PL74948B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 16.02.1971 Szwecja Zgloszenie ogloszono: 20.04.1973 Opis patentowy opublikowano: 15.02.1975 74948 KI. 59b,2 MKP F04d 29/12 Twórcy wynalazku; Bertil Engelsson, Karl-Ingvar Eriksson, Willy Kall- strom, Torvald Stahl Uprawniony % patentu: ITT Industries Inc. Nowy Jork (Stany Zjedno¬ czone Ameryki) Urzadzenie uszczelniajace, zwlaszcza do pompy Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie uszczel¬ niajace zwlaszcza do pompy, zawierajace jeden nieruchomy i jeden obrotowy pierscien uszczelnia¬ jacy. Pierwszy z nich jest polaczony z nieruchoma czescia, na przyklad z obudowa pompy, a drugi jest polaczony z czescia obrotowa, na przyklad z osia pompy. Oba pierscienie uszczelniajace sa dociskane do siebie za pomoca jednego lub wiecej czlonów sprezystych, na przyklad sprezyn srubo¬ wych lub plytkowych.Z powodu duzego tarcia powodowanego sila do¬ ciskowa sprezyn znajdujacych sie pomiedzy piers¬ cieniami uszczelniajacymi podczas obrotów oraz z powodu mozliwego cisnienia w osrodku uszczel¬ nianym wytwarzane jest cieplo w pierscieniach uszczelniajacych co moze spowodowac ich prze¬ grzanie. W normalnych warunkach pracy unika sie tego przez zastosowanie uszczelek mechanicz¬ nych równowaznych, podwójnych uszczelek me¬ chanicznych z obiegowym chlodzeniem ciecza po¬ miedzy nimi, lub pierscieni uszczelniajacych z ze¬ berkami chlodzacymi, które sa chlodzone przez osrodek uszczelniany.W przypadku awarii, gdy osrodek uszczelniany ulegnie zniszczeniu, albo zacznie wrzec przy piers¬ cieniach uszczelniajacych, lub gdy ciecz chlodzaca przestanie cyrkulowac, temperatura pierscieni usz¬ czelniajacych moze raptownie wzrosnac do tego stopnia, ze moga one ulec uszkodzeniu. 10 15 20 25 30 2 Znane sa takze urzadzenia uszczelniajace, w któ¬ rych nie dopuszcza sie do powstania okreslonej temperatury i do jej przekroczenia w zadnej czesci konstrukcji, ani przy zwyklej pracy, ani w przy^ padku awarii. Przykladem takiej konstrukcji sa pompy dla kopaln, gdzie moga powstawac gazy wybuchowe lub pyl wybuchowy oraz pompy do cieczy latwo zapalnych.Celem wynalazku jest zapobiezenie ryzyka nie¬ dopuszczalnemu przegrzaniu pierscieni uszczelnia¬ jacych w urzadzeniu uszczelniajacym zarówno w normalnych warunkach pracy jak równiez w przypadku awarii.Zadaniem wynalazku jest opracowanie urzadze¬ nia uszczelniajacego reagujacego zmniejszeniem cisnienia na wzrost temperatury.Zgodnie z wynalazkiem zadanie to zostalo roz¬ wiazane przez skonstruowanie urzadzenia uszczel¬ niajacego, które zawiera obudowe, jeden nierucho¬ my i jeden obrotowy pierscien uszczelniajacy, któ¬ re sie z soba stykaja oraz co najmniej jeden dola¬ czony czlon odksztalcalny dostosowany do szczel¬ nego dociskania ich do siebie. Istota wynalazku polega na tym, ze co najmniej jeden czlon od¬ ksztalcalny stanowi sprezyna, której sila wymu¬ szajaca jest dobierana dla szczelnego docisniecia pierscienia uszczelniajacego przez nia podpartego do jednego z dwóch pierscieni dla zapewnienia miedzy nimi silnego uszczelnienia, oraz ma czlon sprezysty czuly na temperature, wspólpracujacy eo 74 94874 3 najmniej z jedna sprezyna, przy czym czlon spre¬ zysty po wydluzeniu i wygieciu na skutek wzrostu temperatury, oddzialuje na sprezyne w celu zmia¬ ny jej