SE520380C2 - Axeltätning för tätning mot fluidläckage mellan en roterbar axel och en axelgenomföring i en vägg tillhörande en fluidbehållare - Google Patents

Description

20 25 30 520 580 En känd axeltätning som löser slitageproblemen med den konventionella packningsboxen, innefattar en på axeln fast monterad rotor vilken uppvisar axiellt orienterade ytor på vilken en eller flera stela tätningsringar med axiella slitytor är anbringade. De axiella slitytorna löper mot motsvarande axiella säten i ett tätningshus vilket är fast infäst vid axelgenomföringen. Denna axeltätning behöver ej underhållas lika ofta som packningsboxen och orsakar heller inget slitage på axeln. Lösningen kräver dock vätskekylning för slitytorna, vilket medför en ökad kostnad och kräver extra utrymme. Ett annat problem med denna lösning är att den är dyr att applicera på axlar med stora dimensioner, samt att den är mindre lämpad att ta upp radiella och axiella kast hos axeln under drift.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ovan nämnda problem löses genom att uppfinningen tillhandahåller en axeltätning för tätning mot fluidläckage mellan en roterbar axel och en med en axelgenomföring försedd vägg i en fluidbehållare såsom exempelvis ett kärl, tråg eller pumphus, där det statiska trycket inom nämnda fluidbehållare vid axelgenomföringen överstiger det statiska trycket utanför fluidbehållaren, där nämnda axeltätning innefattar en kring axeln anordnad tätningsring.

Uppfinningen utmärks särskilt av: - att en stator är fast infäst i väggen, vilken stator uppvisar en ringformig första tätningsyta för anliggning mot tätningsringen; - att en rotor är fast infäst kring den roterbara axeln i axiell anslutning till statorn, vilken rotor uppvisar en ringformig andra tätningsyta för anliggning mot tätningsringen; - att nämnda första tätningsyta och nämnda andra tätningsyta tillsammans definierar ett tätningssäte för tätande samverkan med en radiellt utåtvänd anliggningsyta på tätningsringen; 10 15 20 25 30 520 380 - att nämnda första tätningsyta, nämnda andra tätningsyta samt axelns mantelyta tillsammans utgör begränsningar för en tätningskammare inom vilken tätningsringen är belägen; - att en fluidpassage är utformad i statorn och fluidbehållarens vägg, vilken fluidpassage sträcker sig mellan fluidbehållaren och tätningskammaren och utmynnar i nämnda tätningskammare i anslutning till en radiellt inåtvänd yta av tätningsringen, varvid tätningsringen medelst trycksatt fluid från fluidbehållaren är inrättad att anpressas radiellt utåt i tätande anliggning mot nämnda tätningssäte.

I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen utgörs fluidpassagen av en ringformig spalt mellan å ena sidan statorn och fluidbehållarens vägg och å andra sidan axelns mantelyta. l en utföringsform av uppfinningen är den första tätningsytan (på statorn) och den andra tätningsytan (på rotorn) vinklade mot varandra så att tätningssätet uppvisar en radiellt utåt avsmalnande tvärsnittsform. Härvid kan tätningssätet i ett utföringsexempel uppvisa en väsentligen V-formad tvärsnittsform. I ett alternativt utföringsexempel kan tätningssätet uppvisa en väsentligen U- formad tvärsnittsform, varvid såväl den första tätningsytan (på statorn), som den andra tätningsytan (på rotorn) är åtminstone delvis krökta i axiell led.

I ytterligare en utföringsform av uppfinningen sträcker sig nämnda första tätningsyta och nämnda andra tätningsyta axiellt väsentligen parallellt med axelns mantelyta.

Lämpligtvis är vidare en axiell spalt definierad mellan nämnda första tätningsyta på statorn och nämnda andra tätningsyta på rotorn.

I en gynnsam utföringsform av uppfinningen uppvisar tätningsringen en innerdiameter vilken överstiger axelns ytterdiameter, varvid tätningsringens radiellt inåtvända yta är belägen på ett radiellt avstånd från axelns mantelyta. 10 15 20 25 30 520 380 l en för de flesta applikationer väl anpassad utföringsform uppvisar tätningsringen en väsentligen cirkulär tvärsnittsform. Tätningsringen kan emellertid alternativt uppvisa andra tvärsnittsformer, såsom exempelvis oval eller polygonal tvärsnittsform.

Vidare, är tätningsringen normalt homogent uppbyggd, men den kan även vara ihålig och uppvisa en inre ringformig hålighet.

