SK12482002A3 - Labyrintové tesnenie medzi dvoma otočnými konštrukčnými súčasťami - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka labyrintového tesnenia medzi dvoma otočnými konštrukčnými súčasťami, ktoré sú na seba navzájom relatívne otočené okolo osi, sú axiálne upevnené a ktoré vytvárajú najmenej dve, axiálne za sebou usporiadané prstencové, prerušované tesniace krúžkové štrbiny medzi vždy jednou čelnou plochou na jednej konštrukčnej súčasti usporiadaného prstencového elementu a medzi bezdotykovo tesne susediacou protiľahlou tesniacou plochou na druhej konštrukčnej súčasti, pričom čelná plocha a tesniaca plocha vytvárajú plášťové plochy príslušnej tesniacej krúžkovej štrbiny.

Doterajší stav techniky

Z DE 44 03 776 Al známe labyrintové tesnenie uvedeného druhu je využité v oblasti guličkového ložiska na prechode od poháňacieho motora, ku ktorému je prostredníctvom príruby pripojený pohon. Pritom je z hľadiska skrine pevná konštrukčná súčasť opatrená radiálne dovnútra smerujúcimi, paralelne na seba navzájom usporiadanými prstencovými elementárni, ktoré majú zhodný vnútorný priemer. Na kotvovom hriadeli poháňacieho motora je upravená ďalšia prstencová konštrukčná súčasť, ktorá má v oblasti čelných plôch jednotlivých prstencových elementov susedné valcové tesniace plochy. Táto ďalšia konštrukčná súčasť má naviac radiálne navonok smerujúce vymrštovacie priehradky, ktoré zasahujú medzi prstencové elementy. Čelné plochy prstencových elementov majú nepatrne väčší priemer ako • · · ·· ···· priemer priradenej.......valcovej' tesniacej 'plochytakže je vytvorená obvodová dutá valcová úzka tesniaca prstencová štrbina medzi zodpovedajúcou čelnou plochou a medzi priradenou tesniacou plochou. Čelná plocha a tesniaca plocha tak vytvárajú vnútornú a vonkajšiu plášťovú plochu príslušnej tesniacej prstencovej štrbiny. V praxi sa ukázalo, že sa nedá dosiahnuť absolútneho kruhového priebehu tesniacich plôch. Na podklade technicky nezanedbateľných tvarových a polohových chýb sa tak mení len velmi nepatrná šírka tesniacej prstencovej štrbiny dynamicky s frekvenciou obehu. Pokiaľ sa dostane napríklad olej, napríklad v podobe kvapiek alebo ako olejová pena, od guličkového ložiska do labyrintového tesnenia a tým tiež na tesniacu prstencovú štrbinu, potom pôsobí excentrický obiehajúca tesniaca plocha ako čerpadlo a dopravuje tak vytvorené znečistenie cez tesniacu prstencovú štrbinu, takže sa môže dostať až k motoru a spôsobiť tam poruchy. Aby sa zabránilo týmto nedostatkom, je do labyrintového usporiadania integrovaná relaxačná oblasť, ktorá je prostredníctvom kanála pripojená na difúzor pôsobiaci ako Venturiho tryská, ktorý je spojený s okolitým prostredím.

Podstata vynálezu

Vynález si kladie za úlohu vytvoriť opatrenia na labyrintovom tesnení, ktoré by pôsobili proti čerpadlovému efektu.

Riešenie tejto úlohy sa uskutočňuje podľa vynálezu tým, že najmenej jedna plášťová plocha najmenej jednej tesniacej krúžkovej štrbiny je vytvorená kužeľovito.