dlugosci i zmniejszenia nacisku miedzy pierscieniami uszczelniajacymi, dla umozliwienia wyciekania plynu.Gdy cisnienie pomiedzy pierscieniami uszczelnia¬ jacymi jest równe zeru, zanika efekt tarcia i tym samym wytwarzanie ciepla spowodowane przez to bedzie równiez równe zeru. Jednakze w praktyce nie jest pozadane, aby cisnienie pomiedzy pierscie¬ niami uszczelniajacymi doszlo do zera, poniewaz jest wtedy mozliwe tworzenie sie przecieków.Zgodnie z wynalazkiem mozliwe jest jednakze uzyskanie zaleznosci cisnienia w obszarze uszczel¬ nionym pierscieniami uszczelniajacymi od tempe¬ ratury, co powoduje zblizenie sie cisnienia do zera, gdy temperatura osiaga maksymalna dopuszczalna wartosc.Zgodnie z wynalazkiem uzyskuje sie zmniejsze¬ nie sily uszczelniajacej dociskajacej pierscienie do siebie przez dzialanie czlonu sprezystego stanowia¬ cego element reagujacy na zmiane temperatury, który wplywa na sile dociskajaca przynajmniej jednej ze sprezyn, które dociskaja pierscienie usz¬ czelniajace jeden do drugiego.W jednym z rozwiazan urzadzenia uszczelniaja¬ cego wedlug wynalazku element reagujacy na zmiane temperatury i wspomniana sprezyna lub sprezyny sa tak usytuowane, ze ich sily sciskajace sa skierowane w jednym kierunku i w normalnych warunkach nakladaja sie jak dwie skladowe daja¬ ce wynikajaca z tego sile dla uszczelniajacego do¬ cisniecia obu pierscieni uszczelniajacych jeden do drugiego. W tym rozwiazaniu, gdy temperatura pierscieni przekroczy uprzednio ustalona wielkosc, nastepuje wygiecie elementu reagujacego na zmia¬ ne temperatury, jego sila skladowa zmniejsza sie, a sama sila sprezyny nie jest wystarczajaca dla uszczelniajacego docisniecia pierscieni uszczelnia¬ jacych do siebie. Zmniejsza sie tarcie wzajemne miedzy tymi pierscieniami i otwiera sie przeciek dla cieczy znajdujacej sie wewnatrz.W innym rozwiazaniu urzadzenia wedlug wyna¬ lazku zastosowano wystarczajaco mocna sprezyne dla docisniecia pierscieni uszczelniajacych. Ele¬ ment reagujacy na zmiane temperatury jest umiej¬ scowiony i zamocowany w taki sposób, ze przy nadmiernej temperaturze nastepuje jego ugiecie w kierunku przeciwnym do kierunku dzialania sprezyny i na skutek tego zmniejszenie sily dziala¬ nia sprezyny, przez co zmniejszy sie docisk usz¬ czelniajacy pomiedzy pierscieniami. Na skutek te¬ go zmniejsza sie wzajemnie tarcie pomiedzy piers¬ cieniami i otwiera sie przejscie dla ujscia cieczy znajdujacej sie wewnatrz.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie uszczelniajace dla osi obro¬ towych z nieruchoma obudowa, fig. 2 — odmiane urzadzenia uszczelniajacego, w którym obudowa uszczelniajaca oraz czlon sprezysty obraca sie wraz z osia, fig. 3 — druga odmiane urzadzenia uszczel¬ niajacego dla malych osi, fig. 4 — trzecia odmiane 948 4 urzadzenia, w której czlon sprezysty stanowi pod¬ pore nieruchomego pierscienia, fig. 5 — czwarta odmiane urzadzenia, w którym czlon sprezysty sta¬ nowi podpore sprezyny dociskowej. 