SE456266B - Fluidtetning med flera funktioner for stotdempare och liknande - Google Patents

Description

'45s 266 ;' 10 15 20 25 30 35 tillförlitlig tätningsverkan, speciellt med tanke på de höga tryck som uppnås och det stora antal arbetscykler som stötdämparen måste kunna genomföra under sin livslängd.

Vid moderna stötdämpare är det dessutom vanligt att man har en gasinneslutningsdel samt en vätskeinneslutningsdel.

I detta sammanhang bör det observeras att då dämpnings- vätskan rör sig genom regleringsöppningar från den ena sidan av kolven till den andra inuti cylindern för åstad- kommande av dämpningsverkan måste den vätska som överföres från den ena sidan av kolven rymmas på kolvens andra sida.

Eftersom kolven pâverkas av en kolvstång, som skjuter ut genom den ena änden av stötdämparen, ger kolvens kolvstångs- sida större deplacement än den andra sidan. Detta innebär att då stötdämparen är helt hoptryckt är dess totala inner- volym mindre än då den är helt utdragen, eftersom den med kolven förbundna kolvstången har förskjutits helt in i stötdämparen och upptar en viss volym.

Till följd av dämpningsvätskans inkompressibilitet upptages denna volymändring, vilken i större eller mindre grad upp- träder vid varje arbetsslag, med hjälp av en gas eller ånga som är mycket kompressibel jämfört med vätskan. I en del konstruktioner hålles gasen separat av en kolv, en säck eller blåsa och stannar därför inom sitt eget omrâde.

Vid andra konstruktioner arbetar stötdämparen med fluiden i emulsionsform. I båda fallen är vätskevolymen vid full- ständig hoptryckning i stort sett oförändrad, medan gasen utsättes för kompression. Om emulsion användes kommer den tidigare emulgerade gasen att efter längre tids stille- stând hos stötdämparen utskiljas ur oljan. För tätning av en dämpningsanordning för rörelsereglering är det därför nödvändigt att åstadkomma en statisk tätning för gas, var- vid denna tätning vanligen åstadkommas mellan gasens för- râdsutrymme och utsidan, längs en bana som skiljer sig från banan för tätning mot vätskeläckage. 10 15 20 25 30 35 456 266 Beträffande föreliggande uppfinning är det ett önskemål att åstadkomma en ny och förbättrad tätning för rörelse- regleringsanordningar, särskilt en tätning som åstadkommer god utestängning av smuts samt god inneslutning av vätska och gas under både statiska och dynamiska förhållanden.

Det är dessutom ett önskemål att åstadkomma en tätning, där förekomsten av gastryck under drift inte ofördelaktigt påverkar tätningens radiella belastning, vilket skulle kunna leda till antingen läckage eller till ökad förslit- ning.

Mot bakgrund av det hittills otillfredsställda behovet av en tätning av ovan angivet slag är det ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en förbättrad fluidtätning för gas eller ånga och vätska som förekommer i samma tätade mekanism.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fluidtätning som kan täta både fluider med låg viskositet såsom gaser och ângor ocn vätskor såsom syntetiska oljor, mineraloljor och liknande.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en tätning som ger smörjning av en axel, som rör sig axiellt genom tätningen, utan åstadkommande av ökat läckage. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en för- bättrad fluidtätning, vilken är försedd med en eller flera läppar för utestängning av smuts från det tätade området och för avtorkning av en stång som utgör en del av rörelse- regleringsanordningen. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en tätning, där själva tätningsorganet fungerar både som gas- tätning och vätsketätning, varvid olika ytor på samma organ användes för att uppnå önskad tätningseffekt. 456 266 10 15 20 25 30 35 Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en tät- ning, där både gas- eller ångtätning och vätsketätning åstadkommes med ett enda organ.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fluidtätning med ett enda tätningsorgan av elastomer- material och med åtminstone tre ingrepps- eller tätnings- ytor. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fluidtätning, vilken kan framställas med känd teknik utan specialutrustning och vilken enkelt kan uttagas ur formen 'efter framställningen.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att vid en ut- föringsform åstadkomma en fluidtätning, där två separata gas- eller ångtätningar är anordnade, så att gasläckage i det andra tätade området inte ofördelaktigt påverkar tät- ningens totalfunktion. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en sam- mansatt oljetätning med en förstyvnings- eller monterings- del som har enkel och lättmonterad tvärsnittsform. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en fluidtätning, som innefattar en tätningsläpp för att för- hindra ång- eller gasläckage och en annan tätningsläpp som är anordnad att samverka med den primära tätningsytan, näm- ligen en fram och åter rörlig stång som sträcker sig genom enheten.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en enhet, där huset medger förenklad montering och tillför- litlig installation vid användning.