Konštrukcia labyrintového tesnenia podľa vynálezu má na základe kužeľovitého usporiadania tesniace krúžkové štrbiny • · z hlädiskä^_äxÍálnehó”’čéŕpädľóvého'“účinku/ ku ktorému dochádza na základe už zmienených dynamických zmien tesniacej štrbiny v dôsledku nekruhovítosti, vytvorený prídavné radiálny komponent v tesniacej krúžkovej štrbine. Tento radiálny komponent s čerpacím účinkom je závislý na počte otáčok, priemere a radiálnom predĺžení, ako aj sklone kužeľovitej tesniacej štrbiny v osovom smere. S výhodou je radiálna šírka štrbiny rovnako veľká v priebehu axiálneho predĺženia. Potom sa vytvára tesniaca krúžková štrbina v podobe dutého zrezaného kužeľa. Je tiež ale možné sklonič len jednu z plášťových plôch tesniacej krúžkovej štrbiny, teda buď čelnú plochu prstencového elementu alebo tesniacu plochu na priradené ďalšie konštrukčné súčasti, a to v smere kužeľa. Obidve uvedené plášťové plochy ale môžu byč proti osovému smeru skonené protilahlo. Účelné ale môže byč tiež, keď je sklon uvedených plášťových plôch upravený len na časti ich axiálneho predĺženia. Na veľkosť čerpacieho účinku je pritom rozhodujúci najmä sklon vonkajšej plášťovej plochy tesniacej krúžkovej štrbiny. Pritom je čerpací účinok nasmerovaný na ten koniec tesniacej krúžkovej štrbiny, ktorý má väčší priemer. Väčší priemer tesniacej krúžkovej štrbiny je tak usporiadaný na tú stranu, z ktorej môže prúdiť narušujúce fluidum, najmä olej, voda alebo podobne, na labyrintové tesnenie. Na čerpací účinok pritom môže mať význam na zadržované fluidum pôsobiaca radiálna odstredivá sila, ktorá dopravuje fluidum zatlačené do tesniacej krúžkovej štrbiny navonok. Na sklonenej vonkajšej plášťovej ploche potom vzniká komponent prúdenia, ktorý pôsobí proti nekruhovým priebehom vytváranému axiálnemu čerpaciemu účinku vo vzťahu na pritekajúce fluidum. Prostredníctvom voľby kužeľového sklonu a počtu otáčok pritom môžeme nastaviť veľkosť protipôsobiacej silovej zložky. Aby bolo možné udržiavať pokial možno malý priemer tesniacimi plochami opatrenej konštrukčnej súčasti, tak sú axiálne za sebou nasledujúce tesniace ’plochy ‘v tvare zrezaného“kužeľapriradené v pozdĺžnom reze na seba v tvare pílových zubov, čo umožňuje usporiadať stredný priemer najmenej zhruba rovnako veľký. Tiež môžeme opatriť labyrintové tesnenie tesniacimi krúžkovými štrbinami, ktoré sú sklonené navzájom protiľahlo. Potom môžeme napríklad pôsobiť v centrálnej axiálnej oblasti odvetrávaného úseku labyrintového tesnenia proti vnikaniu fluida z obidvoch koncových oblastí. Okrem toho môžu k jednej spoločnej tesniacej ploche stáť protiľahlo tiež prstencové plochy vo väčšom počte. Účelné je -tiež, a to najmä medzi niektorými susednými tesniacimi plochami upraviť radiálne navonok smerujúce odstred'ujúce krúžky, ktoré zasahujú medzi príslušné susedné prstencové elementy a prostredníctvom tesniacej krúžkovej štrbiny prichádzajúce fluidum odstred'ujú radiálne do zachytávacích drážok, upravených medzi príslušnými prstencovými elementárni. Takto odstredené fluidum môžeme potom odvádzať cez spoločný zberný kanál.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález je v ďalšom bližšie vysvetlený v spojení s príkladom uskutočnenia labyrintového tesnenia znázorneného na výkrese.

Na obr. 1 je znázornený pozdĺžny rez labyrintovým tesnením pevne uloženým na ložiskovom štíte motora.