5 Zgodnie z fig. 1 nieruchomy pierscien uszczel¬ niajacy 1 jest obciazony przez podkladke 3 wielo¬ ma sprezynami 4, które dociskaja w ten sposób nieruchomy pierscien uszczelniajacy 1 do pierscie¬ nia uszczelniajacego 2 obracajacego sie wraz z wa- 10 lem 9. Miedzy obudowa 8 i pierscieniem 1 jest umieszczona uszczelka 5, a miedzy walem 9 i pierscieniem 2 uszczelka 6. Czlon sprezysty 7 czu¬ ly na temperature jest umieszczony miedzy pod¬ kladka 3 i nieruchoma obudowa 8.W przypadku normalnej pracy i normalnej tem¬ peratury pierscienie uszczelniajace 1 i 2 sa docis¬ kane do siebie z okreslona sila za pomoca spre¬ zyn 4. W tym czasie nie ma styku pomiedzy czlo¬ nem sprezystym 7 i obudowa 8. Gdy zaczyna wzras- 20 tac temperatura pierscienia uszczelniajacego 1, podkladki 3 i czlonu sprezystego 7, wolny koniec tego ostatniego przesunie sie w kierunku obudo¬ wy 8 zgodnie ze strzalka A. Gdy temperatura be¬ dzie dalej wzrastala, nastapi styk pomiedzy wol- 25 nym koncem czlonu sprezystego 7 a obudowa 8.Sila styku bedzie stale wzrastala, az do chwili gdy temperatura pierscienia uszczelniajacego 1 i pod¬ kladki 3 osiagnie dozwolone maksimum. Sila styku pomiedzy czlonem sprezystym 7 i obudowa 8 be- 30 dzie w przyblizeniu taka sama jak sila pierwotna powodowana sprezynami 4 dzialajacymi na pod¬ kladke 3, nastepnie zas bedzie sie ona zmniejszala.Spowoduje to rozluznienie styku pomiedzy piers¬ cieniami uszczelniajacymi 1 i 2 i nie bedzie wy- 35 twarzane cieplo powodowane tarciem. Gdy nastep¬ nie temperatura spadnie, sila styku miedzy czlonem sprezystym 7 i obudowa uszczelniajaca 8 bedzie ponownie zredukowana, a sprezyny 4 beda znowu dociskaly do siebie pierscienie uszczelniajace 1 i 2. 40 Na fig. 2. przedstawiono przedmiot wynalazku w innej odmianie rozwiazania. Równiez i tutaj pierwszy nieruchomy pierscien 1 jest przytwierdzo¬ ny do nieruchomej czesci, takiej jak obudowa pompy. Obudowa 8 uszczelnienia otaczajaca obro- 45 towy wal 9 jest sztywno przymocowana do stalej obudowy maszyny i obrotowo zamontowana dokola osi. Wewnatrz tej obudowy 8 uszczelnienia jest umieszczony na podkladce 3 drugi pierscien 2. Ten pierscien styka sie z pierwszym pierscieniem 1. 50 Podkladka 3 jest wspólnie podpierana i dociska¬ na w kierunku pierwszego pierscienia 1 przez czfon sprezysty 7 reagujacy na zmiane temperatury i przez sprezyne 4 albo przez kilka sprezyn. Czlon sprezysty 7 jest przytwierdzony do walu 9 i swo¬ bodnie opiera sie drugim koncem o podkladke 3, po której powierzchni moze sie slizgac. Sprezyna 4 jest umieszczona wewnatrz sciany obudowy 8 usz¬ czelnienia. Sila docisku tej sprezyny 4 jest tak do¬ brana, ze wystarcza ona dla mocnego docisniecia, razem ¦ z sila czlonu sprezystego 7, pierscieni usz^ czelniajacych 1 i 2, jeden do drugiego.Wzrost temperatury powoduje wydluzenie czlo¬ nu sprezystego 7, slizganie sie jego swobodnego 65 konca po podkladce 3 i zmniejszenie jego nacisku74 948 na jego koncu, na polaczeniu z walem 9. Ten po¬ laczony koniec czlonu 7 przesuwa sie ku górze w kierunku strzalki A i zmniejsza laczna sile scis¬ kajaca i w zwiazku z tym zmniejsza nacisk pomie¬ dzy pierscieniami pierwszym i drugim 1 i 2. W tym przypadku sila sciskajaca sprezyny 4 w dalszym ciagu dociska jeden pierscien uszczelniajacy do drugiego, lecz nie jest wystarczajaca dla wywola¬ nia potrzebnej sily uszczelniajacej i ciecz moze przeciekac od wewnatrz.Na fig. 3 jest przedstawiony przedmiot wyna¬ lazku w innej odmianie wykonania. Tutaj obudo¬ wa 8 uszczelnienia jest polaczona z czlonem spre¬ zystym 7 reagujacym na zmiane temperatury i obraca sie z walem 9. To uszczelnienie przezna¬ czone