I syfte att underlätta montering och demontering är statorn, rotorn och tätningsringen lämpligtvis delningsbart utförda. Övriga egenskaper och fördelar hos uppfinningen anges i den nedan följande beskrivning av utföringsformer.

FIGURBESKRIVNING Utförlngsformer av uppfinningen kommer nedan att beskrivas i närmare detalj under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 visar en tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en första exemplifierande utföringsform av uppfinningen; fig. 2 visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en andra exemplifierande utföringsform av uppfinningen; fig. 3 visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en tredje exemplifierande utföringsform av uppfinningen; 10 15 20 25 fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. 10 11 12 13 520 380 visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en fjärde exemplifierande utföringsform av uppfinningen; visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en femte exemplifierande utföringsform av uppfinningen; visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en sjätte exemplifierande utföringsform av uppfinningen; visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en sjunde exemplifierande utföringsform av uppfinningen; visar en hexagonal tvärsnittsform av en tätningsring; visar en pentagonal tvärsnittsform av en tätningsring; visar en triangulär tvärsnittsform av en tätningsring; visar en romboid tvärsnittsform av en tätningsring; visar en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en åttonde exemplifierande utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen är infäst i rotorn, och visar slutligen en i nederkant bruten tvärsnittssnittvy av en axeltätning enligt en nionde exemplifierande utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen är infäst i statorn_ 10 15 20 25 30 520 380 DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER l fig.1 betecknar hänvisningssiffran 1 allmänt en axeltätning enligt en första utföringsform av uppfinningen. Senare i denna beskrivning kommer flera utföringsformer att anges under hänvisning till fig. 2-9. De hänvisningssiffror som används under beskrivningen av fig. 1 kommer härvid att även användas genomgående i de övriga figurerna.

Axeltätningen 1 är avsedd för tätning mot fluidläckage mellan en roterbar axel 2 och en axelgenomföring 3 i en vägg 4 tillhörande en fluidbehållare 5 vilken ej visas i sin helhet i figuren. F luidbehållaren 5 kan exempelvis utgöras av ett kärl eller tråg för användning vid beredning av pappersmassa.

Axeltätningen 1 kan emellertid med fördel även användas vid andra Härvid fluidbehållaren 5 utgöras av exempelvis ett pumphus. Det statiska trycket applikationer där liknande tätningsbehov föreligger. kan inom fluidbehållaren 5 överstiger vid axelgenomföringen 3 det statiska trycket utanför fluidbehållaren 5. I den visade utföringsformen kan exempelvis atomsfärstryck råda utanför fluidbehållaren 5 medan det statiska trycket inom fluidbehållaren 5 (i anslutning till axelgenomföringen 3) är mellan 0,1 bar och 0,5 bar. Det skall dock noteras att även högre tryck, exempelvis upp till 20 bar kan förekomma i andra applikationer. Fortsättningsvis i beskrivningen kommer omgivningen utanför fluidbehållaren 5 att benämnas atmosfärssidan 6 medan fluidbehållarens 5 innerutrymme benämns mediasidan 7.

Fluidbehållaren 5 innehåller i de beskrivna utföringsformerna pappersmassa i flytande form, men det skall noteras att andra fluider, såväl vätskor som gaser, kan inrymmas ifluidbehållaren 5 med bibehållen tätningsfunktion.

Såsom vidare framgår av fig. 1 är en tätningsring 8 anordnad kring axeln 2.

Tätningsringen 8 är lämpligen utförd av gummi eller ett gummiliknande plastmaterial. Tätningsringen 8 inrymmes i ett tätningshus 9 bestående av en stator 10, vilken är fast infäst i väggen 4 samt en rotor 11, vilken är fast infäst 10 15 20 25 30 520 580 kring den roterbara axeln 2 i axiell anslutning till statorn 10. Statorn 10 är i det visade exemplet infäst till väggen 4 medelst skruvar 12, vilka endast markerats såsom punktstreckade linjer i figuren. Statorn 10 är vidare avtätad mot väggen 4 medelst en O-ring 13 för att vid behov upptaga eventuella ojämnheter i fluidbehållarens 5 vägg 4. Rotorn 11 är fixerad till axeln 2 medelst en eller flera skruvar 14, indikerade med punktstreckande linjer i figuren. Skruvarna 14 är lämpligtvis av stoppskruvtyp, varvid de ej intränger i axeln 2. Härigenom är rotorn 11 axiellt justerbart anordnad relativt statorn 10 på ett sådant sätt att den enkelt kan justeras axiellt utefter axeln 5 och låsas i lämpligt axiellt läge med skruven eller skruvarna 14. Vidare är rotorn 11 avtätad mot axeln 2 med en O-ring 15, vilken medger nämnda axiella justering. Förutom att denna axiella justerbarhet av rotorn 11 underlättar vid montering av axeltätningen 1, erbjuder justerbarheten en möjlighet att kompensera för förslitning av tätningsringen 8 genom att vid behov förskjuta rotorn 11 närmare statorn 10. Dessutom kan det vid låga tryck i fluidbehållaren 5 finnas behov av att låta tätningsringen 8 skjuta in djupare i tätningssätet 18 genom att något förskjuta rotorn 11 axiellt utåt, från statorn 10. Vid höga tryck i fluidbehållaren 5 kan rotorn 11 istället behöva behövas förskjutas axiellt inåt, mot statorn 10 för att minska risken för att tätningsringen 8 skall pressas ut genom den axiella spalt 25 som kommer att beskrivas närmare nedan.

