DK143618B - Roersamling med et taetningslegeme af elastisk materiale - Google Patents

Description

/—* (19) DANMARK <|||

|p 02) FREMLÆGGELSESSKRIFT (11) 11+3618 B

OIREKTORATETFOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 508/73 (51) IntCI.3 F16 L 21/02 (22) Indleveringsdag 30. Jan. 1973 // F 16 J 15/12 (24) Løbedag 30. Jan. 1973 (41) Aim. tilgængelig 1 · &Ug. 1973 (44) Fremlagt 1^· sep· 1981 (86) International ansøgning nr. -(86) International indleveringsdag -(85) Videreførelsesdag -(62) Stamansøgning nr. ~

(30) Prioritet 31- Jan. 1972, 1048/72, SE 5- Jun. 1972, 7335/72, SE

19· Jun. 1972, 8023/72, SE 6. okt. 1972, 129C5/72, SE

(71) Ansøger F0RSHEDA IDEUTVECKLING AB, S-331 00 Vaernamo, SE.

(72) Opfinder Sven-Erik Malmstroem, CH: Sten _Sporre, SE.

(74) Fuldmægtig Dansk Patent Kontor ApS.

(54) Rørsamling med et tætnings legeme af elastisk materiale.

Opfindelsen angår en rørsamling med et tætningsiegerne af elastisk materiale, f.eks. gummi, hvilket tætningslegeme er beregnet til i en vis retning at blive udsat for en trækpåvirkning og omfatter et inde i det elastiske materiale anbragt, af tråd opbygget fjederelement som forstærknings- og/eller modtryksorgan.

Q Det er ofte ønskeligt at forstærke og øge fastklemningskraften ved D tætningslegemer af elastisk materiale, og til dette formål er det 2 kendt i elastisk materiale at indlejre forstærknings- eller fastklem- ") ningsindretninger af forskellig art, f.eks. skruefjedre af metal.

F

Imidlertid er mulighederne for at anvende sådanne fjedre til forstæric-nings- eller fastklemningsformål begrænset gennem den kendsgerning, 5 at den tilgængelige plads for legemerne, som tætningsringe og lignen- 2 143618 de organer,ofte er meget begrænset, og de hidtil kendte forstærknings- eller fastklemningsindretninger giver enten legemerne uhen-sigstmæssigé dimensioner eller er så små, at der opnås en utilstrækkelig grad af forstærkning og/eller fastklemning.

Der kendes tætningslegemer, hvor fjederelementet er en rundtgående bølgeformet fjedertråd. Disse har imidlertid den ulempe, at ved strækning af tætningslegemet trækkes de enkelte dele af fjederelementet fra hinanden med fare for, at forbindelsen mellem det elastiske materiale og fjedertråden brister, hvorved fjederelementets forstærkende funktion bliver illusorisk.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at tilvejebringe en rørsamling af den i indledningen angivne art, hvor de ved de kendte tætningslegemer herskende ulemper er undgået.

Dette opnås ved rørsamlingen ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at fjederelementet udgøres af en eller flere i det væsentlige i båndform fladtrykte skruefjedre med i afstand fra hinanden liggende vindinger, således at deres viklingsvindinger omslutter dele af det elastiske materiale på en sådan måde, at disse omsluttede dele af det elastiske materiale under trækpåvirkningen i den nævnte retning bliver udsat for en trykpåvirkning.

Fjederelementet kan også omfatte to fladtrykte,sammenvalsede skruefjedre, og ifølge opfindelsen er i så fald den ene skruefjeder høj-resnoet og den anden venstresnoet. Dette medfører en produktionsteknisk fordel, fordi de to fjedre ved forskydning i forhold til hinanden aldrig kan komme til at "dække" hinanden og dermed i realiteten udgør en enkelt fjeder. Endvidere opnås et særlig stærkt fjederbånd med i det væsentlige lige kanter.

I en foretrukken udførelsesform for rørsamlingen ifølge opfindelsen er fjederelementets trådvindinger ved et punkt af dets tværsnit forbundet med hinanden, således at fjederelementet bibringes et langs dette forløbende parti, hvor fjederelementets længde er uforanderlig. Ifølge opfindelsen kan dette også ske ved, at en metaltråd strækker sig langs fjederelementet og er forbundet med trådvindingerne. Herved bliver forbindelsen mellem trådvindingerne mere sik ker.

3 143616

Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser en del af en forstærknings- eller fastklemningsfjeder til et tætningslegeme for rørsamlingen ifølge opfindelsen, fig. 2 en del af en anden udførelsesform for forstærkningsfjederen, fig. 3 et snit gennem væggene på to med hinanden forbundne rør, hvor der mellem rørvæggene er anbragt et tætningslegeme ifølge opfindelsen, fig. 4a, 4b et snit gennem et andet tætningsarrangement for rørsamlingen ifølge opfindelsen, fig. 5 et snit, som anskueliggør endnu en rørsamling ifølge opfindelsen, fig. 6 et snit, som anskueliggør en yderligere rørsamling ifølge opfindelsen, fig. 7 et snit, hvor tætningslegemet er anvendt som et tætnings element for en roterende aksel, fig. 8-12 snit, som anskueliggør forskellige udførelsesformer for rørsamlingen ifølge opfindelsen, og fig.13 snit, som anskueligør en rørsamling ifølge opfindelsen.