jest dla urzadzen o malych wymiarach.Sprezyna 4 jest umieszczona wewnatrz obudowy w rowku na jej dnie dokola walu 9 i dociska do góry podkladke 3 umieszczona ponizej obrotowego pierscienia 2, dociskajac ten pierscien do stalego pierscienia 1 umieszczonego u góry ponad nim.Czlon sprezysty 7 jest umieszczony na dolnej stronie podkladki 3 albo pierscienia 2, z których kazdy przekazuje do niego wewnetrzna tempera¬ ture i jej zmiany. Czlon sprezysty 7 przedluzony jest ku dolowi w kierunku przeciwleglym do po¬ wierzchni obudowy 8 i ma taki ksztalt i jest tak zamontowany, ze wydluza sie przy wzroscie tem¬ peratury az dojdzie do styku z ta powierzchnia i bedzie przeciwdzialac sile wywieranej przez spre¬ zyne 4, na skutek czego zmniejszy sie nacisk mie¬ dzy pierscieniami 1 i 2 i zacznie sie przeciekanie cieczy.Na fig. 4 jest pokazany przedmiot wynalazku w innym rozwiazaniu, w którym czlon sprezysty 7 reagujacy na zmiane temperatury przy normalnej temperaturze, dociska od zewnatrz, od góry, nie¬ ruchomy pierscien uszczelniajacy 1. Naprzeciw nie¬ ruchomego pierscienia 1 jest umieszczony w obu¬ dowie 8 obracajacy sie razem z walem 9 pierscien uszczelniajacy 2. Ten pierscien podtrzymywany jest przez sprezyne 4 umieszczona wewnatrz gniazda wykonanego w obudowie 8. Sila uszczelniajaca do¬ ciskajaca pierscienie 1 i 2, jeden do drugiego, jest wypadkowa sil wywieranych przez czlon 7 i spre¬ zyne 4. W przypadku wzrostu temperatury czlon 7 wygina sie i jego wolny dociskajacy koniec poru¬ sza sie w kierunku strzalki A, na skutek czego je¬ go nacisk zmniejsza sie i sprezyna 4 nie wywoluje wystarczajacej sily dla szczelnego docisniecia pierscienia 2 do pierscienia 1. W tych okolicznos¬ ciach nastepuje wyciekanie cieczy.Na fig. 5 jest pokazany przedmiot wynalazku w przykladzie innego rozwiazania, w których spre¬ zyna 4 wywierajaca nacisk na jeden z pierscieni 1 lub 2 jest podtrzymywana od dolu przez dno 10 podpory czlonu 7 podreagujacego na zmiane tem¬ peratury. Tutaj wzrost temperatury powoduje wy¬ dluzenie czlonu 7 i przesuniecie powierzchni pod¬ trzymujacej sprezyne 4 w kierunku strzalki A, zmniejszajac nacisk wywierany przez sprezyne 4 na pierscien 1 lub 2, które na niej spoczywaja, i przez to umozliwia przeciekanie znajdujacej sie wewnatrz cieczy i tym samym na obnizenie tem¬ peratury wewnetrznej. PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie uszczelniajace, zwlaszcza do pom¬ py obejmujace obudowe, jeden nieruchomy i jeden 5 obrotowy pierscien uszczelniajacy, które sie ze so¬ ba stykaja oraz co najmniej jeden dolaczony czlon odksztalcalny dostosowany do szczelnego dociska¬ nia ich do siebie, znamienne tym, ze co najmniej jeden czlon odksztalcalny stanowi sprezyna (4), io której sila wymuszajaca jest dobierana dla szczel¬ nego docisniecia pierscienia uszczelniajacego przez nia podpartego do jednego z dwóch pierscieni (1, 2) dla zapewnienia miedzy nimi silnego uszczelnie* nia, oraz ma czlon sprezysty (7) czuly na tempe- 15 rature, wspólpracujacy co najmniej z jedna spre¬ zyna (4), przy czyni czlon sprezysty (7) po wydlu¬ zeniu i wygieciu na skutek wzrostu temperatury, oddzialuje na sprezyne (4) w celu zmiany jej dlu¬ gosci i zmniejszenia nacisku miedzy pierscieniami uszczelniajacymi (1, 2), dla umozliwienia wycieka- 20 30 nia plynu.