Statorn 10, rotorn 11 och tätningsringen 8 är i en lämplig utföringsform delningsbart utförda, exempelvis i vardera två halvor (ej visade), för att underlätta montering och demontering på axeln 2.

Statorn 10 är försedd med en ringformig första tätningsyta 16 för anliggning mot tätningsringen 8, medan rotorn 11 är försedd med en motsvarande, ringformig andra tätningsyta 17 för anliggning mot tätningsringen 8.

Tillsammans definierar den första tätningsytan 16 (på statorn 10) och den andra tätningsytan 17 (på rotorn 11) ett delat tätningssäte 18 för tätande samverkan med en radiellt utåtvänd anliggningsyta 19 på tätningsringen 8. 10 15 20 25 30 520 380 Tätningsringen 8 är härvid belägen inom en tätningskammare 20 vilken begränsas av den första tätningsytan 16, den andra tätningsytan 17 samt axelns 2 mantelyta 21.

Vidare är en fluidpassage 22 utformad i statorn 10 och fluidbehållarens 5 vägg 4. Fluidpassagen 22 sträcker sig mellan fluidbehållaren 5 och tätningskammaren 20 och utmynnar i tätningskammaren 20 i anslutning till en radiellt inåtvänd yta 23 av tätningsringen 8. Till följd av att det statiska trycket på mediasidan 7 överstiger det statiska trycket på atmosfärsidan 6, anpressas tätningsringen 8 medelst trycksatt fluid från fluidbehållaren 5 radiellt utåt i tätande anliggning mot det delade tätningssätet 18.

Såsom framgår av fig. 1, utgörs fluidpassagen 22 av en ringformig spalt 24 mellan å ena sidan statorn 10 och fluidbehållarens 5 vägg 4 och å andra sidan axelns 2 mantelyta 21.

Vidare, enligt den första utföringsform av uppfinningen som visas i fig. 1, är den första tätningsytan 16 på statorn 10 och den andra tätningsytan 17 på rotorn 11 vinklade mot varandra på ett sådant sätt att det tvådelade tätningssätet 18 uppvisar en radiellt avsmalnande tvärsnittsform. I denna utföringsform framgår tydligt att det radiellt utåt avsmalnande, delade tätningssätet 18 närmare bestämt uppvisar en upp- och nervänt V-formad tvärsnittsform. Denna utformning medger att tätningsringen 8 kontinuerligt bibehåller tätande ingrepp med den första tätningsytan 16 och den andra tätningsytan 17 trots eventuell förslitning av tätningsringen 8.

En axiell spalt 25 är vidare definierad mellan den första tätningsytan 16 på statorn 10 och den andra tätningsytan 17 på rotorn 11. Vidare uppvisar tätningsringen 8 en innerdiameter vilken överstiger axelns 2 ytterdiameter, varvid tätningsringens 8 radiellt inåtvända yta 23 är belägen på ett förutbestämt radiellt avstånd från axelns 2 mantelyta 21. I en alternativ utföringsform kan dock tätningsringen 8 löst anligga mot axelns 2 mantelyta 10 15 20 25 30 ~ 520 380 21. En sådan utföringsform kommer nedan att beskrivas under hänvisning till fig. 6.