Rørsamlingen ifølge opfindelsen omfatter et tætningslegeme med et forstærknings- eller fastklemningselement i form af et fjederorgan, som kan have det i fig. 1 og 2 viste udseende. I fig. 1 består fjederorganet af en i båndform valset, af metaltråd bestående skruefje der. Ved fjederorganets båndform opnås et antal fordele, som fremgår nærmere ved forklaringen af de forskellige arrangementer, hvori forstærkningselementet indgår. Imidlertid kan det nævnes, at et fjederorgan, som med udgangspunkt i en skruef jeder valset i båndform, ved vulkanisering ind i gummi kommer til at danne et elastisk element, i hvilket de mellem fjederorganets vindinger liggende dele af gummi ved træk i elementet udsættes for trykpåvirkning, som er den for gummi mest fordelagtige form for påvirkning.

I fig. 2 er vist et fjederorgan, som dannes ved sammenvalsning af to· skruefjedre, som har viklingerne gående i modsat retning. Et sådant fjederorgan er meget kompakt og stærkt, har forholdsvis kontinuerte sidekanter og udviser også mange andre fordele, f.eks. små åbne områ der.

4 143018 I fig. 3 er vist et snit gennem væggen på en rørmuffe 10 og en rørende 12, som skal tætnes i forhold til hinanden. Før sammenføringen af muffe og rørende forsynes muffen indvendig med et tætningslegeme, som omfatter en tætningsring 14. Tætningsringen 14 har en holdedel 16 og en med denne forbundet tætningsdel 18. Ved fremstillingen af tætningsringen vulkaniseres en båndformet fjederring 20 ind i dennes tætningsdel 18, hvilken fjederring i ubelastet tilstand har form af en hul keglestub. Fjederbåndet kan f.eks. være opbygget i overensstemmelse med, hvad der vises i fig. 2. Holdedelen 16 af tætningsringen 14 er presset mod indersiden af muffen 10 ved hjælp af en formstofring 22. Hår rørenden 12 indføres i den med tætningsi egernet forsynede muffe 16,presses tætningsdelen 18 fjedrende til side, og efter indføring af rørenden 12 i muffen 10 kommer tætningsdelen 18 som følge af tilstedeværelsen af fjeder organet 20 til at ligge an mod ydersiden af rørenden 12 med en forholdsvis stor kraft. Tætningsringen danner således en læbetætning, som modstår høje indre tryk. Ved tilstedeværelsen af fjederorganet 20 kan gummimaterialet have forholdsvis små dimensioner under opretholdelse af et højt fastklemningstryk mod rørendens yderside.

I fig. 4a og 4b er vist en rørsamling ifølge opfindelsen, ved hvilken der i både tætningsdelen og holdedelen er indlejret en forstærknings-og fastklemningsindretning. Tætningsringens holdedel 24 ligger an udvendigt mod kantdelen af en muffe 26. Tætningsringen har endvidere en tætningsdel 28 og en forbindelsesdel 30 mellem holdedelen 24 og tætningsdelen 28. Holdedelen 24 klemmes mod muffen 26 af et fjederorgan 32, som i det viste udførelseseksempel er anbragt i en forsænkning i holdedelens gummimateriale, men skulle også kunne være vulkaniseret ind i dette. Også tætningsdelen 28 er forsynet med et fjederorgan 34.

I ubelastet tilstand har fjederorganet 34 form af en hul keglestub. Fjederorganet 34 er vulkaniseret ind i et ophøjet parti af gummimaterialet. Tætningsringens tætningsparti 28 har en tætningslæbe 36 for at forstærke tætningsvirkningen. Ved indføring af en rørende 38 i tætningsringen ekspanderes dennes tætningsdel 28 mod indvirkning af fjederorganet 34 til den i fig. 4b viste stilling. Ved tilstedeværelsen af fjederorganerne 32 og 34 kommer såvel holdedelen som tætningsdelen til med nødvendig kraft at blive presset mod hhv. muffen og rørenden. Forbindelsesdelen 30 er således udformet, at store dimensionsafvigelser, excentricitet og lignende kan optages af tætningslegemet.

