych według wynalazku jest wyrównany rozkład nacisków między pierścieniami uszczelniającymi a wałem zarówno wzdłuż jego obwodu jak i długości pakietu szczeliwa.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Uszczelnienie dławnicowe o wyrównanym rozkładzie nacisków stykowych zawierające szczeliwo miękkie, w postaci pierścieni uszczelniających umieszczonych w stożkowej komorze i ściśniętych osiowo dławikiem, znamienne tym, że w stożkowej komorze dławnicy maszyny (7) osadzona jest stożkowata tuleja dławnicowa (2) z umieszczonym w niej pakietem pierścieni uszczelniających (1), przy czym tuleja posiada co najmniej dwa nacięcia (6) a pomiędzy tuleją dławnicową (2) i ściankami stożkowej komory dławnicy maszyny (7) znajdują się co najmniej dwa dociskające segmenty (5) zespolone z dławikiem (3).
2. 2. Uszczelnienie dławnicowe, według zastrz. 1, znamienne tym, że segmenty (5) posiadają wybrania (12), w których osadzone są łby (11) śrub regulacyjnych (9) łączących segmenty (5) z dławikiem (3).
3. 3. Uszczelnienie dławnicowe, według zastrz. 1, znamienne tym, że każdy z segmentów (5) obejmuje co najmniej dwa sąsiednie fragmenty tulei dławnicowej (2) rozdzielone nacięciem (6).