I fig. 2 visar en andra utföringsform av uppfinningen, där fluidpassagen 22 ej endast utgörs av den ringformiga spalten 24, utan även av en extra fluidkanal 26. Den extra fluidkanalen 26 sträcker sig genom väggen 4 och statorn 10 och utmynnar i tätningskammarens 20 strax över den ringformiga spalten 24 - dock forfarande i anslutning till den radiellt inåtvända ytan 23 av tätningsringen 8. Denna extra fluidkanal 26 ger vid vissa applikationer en förbättrad tätningsverkan hos axeltätningen 1. En ytterligare skillnad mot den första utföringsformen i fig. 1, utgörs av att tätningsringen 8 i den andra utföringsformen är ihålig och uppvisar en inre ringformig hålighet 27, medan tätningsringen 8 i fig. 1 är homogen. I båda utföringsformerna uppvisar tätningsringen 8 dock en oval tvärsnittsform, även om andra tvärsnittsformer kan förekomma. I en alternativ, ej visad utföringsform är tätningsringen 8 expanderbart utformad genom att den inre ringformiga håligheten 27 är inrättad att inrymma en trycksatt fluid, där nämnda hålighet 27 via en fluidledning (ej visad) är förbunden med en variabel pneumatisk eller hydraulisk tryckkälla (ej visad). Härigenom kan tätningsringens 8 tvärsnitt genom extern styrning expanderas eller "b|åsas upp" i önskad grad genom att fluidtrycket i håligheten 27 ökas för att åstadkomma önskad anliggning mot tätningssätet 18.

I fig. 3 visas en tredje utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen 8 uppvisar en cirkulär tvärsnittsform. Vidare är tätningskammaren 20 här utformad på ett annorlunda sätt, där den första tätningsytan 16 på statorn 10 och den andra tätningsytan 17 på rotorn 11 radiellt inåt övergår i raka, radiellt sig sträckande sidoväggar 28.

I fig. 4 visas en fjärde utföringsform av uppfinningen, där den första tätningsytan 16 på statorn 10 och den andra tätningsytan 17 på rotorn 11 axiellt sträcker sig parallellt med axelns 2 mantelyta 20, varefter de övergår i 10 15 20 25 30 520 380 10 raka, radiella sidoväggar 28 på liknande sätt som i den tredje utföringsformen som vilken ovan beskrivits.

I fig. 5 visas en femte utföringsform av uppfinningen, där tätningsytorna 16, 17 är vinklade mot varandra och radiellt inåt övergår i vinklade sidoväggar 29.

I fig. 6 visas en sjätte utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen 8 uppvisar en cirkulär tvärsnittsform och anligger även mot axelns 2 mantelyta 20. De vinklade tätningsytorna 16, 17 sträcker sig i denna utföringsform ända ut till den axiella spalten 25 mellan statorn 10 och rotorn 11.

I fig. 7 visas en sjunde utföringsform av uppfinningen, där det radiellt utåt avsmalnande, delade tätningssätet 18 uppvisar en väsentligen U-formad tvärsnittsform, varvid tätningsytorna 16, 17 är krökta i axiell led för att radiellt inåt övergå i raka, radiella sidoväggar 28.

I fig. 8 visas en alternativ tvärsnittsform på tätningsringen 8. I denna utföringsform är tätningsringen 8 polygonalt utformad, närmare bestämt som en hexagon.

Fig. 9 visar en ytterligare polygonal tvärsnittsform på tätningsringen 8, här i form av en pentagon.

Fig. 10 visar en annan polygonal tvärsnittsform på tätningsringen 8, här i form av en triangel.

Fig. 11 visar ännu en polygonal tvärsnittsform på tätningsringen 8, här i form av en romb. 10 15 520 380 11 l fig. 12 visas en åttonde utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen 8 är infäst rotorn 11 via ett snäppförband 30. l denna utföringsform uppvisar tätningsringen 8 en radiellt utåtbuktande bandform. l fig. 13 visas en nionde exemplifierande utföringsform av uppfinningen, där tätningsringen 8 istället är infäst statorn 10 via ett motsvarande snäppförband 31. Även här uppvisar tätningsringen 8 en radiellt utåtbuktande bandform. l en ej visad utföringsform kan axeltätningen 1 vid behov kompletteras med smörjning av tätningsringen 8, antingen utifrån genom exempelvis vätskebegjutning eller inifrån genom extra tillförsel av smörjande media via särskilda smörjkanaler (ej visade).

Uppfinningen är ej begränsad till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utföringsexempel, utan kan fritt varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (18)