Na obr. 2 je vo väčšom meradle znázornené prstencové tesnenie v oblasti tesniacej krúžkovej štrbiny.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Podľa obr. 1 je vo vnútornom’ priestore 1^ pevnej skrine elektromotora pevne umiestnená kotva 2^ na hriadeli 2· Tento hriadeľ 3 je prostredníctvom valivého ložiska £ otočné uložený v ložiskovom štíte 5 skrine. Z vnútorného priestoru 1 skrine navonok vyčnievajúci koniec hriadeľa 3 je v poháňacom spojení s mechanickým pohonom, ktorý bezprostredne nadväzuje na ložiskový štít 5 a z ktorého je znázornené len usporiadanie ozubených kolies 6 prevodu. Ozubené kolesá ý prevodu sa otáčajú v neznázornenom olejovom kúpeli. Množstvo oleja dopravované ozubenými kolesami prevodu slúži tiež na mazanie valivého ložiska 4. Aby sa pritom zabránilo, že by prevádzový olej, ktorý prechádza axiálne cez valivé ložisko 4, vnikal do vnútorného priestoru 1 skrine motora, je v axiálnej nadväznosti na valivé ložisko 4 usporiadané v axiálnom smere ku kotve 2 viackomorové labyrintové tesnenie. Toto labyrintové tesnenie pozostáva z objímkovej vnútornej konštrukčnej súčasti 8_, ktorá je pevne nasadená na hriadeľ 3 a otáča sa s týmto hriadeľom, ako aj z vonkajšej konštrukčnej súčasti 7, ktorá obklopuje vnútornú konštrukčnú súčasť (3 a ktorá je pevne spojená s ložiskovým štítom 5. Na vnútornej stene vonkajšej konštrukčnej súčasti 7 sú upravené radiálne dovnútra smerujúce prstencové elementy 9, ktoré sú usporiadané vo vzájomnom axiálnom odstupe a medzi ktorými sú upravené dutiny 10 s prierezom v tvare písmena U. Ako je to vidieť z obrázku 2, sú upravené radiálne dovnútra smerujúce čelné plochy 11 prstencových elementov £ pri vytvorení tesniacej krúžkovej štrbiny 12 v tesnom susedstve a bezdotykovo vždy proti plášťovej tesniacej ploche 13, ktorá je vytvorená na vonkajšej stene objímkovej, s hriadeľom 3 obiehajúcej vnútornej konštrukčnej súčasti 8. Pretože tesniaca plocha 13 pri praktických prevádzkových podmienkach neobieha presne kruhovo, • »

tak sáT mení V“radiálnórŤT’sméŕé“ meraná šírka' tesniacej ' krúžkovej štrbiny 12 s frekvenciou otáčania hriadel'a 3. To spôsobuje v tesniacej krúžkovej štrbine 12, že napríklad od valivého ložiska 4 privádzaný mazací olej je napriek štrbinovej šírke, ktorá je udržiavaná veľmi malá, čerpaný cez tesniacu krúžkovú štrbinu 12.

Aby sa zabránilo priechodu fluida cez tesniacu krúžkovú štrbinu 12, je táto kužeľovito vytvorená. Na tento účel je s výhodou kužeľovito vytvorená- ako čelná plocha 11 na prstencovom elemente 9, taktiež priradená tesniaca plocha 13. Sklony na čelnej ploche 11 a na tesniacej ploche 13 sú proti vyznačenej osi hriadeľa 3 zvolené rovnako veľké a v rovnakom smere. Tesniaca krúžková štrbina má pritom tvar dutého zrezaného kužeľa, ktorého priemer sa rozširuje proti tomu smeru, z ktorého prichádza zadržiavané fluidum, teda predovšetkým mazací olej . Pri otáčajúcom sa hriadeli a unášanej tesniacej ploche 13 je až na tesniacu krúžkovú štrbinu 12 vytláčané fluidum pri vnikaní do tesniacej krúžkovej štrbiny radiálne navonok zrýchľované a získava na priradenej sklonenej čelnej ploche 11 vychýlenie, ktoré má proti prítokovému smeru fluida smerujúci silový komponent. Prostredníctvom voľby sklonu môžeme so zreteľom na počet otáčok hriadeľa 2 voliť tento silový komponent tak, že nekruhovým priebehom vytváraného čerpacieho účinku v tesniacej krúžkovej štrbine pôsobí proti a najmenej je čiastočne kompenzovaný. Prostredníctvom viacnásobného uskutočnenia takto usporiadaného labyrintového štrbinového tesnenia môžeme priechod fluida cez príslušne vytvorené labyrintové tesnenie redukovať najmenej do tej miery, že nie sú potrebné prídavné opatrenia vzhľadom na zhodný tesniaci účinok proti usporiadaniu s úplne valcovou tesniacou krúžkovou štrbinou a že je potrebný len zmenšený počet tesniacich krúžkových štrbín 12 vytvorených' z prstencového'“'elementu á tesniacej plochy 13.