Ytterligare ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma 10 15 20 25 30 35 456 266 en fluidtätning, som medger gas- eller ângflöde i en rikt- ning endast från ett första tätat område till ett andra tätat område men som förhindrar fluidflöde i motsatt rikt- ning mellan dessa områden.

Ovan angivna ändamål och fördelar med uppfinningen uppnås i praktiken genom âstadkommande av en sammansatt tätnings- anordning, vilken innefattar ett hus och ett tätningsorgan av elastomermaterial, vilket är vidhäftat mot huset och in- nefattar en utestängningsläpp, en primär vätsketätnings- läpp och en gas- eller ångtätningsläpp, varvid dessa läppar utgör delar av det primära tätningsorganet och är anordnade att täta mot läckage bada via statiska och vid dynamiska förhållanden för tätningen, varvid gas- eller ångtätníngs- läppen är utförd i ett stycke med det organ, på vilket den primära vätsketätningsläppen är utformad, och kan pressas till ett ingreppsläge med ett annat parti av en tillhörande maskindel under inverkan av sin egenfjädring för åstadkom- mande av en ventilfunktion.

Hur ovan angivna och andra ändamål och fördelar beträffande uppfinningen uppnås i praktiken klargöres närmare nedan i den detaljerade beskrivningen av lämpliga utföringsexempel av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritning, på vilken samma hänvisningsbeteckningar användes för samma de- lar i alla figurer och pâ vilken fig. 1 visar ett vertikalt delsnitt i förstorad skala genom en utföringsform av en tätning i enlighet med uppfinningen, varvid tätningen visas avlastad och i det skick den fram- ställts, fig. 2 visar ett vertikalt delsnitt i mindre skala av tät- ningen monterad i en hydraulisk dämpningsanordning för rö- relsereglering eller liknande med två tätade områden, och samtidigt visas andra delar av den tätade mekanismen och ett område utanför denna, 456 266 10 15 20 25 30 35 fig. 3 visar ett ytterligare förstorat delsnitt genom tätningen enligt fig. 2 i monterat läge för att visa hur gastätningen âstadkommes under statiska förhållanden, fig. 4 visar den installerade tätningen enligt fig. 3 med undantag för att vätskepassage genom gastätningen visas, och ' fig. 5 visar en styrfläns på tätningsorganet och samver- kande spår i den tätade mekanismen.

Uppfinningen är inte avsedd att vara begränsad till något speciellt användningsområde eller till tätning av någon speciell typ av mekanism, men nedanstående beskrivning avser tätning av en dämpningsanordning för rörelseregle- ring, vilken dämpningsanordning innefattar en reglerkolv med en vid denna fäst dämpningsstång, vilken rör sig fram och åter i ett hus som innefattar en eller flera fluidreg- leringsventiler och där de inneslutna fluiderna innefattar både en olja såsom en mineralolja och en gas eller ånga såsom kväve eller ett fluorkolväte ("freon").