10 15 20 25 30 520 380 12 PATENTKRAV

1. Axeltätning (1) för tätning mot fluidläckage mellan en roterbar axel (2) och en med en axelgenomföring (3) försedd vägg i (4) en fluidbehållare (5) såsom exempelvis ett kärl, tråg eller pumphus, där det statiska trycket inom nämnda fluidbehållare (5) vid axelgenomföringen (3) överstiger det statiska trycket utanför fluidbehållaren (5), där nämnda axeltätning (1) innefattar en kring axeln (2) anordnad tätningsring (8), kännetecknad av: - att en stator (10) är fast infäst i väggen (4), vilken stator (10) uppvisar en ringformig första tätningsyta (16) för anliggning mot tätningsringen (8); - att en rotor (11) är fast infäst kring den roterbara axeln (2) i axiell anslutning till statorn (10), vilken rotor (11) uppvisar en ringformig andra tätningsyta (17) för anliggning mot tätningsringen (8); - att nämnda första tätningsyta (16) och nämnda andra tätningsyta (17) tillsammans definierar ett tätningssäte (18) för tätande samverkan med en radiellt utåtvänd anliggningsyta (19) på tätningsringen (8); - att nämnda första tätningsyta (16), nämnda andra tätningsyta (17) samt (21) tätningskammare (20) inom vilken tätningsringen (8) är belägen; axelns mantelyta tillsammans utgör begränsningar för en - att en fluidpassage (22) är utformad i statorn (10) och fluidbehållarens (5) vägg (4), vilken fluidpassage (22) sträcker sig mellan fluidbehållaren (5) och tätningskammaren (20) och utmynnar i nämnda tätningskammare (20) i anslutning till en radiellt inåtvänd yta (23) av tätningsringen (8), varvid tätningsringen (8) medelst trycksatt fluid från fluidbehållaren (5) är inrättad att anpressas radiellt utåt i tätande anliggning mot nämnda tätningssäte (18). 10 15 20 25 520 380 13

2. Axeltätning (1) enligt patentkrav 1, kännetecknad av att nämnda fluidpassage (22) utgörs av en ringformig spalt (24) mellan å ena sidan statorn (10) och fluidbehållarens (5) vägg (4) och å andra sidan axelns (2) mantelyta (21).

3. Axeltätning (1) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda första tätningsyta (16) på statorn (10) och nämnda andra tätningsyta (17) på rotorn (11) är vinklade mot varandra så att nämnda tätningssäte (18) uppvisar en radiellt utåt avsmalnande tvärsnittsform.

4. Axeltätning (1) enligt patentkrav 3, kännetecknad av att nämnda radiellt utåt avsmalnande tätningssäte (18) uppvisar en väsentligen V-formad tvärsnittsform.

5. Axeltätning (1) enligt patentkrav 3, kännetecknad av att nämnda radiellt utåt avsmalnande tätningssäte (18) uppvisar en väsentligen U-formad tvärsnittsform, varvid såväl nämnda första tätningsyta (16) på statorn (10), som nämnda andra tätningsyta (17) på rotorn (11) är åtminstone delvis krökta i axiell led.

6. Axeltätning (1) enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda första tätningsyta (16) och nämnda andra tätningsyta (17) axiellt sträcker sig väsentligen parallellt med axelns (2) mantelyta (21).

7. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att en axiell spalt (25) är definierad mellan nämnda första tätningsyta (16) på statorn (10) och nämnda andra tätningsyta (17) på rotorn (11). 10 15 20 25 30 520 380 14

8. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att tätningsringen (8) uppvisar en innerdiameter vilken överstiger axelns (2) ytterdiameter, varvid tätningsringens (8) radiellt inåtvända yta (23) är belägen på ett radiellt avstånd från axelns (2) mantelyta (21).

9. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att tätningsringen (8) är infäst i rotorn (11).

10. Axeltätning (1) enligt något eller några av patentkrav 1 - 8, kännetecknad av att tätningsringen (8) är infäst i statorn (10).

11. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att rotorn ( 11) är axiellt justerbart anordnad relativt statorn (10).

12. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att tätningsringen (8) uppvisar en väsentligen cirkulär tvärsnittsform.

13. Axeltätning (1) enligt något eller några av patentkrav 1 - 11, kännetecknad av att tätningsringen (8) uppvisar en väsentligen oval tvärsnittsform.

14. Axeltätning (1) enligt något eller några av patentkrav 1 - 11, kännetecknad av att tätningsringen (8) uppvisar en väsentligen polygonal tvärsnittsform.

15. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att tätningsringen (8) är homogen. 10 15 ~ 520 380 15

16. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att tätningsringen (8) är ihålig och uppvisar en inre ringformig hålighet (27).

17. Axeltätning (1) enligt patentkrav 16, kännetecknad av att tätningsringen (8) är expanderbart utformad, varvid den inre ringformiga håligheten (27) är inrättad att inrymma en trycksatt fluid, där nämnda hålighet (27) via en fluidledning är förbunden med en variabel tryckkälla.

18. Axeltätning (1) enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknad av att statorn (10), rotorn (11) och tätningsringen (8) är delningsbart utförda, exempelvis i vardera två halvor, för att underlätta montering och demontering på axeln (2).