Odlišne od znázorneného príkladu uskutočnenia, pri ktorom majú plášťová čelná plocha 11 a plášťová tesniaca plocha 13 tesniace krúžkové štrbiny 12 rovnaký sklon, môže byť tiež dostačujúce vytvoriť v tvare kužeľa len čelnú plochu 11 alebo tesniacu plochu 13, pričom však musíme vziať do úvahy smer z toho vyplývajúceho silového komponentu vo vzťahu na zdokonalený požadovaný tesniaci pomer.

Aby sa udržiavala radiálna sila steny vnútornej konštrukčnej súčasti 8 taká malá ako je to len možné, tak sa zvolí stredný priemer najmenej dvoch v susedstve usporiadaných, kužeľovitých tesniacich krúžkových štrbín 12 najmenej zhruba rovnako veľký. Príslušné, axiálne vedľa seba na otočné uloženej vnútornej konštrukčnej súčasti 8 upravené tesniace plochy 13 v tvare dutého kužeľa pritom vytvárajú v axiálnom pozdĺžnom reze tvar pílových zubov.

Aby sa ďalej zdokonalilo odstreďovanie stále ešte cez tesniacu krúžkovú štrbinu pretláčaného fluida, sú v oblasti špičiek pílových zubov vždy medzi dvoma susednými tesniacimi plochami 13 upravené navonok smerujúce odstreďovacie krúžky 15, ktoré zasahujú medzi príslušné susedné prstencové elementy 9.

Pokial je to možné vytláčať nežiadúce fluidum od obidvoch strán tesnenia, tak je účelné upraviť tesniacu krúžkovú štrbinu 12 s protiľahlým sklonom na axiálnych koncových oblastiach labyrintového tesnenia. V príklade uskutočnenia je koncový úsek vnútornej konštrukčnej súčasti 8, ktorý je privrátený ku kotve 2, opatrený v súlade s tým s plášťovou

tesniacou plochou 13, ktorej......sklon je proti.....ose 14 upravený protiľahlo ku sklonu tesniacej plochy 13 na protiľahlom konci k prevodu. plochy 11 labyrintového tesnenia, V súlade s tým sú ale ktorý je privrátený tiež plášťové čelné priradených prstencových elementov 9 sklonené protiľahlo. Medzi oblasťami s protiľahlým sklonom tesniacej krúžkovej štrbiny 12 je na labyrintové tesnenie s výhodou zapojená neutrálna komora 16, z ktorej sa navonok odvádza zatlačené fluidum. Na rozdiel od toho môže byť z dutiny 10, ktorá je privrátená k prevodu, tu odlúčené fluidum privádzané naspäť s výhodou ako prevádzkový olej opäť k valivému ložisku 4, prípadne do prevodu.

Inak je tiež možné priradiť najmenej dva prstencové elementy 9 k jednej spoločnej tesniacej ploche 13, ako je to na príklade uskutočnenia podľa obrázku 1 znázornené po obidvoch stranách neutrálnej komory 16.