I fig. 1 visas en tätningsenhet 10 som innefattar ett för-_ styvningsorgan eller ett tätningshus 12, ett tätningsorgan 14 av elastomermaterial samt en radiellt verkande fjäder- ring 16. Tätningsorganet 14, vilket är framställt på van- ligt sätt av syntetiskt elastomermaterial, innefattar en förbindningsdel 18 som omger en radiellt inåt riktad del 20 av huset 12 och är stadigt vidhäftad mot denna på känt sätt. Huset 12, vilket vanligen är framställt av metall, innefattar en radiellt yttre monteringsflänsdel 20 samt en radiell fläns 24, vars radiella del bildar nämnda förbind- ningsdel 20. Även om stål är att föredraga som material för huset 12 kan detta även vara framställt av andra metaller eller andra relativt stela material, vid vilka ett elasto- mermaterial kan fästas, exempelvis genom vidhäftning eller på annat sätt. 10 15 20 25 30 35 . 456 266 Tätningsorganet 14 innefattar ett antal komponenter, in- nefattande ett Spår 26 för fjädern 16, en radiellt ver- kande, primär vätsketâtningsläpp 28 anordnad att utgöra en tätning för ett första tätat omrâde, en axiellt riktad, radiellt förskjutbar gas- eller ângtätningsläpp 30 anord- nad att åstadkomma en unik tätnings- och ventilfunktion för ett andra tätat område, samt en så kallad dammtät- ningsläpp eller utestängningsläpp 32. Tätningsorganet innefattar även en cylindrisk hylsa 34 som bildar utsidan av tätningsenheten 10.

Såsom framgår av fig. l innefattar vätsketätningsläppen 28 en stympat konisk yta 36 på oljesidan och en stympat konisk yta 38 på luftsidan, vilka ytor möts längs en i huvudsak cirkulär ort för att bilda ett primärt tätnings- band 40. Angtätningsläppen 30 avgränsas delvis av en näs- tan cylindrisk, något avsmalnande inre yta 42, en radiellt riktad, ringformad ändyta 44 samt en 1 huvudsak cylindrisk yttre yta 46.

Beträffande dammtätningsläppen 32 bör det observeras att denna delvis avgränsas av en stympat konisk yta 48 med en snedställning som är motriktad snedställningen hos ytan 38, varvid ytan 48 möter en i huvudsak radiellt riktad, ringformad yta 50, varvid ytorna 48, 50 samverkar för att bilda en dammtätningsläpp med ett ringformat tätningsband 52 som fungerar pâ känt sätt för att utestänga förorening- ar från det tätade området.

I fig. 2 visas olika detaljer hos den tätade mekanismen och tätningsenheten lO i monterat läge. Under förutsättning att användningsomrâdet är en stötdämpare 35 innefattar den ena änden av denna ett yttre cylindriskt hus 54, vilket avslutas med en radiellt inåt riktad ändfläns 56. Huset har en inre, cylindrisk väggyta 58 med ett styrspår 50 för tätningen och en inre ändväggyta 62. ._¿-.-. '- 456 266 ' Q - 10 15 20 25 30 -35 En annan del av den tätade mekanismen 35 innefattar en fram och åter rörlig stäng 64 med cylindrisk ytteryta 66.

En del av stötdämparen 35 innefattar även en ventilkropp 68, vilken även är cylindrisk och belägen mellan ytan 58 och stångens 64 ytteryta 66. Ventilkroppen 68 innefattar en yttre ändyta 70 samt ett krökt spår 72 som fungerar som ett säte 74. En radiell kanal 76 bildas mellan ändväg- gen 70 och tâtningsenhetens 10 oljesida. Kanalen 76 medger såsom beskrives nedan fluidströmning.

I fig. 2 betecknas det primära tätade omrâdet med 78, och detta innefattar den del som är belägen mellan den inre cylindriska ytan 80 av ventilkroppen 68 och stângens 64 ytteryta 66. Det andra tätade omrâdet betecknas 82 och innefattar en andra kanal 84 mellan ventilkroppens 68 ytter- yta 86 och husets 54 inneryta 58.

En tätad mekanism 35 av typisk utformning innefattar även en kolv 88 med kolvringar 90, vilken kolv är förbunden med ett gängat ändparti 92 av stången 64.