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze co najmniej jedna sprezyna (4) oraz czlon spre¬ zysty (7) sa umieszczone poza pierscieniami, a do¬ kola wierzcholka pierwszego pierscienia (1) jest osadzona podkladka (3), która styka sie co naj¬ mniej z jedna sprezyna (4), natomiast czlon spre¬ zysty (7) czuly na temperature jest umocowany pod podkladka nad obudowa uszczelniajaca (8) i po odgieciu w stosunku do obudowy uszczelnia¬ jacej (8) w wyniku wzrostu temperatury opiera sie na niej i wskutek tego przesuwa podkladke (3) w kierunku przeciwnym do dzialania sily co naj¬ mniej jednej sprezyny (4) w celu zmniejszenia do- 35 cisku obu pierscieni uszczelniajacych (1, 2).

3. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tym, ze zarówno co najmniej jedna spre¬ zyna (4) i czlon (7) czuly na temperature sa 40 umieszczone wewnatrz urzadzenia uszczelniajace¬ go, poza tym co najmniej jedna sprezyna (4) jest podparta przez obudowe uszczelniajaca (8) i styka sie z umieszczona na niej podkladka (3), na której znajduje sie jeden z pierscieni (2) z umieszczonym 45 na nim drugim pierscieniem uszczelniajacym (1), natomiast czlon (7) czuly na temperature jest umieszczony nizej i styka sie z podkladka (3) i jest ustawiony tak, ze reaguje na wzrost temperatury w ten sposób, ze ugina sie na swojej podporze 50 w kierunku do podkladki, w celu zmniejszenia lacznej sily, wywieranej na podkladke przez spre¬ zyne (4) i czlon (7).

4. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1, zna- 55 mienna tym, ze co najmniej jedna sprezyna (4) ma ksztalt sprezyny spiralnej umieszczonej obwodowo w stosunku do obudowy (8) miedzy nia a dolna powierzchnia podkladki (3) podpierajacej jeden z pierscieni uszczelniajacych »(2), natomiast czlon 60 (7) czuly na temperature jest przymocowany do podkladki (3) lub do pierscienia uszczelniajacego (2) ze strony przeciwleglej do powierzchni obudo¬ wy (8) i jest ustawiony tak, aby wydluzal sie na skutek wzrostu temperatury dopóki nie zetknie sie 65 i nie docisnie tej powierzchni dla umozliwienia74 7 wydluzenia sie co najmniej jednej sprezyny (4) i zmniejszenia nacisku miedzy dwoma pierscienia¬ mi uszczelniajacymi (1, 2).

5. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1, zna¬ mienna tym, ze co najmniej jedna sprezyna (4) jest umieszczona wewnatrz obudowy (8) ponizej podkladki (3) i poprzez nia naciska na jeden z pierscieni uszczelniajacych, a czlon (7) reagujacy na zmiane temperatury jest przytwierdzony poza pierscieniem uszczelniajacym (1) i dociska swoim wolnym koncem pierscien (1) do pierscienia (2), przy czym sily wywierane przez sprezyne (4) i czlon sprezysty (7) sa tak dobrane, ze przy nor¬ malnej temperaturze daja laczny nacisk uszczel¬ niajacy oba pierscienie (1) i (2), zas na skutek wzrostu temperatury czlon (7) zgina sie w kierun- 948 8 ku do pierscienia (1) w celu zmniejszenia sily do¬ ciskajacej pierscienie (1) i (2) jeden do drugiego.

6. Odmiana urzadzenia wedlug zastrz. 1—4, zna- 5 mienna tym, ze co najmniej jedna sprezyna (4) stykajaca sie z podkladka (3) umieszczona pod jed¬ nym z pierscieni (1, 2) jest podparta na jej prze¬ ciwleglym koncu przez dno (10) podpory czlonu (7) czulego na temperature, która jest umocowana io trwale do stalego elementu urzadzenia uszczelnia¬ jacego takiego, jak obudowa (8) lub drugi z piers¬ cieni uszczelniajacych (1, 2), a czlon czuly na tem¬ perature jest tak ustawiony, aby wydluzal sie na skutek wzrostu temperatury i umozliwial wskutek 15 tego wydluzanie sie co najmniej jednej sprezyny (4) i zmniejszenie w wyniku tego nacisku miedzy pierscieniami uszczelniajacymi (1, 2).KI. 59b,2 74 948 MKP F04d 29/12 FIG. 1 FIG. 2KI. 59b,2 74 948 MKPF04d 29/12 FIG. 3 FIG. 4 ^—4 FIG. 5 RSW Zakl. Graf. W-wa, ul. Srebrna 16, z. 847-74/0 — 115 + 20 egz. Cena 10 zl PL PL