Celkovo sa prostredníctvom kužeľovitého usporiadania tesniacej krúžkovej štrbiny 12 dosiahne zdokonalenie tesniaceho účinku bez prídavného konštrukčného priestoru alebo iných pomocných prostriedkov. Okrem toho môžu byť prostredníctvom takto využiteľného silového komponentu zmenšené požiadavky na škrtiace pôsobenie tesniacej krúžkovej štrbiny 12 a tak je možné prípadne zväčšiť radiálnu štrbinovú šírku, takže sa môže uskutočniť výroba konštrukčných súčastí so zmenšenou presnosťou. Pri zväčšenej štrbinovej šírke sa tiež zmenšuje jej relatívna dynamická zmena pri rotujúcom hriadeli 3, čo opäť vedie na zmenšenie nežiadúceho čerpadlového efektu z hľadiska pritekajúceho oleja z protiľahlej strany. Pritom nie je potrebné zväčšovať priemer vnútornej konštrukčnej súčasti 8 napriek kužeľovému usporiadaniu tesniacej plochy 1_3, pokiaľ sú tesniace plochy 13 • ♦ ·· · · pri^-‘pohľade vpozdlžnom ”reze 'pílovo ozubene axiálne ná seba pripojené. Vonkajšia konštrukčná súčasť Ί_ spoločne s prstencovými elementárni 9 je z montážnych dôvodov uskutočnená rozdelene, zatiaľ čo vnútorná konštrukčná súčasť 8 tvorí s tesniacimi plochami 13 a s odtred'ujúcimi krúžkami 15 jednodielnu konštrukčnú jednotku. Obidve konštrukčné súčasti 7 a 8 sú proti sebe navzájom otočné, ale v axiálnom smere sú až na premiestnenia podmienené prevádzkou upevnené. Tiež tá časť zodpovedajúcej tesniacej plochy 13, ktorá je priradená bezprostredne na čelnú plochu 11, je- -v axiálnom smere vytvorená bez prerušenia.

Claims (9)

1. ·· ·· ··

   ...... P A T E N TO V É • · Φ · · • · ··· ··· · • · · · · · • · · · · • ·· ·· ···· pf> 42if8 2 N Á R 0 K Y 1 . Labyrintové tesnenie medzi dvoma otočnými konštrukčnými súčasťami (7, 8), ktoré sú k sebe navzáj om relatívne otočné okolo osi (14) , sú axiálne upevnené a ktoré

   vytvárajú najmenej dve, axiálne za sebou usporiadané prstencové, prerušované tesniace krúžkové štrbiny (12) medzi vždy jednou čelnou plochou (11) na jednej konštrukčnej súčasti (7) usporiadaného prstencového elementu- (9) a medzi bezdotykovo tesne susediacou protiľahlou tesniacou plochou (13) na druhej konštrukčnej súčasti (8) , pričom čelná plocha (11) a tesniaca plocha (13) vytvárajú plášťové plochy príslušnej tesniacej krúžkovej štrbiny (12), vyznačujúce sa tým, že najmenej jedna - plášťová plocha najmenej jednej tesniacej krúžkovej štrbiny (12) je vytvorená kužeľovito.
2. 2. Labyrintové tesnenie podľa nároku 1,-vy zn ač u júce sa tým, že čelná plocha (11) je vytvorená kužeľovito.
3. 3. Labyrintové tesnenie podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že tesniaca plocha (13) je vytvorená kužeľovito.
4. 4. Labyrintové tesnenie podľa najmenej jedného z nárokokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že obidve plášťové plochy tesniacej krúžkovej štrbiny (12) sú vytvorené kužeľovito a majú zhodný sklon.
5. 5. Labyrintové tesnenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že prostredné e · • · • · • · • · • · • ·· priemery najmenéj'dvoch v susedstve usporiadaných“ kužeľovitých tesniacich krúžkových štrbín (12) sú najmenej zhruba rovnako veľké.
6. 6. Labyrintové tesnenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 5, vyznačujúce sa tým, že tesniace krúžkové štrbiny (12) sú upravené s protiľahlým sklonom.
7. 7. Labyrintové tesnenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 6, vyznačujúce sa tým, že najmenej dva prstencové elementy (9) sú upravené protiľahlo- vzhľadom na priechodziu spoločnú tesniacu plochu (13).
8. 8. Labyrintové tesnenie podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že na jednej konštrukčnej súčasti (8) je usporiadaných axiálne za sebou viacero kužeľových tesniacich plôch (13).
9. 9. Labyrintové tesnenie podľa nároku 8, vyznačuj ú c e sa t ý m, že medzi susednými tesniacimi plochami (13) sú usporiadané navonok smerujúce odstreďujúce -krúžky (15), ktoré zasahujú medzi priradené susedné prstencové elementy