I fig. 3 och 4, vilka är utförda i större skala än fig. l och 2, visas tätningenhetens backventil- eller överström- ningsventilfunktion.

I fig. 3 visas att ângtätningsläppen 30 med sin radiellt inåt riktade yta 42 pâverkas i riktning mot den yta som av- gränsar spåret 72, inte endast av tätningsläppens 30 egen- fjädring utan även av fluidkrafter i det andra tätade om- rådet 82, vilka krafter antydes med pilarna i fig. 3. I detta läge kommer radiellt inåt verkande krafter från exempelvis ånga eller gas att begränsas till det andra tä- tade området 82, speciellt då trycket i detta område över- stiger trycket i det första tätade området 78. Krafter i omrâdet 82 verkar i huvudsak mot den fria ytan 46 av ång- tätningsläppen 30 samt mot ändytan 44 av ângtätningsläppen v 10 15 20 25 30 35 456 266 30 för att pressa denna radiellt inåt och till god tätnings- samverkan med den krökta ytan i spåret 72.

Fig. 4 visar tätningsenheten i ett annat läge, där trycket i det första området 78 överstiger trycket i det andra om- râdet 82. I detta fall är tätningsläppens 30 fjäderverkan, eventuellt kombinerad med tryck mot läppens 30 utsida, icke tillräcklig för att hålla kvar läppens 30 yta 42 mot sä- tet 72. I detta fall kan vätska eller vätska och ånga så- som visas med pilarna passera genom den lilla ventilations- eller backventilkanalen 92 mellan ytorna 42 och 72. Denna backventilfunktion lyfter ångtätningsläppen 30 något ra- diellt utåt, så att ytan 48 får något krökt eller rundad form. Läppen motverkar denna deformation med sin egenfjäd- ring för att återgå till den form som visas i fig. l.

Kombinationen av radiellt inåt verkande krafter i det andra utrymmet 82 och elasticiteten och fjädringen i läppen 30 påverkar ventilen i riktning mot stängt läge, och detta gör även den förspänning som åstadkommes mot läppen 30 genom att denna föres axiellt nedåt under monteringen, så att dess ändyta 44 förflyttas radiellt utåt, såsom be- skrives närmare nedan.

Dessa krafter övervinnes då och då under drift av en förut- bestämd trycknivå, vilken åstadkommer den funktion som vi- sas i fig. 4. Detta innebär att då trycket i utrymmet 78 under drift är tillräckligt mycket större än trycket i området 82 alstras den kraft som krävs för denna ventil- funktion.

En betydelsefull egenskap hos uppfinningen är att under drift åstadkommes trycket i området 82 normalt av ånga, gas eller emulsionsånga, och detta åstadkommer tät anligg- ning hos ångtätningsläppen, så att inget ång- eller gas- läckage uppträder ens då den tätade mekanismen under långa perioder är inaktiv. Detta innebär att vid användningsom- "456 10 15 20 25 30 35 266 10 råden såsom fjäderben för bilar måste den tätade meka- nismen 35 kunna utsättas för måttlig och i vissa fall svår användning då bilen köres, kanske på dåliga vägar eller med hög hastighet, gående rörelser hos stången 64. Därefter är det inte ovanligt att mekanismen står stilla i timmar eller till och med dagar, veckor eller månader, exempelvis om fordo- net är uppställt eller befinner sig på reparation. Under dessa förhållanden måste tätningsenheten ge fluidtäthet och samtidigt ge smörjning längs stângens yta, varvid tätningen använder den ovan beskrivna ventilfunktionen för att dels sänka plötsliga tryckökningar och dels minska långsamt gas- eller ångläckage.

I detta sammanhang bör det observeras att många oljetät- ningar är så utformade, att då trycket i utrymmet 78 blir extra högt pressas den primära fluidtätningsläppen 28 ra- diellt inåt eftersom de krafter, som påverkar tätningsan- ordningen radiellt inåt överstiger de krafter som påverkar den radiellt utåt eller bort från stången 64. Även om detta inom vissa gränser är önskvärt, eftersom man däri- genom får täthet, ger extra höga tryck så hård anliggning, att stångens yta skrapas ren från smörjmedel och tät- ningsenheten upphör att fungera till följd av hög friktion och värme. Korrekt ventilfunktion kan därför användas för att reglera eller undanröja alltför höga tryck i området 78.

I fig. 5 visas tätningsenheten för tydlighets skull på av- stånd radiellt inåt från husets 54 yta 58. Detta gör det möjligt att Visa att en styrvulst 6l är anordnad intill den axiellt inre änden av hylsan 34, vilken vulst är belä- gen strax utanför ett ringformigt spår 63 som möjliggör att vulsten 61 tillfälligt avböjes då tätningsenheten skäll monteras. vilket ger upphov tillolika fram och åter 10 15 20 25 30 35 456 266 11 Med hänvisning till fig. l och 2 samt även till fig. 5 skall en lämplig metod för montering av tätningsenheten beskrivas. Denna metod innefattar att tätningsenheten in- föres från den ände av huset 54 som är motsatt ändflänsen 56, så att tätningsenheten 10 med sin radiella fläns 24 kommer till anliggning mot ändytan 62 på flänsen 56. Vid detta läge snäpper vulsten 61 in i spåret 60, varvid eventuell deformation upptages av tätningsenhetens spår 63.

Då ventilkroppen 68 därefter införes i läge, antingen före, under eller efter införandet av stången 64 genom tätnings- enheten 10, kommer spåret 72 till anliggning mot den ra- diellt inåt riktade ytan 42 på ångtätningsläppen 30, och då ventilkroppen 68 föres till sitt slutliga läge sträckes ångtätningsläppen 30 och deformeras radiellt utåt, exem- pelvis till det i fig. 2 och 3 visade läget, där den kvarstannar under påverkan eller förspänning såsom be- skrivits ovan.

Under drift fungerar tätningsenheten såsom beskrivits, var- vid dammtätningsläppen 32 utestänger föroreningar från det tätade området, den primära tätningsläppen 28 inne- stänger vätska i omrâdet 78 och ángtätningsläppen åstad- kommer den statiska ângtätning och den backventilfunktion som beskrivits ovan. Konstruktionen hos ângtätningsläppen är sådan, att den är enkel att gjuta och inte är överdrivet känslig för så kallad “toleransuppbyggnad" vid monteringen.

Den fungerar med andra ord tillfredsställande och till- förlitligt då den är installerad inom ett relativt brett toleransomrâde, om man beaktar precisionen och kostnaderna för tätningsenheten och den tätade mekanismen som helhet.

Detta är givetvis av mycket stor betydelse vid framställ- ning av föremâl i stora serier, vilket innefattar föremål som exempelvis skall användas inom bilindustrin.

Föreliggande uppfinning åstadkommer således en fluidtät- ning med flera funktioner för stötdämpare och liknande, vil- “456 266 12 ken tätning har ett antal fördelar och kännetecken, inne- fattande de som beskrivits ovan. En lämplig utförings- form av uppfinningen har beskrivits med hänvisning till ritningen, men ändringar och modifikationer av den be- 5 skrivna fluidtätningsenheten kan göras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (8)

*vv . 456 266 13 Patentkrav

1. Fluidtätningsenhet för inneslutning av fluider 1 en till- hörande. tåtad nekanisn (35) ned inbördes rörliga delar, vilken enhet avgränsar åtminstone ett av ett par fluidupp- tagande och -inneslutande onråden (78, 82) i lekanismen och i kombination innefattar ett relativt stelt hus (12) och ett tätningsorgan (14) av elastonermaterial. varvid huset har en styrfläns (22), son är avsedd att upptagas och kvarhållas i en del av den tätade nekanismen (35). samt en förbindningsdel (20), not vilken tätningsorganet (14) är vidhäftat, varjälte tätningsorganet (14) är i huvudsak ringfornigt samt är utfor- mat ned en primär tätningslâpp (28) och en sekundär tätnings- läpp (32). varvid den primära tätningsläppen (28) har stynpat koniska ytor (36. 38) på luft- och oljesidan. vilka ytor möts längs en i huvudsak cirkulär ort för att bilda ett tätnings- band (40) för tätande samverkan ned en tillhörande tätad del (64), varjänte den sekundära tätningsläppen (32) innefattar åtlinstone två ringforniga ytor. son möts för att tillsammans ned den rörliga delen (64) i den tätade mekanismen (35) av- gränsa ett i huvudsak cirkulårt. radiellt inåt verkande dann- tätningsband (52), k ä n n e t e c k n a d av att den styn- pat koniska ytan (36) pa den primära tätningsläppens (28) oljesida delvis är riktad not det första av de fluidupptagan- de och -inneslutande områdena (78) i mekanismen (35). medan en annan del av tätningsorganet utgör en överströmningsven- tilläpp (30). som åtminstone delvis begränsas av en åtminsto- ne delvis radiellt utåt riktad, ringfornig yta (46). från vars ena kant en ringfornig övergängsyta (44) sträcker sig åtminstone delvis radiellt inåt. vilken övergångsyta är an- sluten till en i huvudsak radiellt inåt riktad. stynpat konisk yta (42), varvid överströmningsventilläppen (30) är anordnad att samverka med en profilerad överströnningsventil- sätesyta (72), son utgör en del av den tätade nekanisnen (35) och är så dinensionerad tillsammans ned den stympat koniska överströnningsventilläppen (30), att överströnningsventilläp- 456 266 ' 4 14 pen (30) pressas not sâtesytan (72) av egenfjädringen i läp- pen.

2. Fluidtätningsenhet enligt krav 1. 'k ä n n e t e c k - n a d av att sätesytan (72) består av ett ringforligt stycke ned ett halsparti ned nindre diameter. ett förstorat skulder- parti sant ett krökt ytparti son sträcker sig nellan halspar- tiet och skulderpartiet.

3. Fluidtätningsenhet enligt krav 1. k a n n e t e c k - n a d av att den i huvudsak radiellt inåt riktade. stynpat koniska ytan (42) på överströnningsventillappen (30) inne- fattar en öppen anddel ned större dianeter sant en nellandel ned mindre dianeter, sant att ventilsâtesytan (72) har en del son är nindre än den öppna änddelen och en annan del son år större än denna. varvid den öppna änddelen och nellandelen är förbundna medelst en radiellt utåt avsnalnande. radiellt inat riktad yta.

4. Fluidtätningsenhet enligt krav 1. k ä n n e t e c k - n a d av att styrflänsen (22) på huset (12) är axiellt rik- tad med en fri kant vänd not den tâtade nekanisnens (35) inre, varjänte överströnningsventilläppen (30) innefattar en huvuddel. i vilken övergângsdelen ingår och vilken är fri från styrflänsen (22) sant är riktad not det tåtade onrâdet i nekanisnen (35). 3

S. Fluidtätningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att den primära tätningsläppen (28) är försedd ned ett spar (26) för en radiellt verkande ringfornig fjäder (16).

6. Bluidtätningsenhet enligt krav 1, k a n n e t e c k - n a d av att huset (12) innefattar bade axiella och radielia flänsar (22, 24), varvid överströnningsventilläppen (30) är delvis vidhäftad not bada flansarna. varjänte en gunnihylsa (34) är belägen utanför husets (12) axiella fläns (22) och är vidhäftad mot âtlinstone en del av denna. m _ ' ~ 456 266 15

7. Fluidtätningsenhet enligt krav 1. k ä n n e t e c k - n a d av att en ringfornig lasvulst (61) åtminstone delvis sträcker sig radiellt utåt förbi enhetens utsida för samver- kan med ett notsvarande spar (60) 1 en del av den tätade nekanisnen (35).

8. Fluidtätningsenhet enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d av att överströnningsventiiläppen (30) är så uppbyggd och anordnad, att dess tvärsnittstjocklek linskar i riktning not dess övergängsyta.