5 143*18 I fig. 5 er vist en muffe 40 beregnet til sammenkobling af to muffeløse rør. Muffen 40 har to tætningsringe 42 og 44 samt en anlægsring 46. Samtlige ringe er i det væsentlige plane og består af gummi og i gummiet indvulkaniserede fjederorganer med båndform. Ringene er anbragt i spor i muffen, hvorved muffen indenfor de to tætningsringe 42 og 44 har i forhold til fastgørelsesporene lavere og bredere spor 48, i hvilke de respektive tætningsringe fjedrende indbøjes, når en rørende indføres i muffen. I fig. 5 er kun vist én rørende 50 indført til anlæg mod anlægsringen 46, medens den anden tætningsring 42 er vist i ubelastet tilstand. Ved tilstedeværelsen af fjederorganerne i ringene opnås en høj fastklemningskraft mod ydersiden af de i muffen indførte rørender.

Rig. 6 viser en rørmuffe 'pi, som er forsynet med en tætningsring 52, der ved hjælp af en del 54 er indstøbt i rørmuffen. Tætningsringens tætningsdel 56 er forsynet med et fjederorgan 5¾ som i ubelastet tilstand har form af en hil keglestub. Indenfor stedet for tætningsringens indstøbning i muffen 51 har denne en udsparing 60 svarende til tætningsringens tætningsdel 56· Rørmuffen kan fremstilles ved, at tætningsringen 52 opspændes på en formflade beregnet til udformning af inderfla-den på muffen 51, hvorved tætningsringen 52 ved istøbning af betonen bliver indstøbt i og former muffen 51 på hen viste måde. Når den nævnte formflade fjernes, kommer tætningsdelen 56 til at fjedre indad til den viste stilling. Når en rørende senere indføres i muffen 51, kommer tætningsdelen 56 under indvirkning af fjederorganet 58 til at blive klemt kraftigt mod rørendens yderside, således at tætningsdelen 56 tætnende ligger an mod denne.

Rig. 7 viser en tætning mellem en roterbar aksel 70 og en mod denne vinkelret anbragt, stillestående væg 72, gennem hvilken akselen strækker sig. Tætningen udgøres af en ring 74,som har en holdedel 76 og en tætningsdel 78. Holdedelen 76 omslutter akselen og er fastklemt mod denne ved hjælp af et i holdedelen indvulkaniseret hulcylindrisk fjederorgan 80. Tætningsdelen 78 er udformet ud i et med holdedelen 76 og ligger med sin ydre ende fjedrende an mod den nævnte væg 72. Tætningsdelen 78 ligger an mod væggen 72 med en kraft, der er forstærket ved hjælp af et fjederorgan 82, som i ubelastet tilstand udgøres af en hul keglestub med noget større grundvinkel end den grundvinkel, som fjederorganet udviser i den belastede, på tegningen viste stilling.

6 H&618

Fig. 8 viser en tætningsring 89, beregnet til tætning mellem en muffe 90 og en rørende 92. Ringen bar et plant midterparti 94 samt en rundt-gående, indre vulst 96 og en rundtgående, ydre mils-t 98 rettet i hver sin aksiale retning. I det plane midterparti 9^ er ifølge opfindelsen indvulkaniseret et fjederorgan 100. Fjederorganet 100 er forsynet med en rundtgående metalring 102, som danner et vippecentrum for fjederringens tværsnit. Fed at metalringen 102 hverken kan øge eller mindske sin længde, hiiver tætningsringens vippecentrum således forlagt til stedet for ringen 102, som således udviser en mulighed for at flytte nævnte vippecentrum til et ønsket sted i fjederringens tværsnit. Tætningsringen 89 kommer ved sammenføringen af rørenden 92 med muffen 90 til at indtage den med punkterede linier i figuren viste stilling.

Fig. 9 viser en i en muffe 104 indstøbt tætningsring 106, som har to i aksial afstand fra hinanden beliggende indstøbningsdele 108. Ind-støbningsdelene indstøbes i betonen i en sådan afstand fra hinanden, at den mellem indstøbningsdelene beliggende tætningsdel 110 bueformet rager uden for indersiden af muffen 104. Tætningsdelen 110 er forstærket med et i tætningsdelen indvulkaniseret fjederorgan 112. Ved indføring af en rørende i muffen 104 kommer rørendens yderside til at ligge an mod den udragende tætningsdel 110, som fjedrende presses mod muffens yderside.

Fig. 10 viser en mellem et lejehus 114 og en aksel 116 anbragt tætningsring 118, i hvilken der er indvulkaniseret en fjederring 120. Ved at fjederringen søger at indtage en mere plan stilling end den på tegningen viste opnås den nødvendige anlægskraft mod tætningsfladerne.

I fig. 11 er vist et aksialt snit gennem væggen af en muffe 122, en i muffen anbragt tætningsring 124 og en til indføring i muffen beregnet rørende 126. Tætningsringen 124 har en holde- og tætningsdel 128 til anlæg og tætning mod indersiden af muffen 122 og en tætningsdel I50 til tætning mod ydersiden af rørenden 126. I delen 128 er indvulkaniseret en fjeder 132, som er i det væsentlige båndformet og udføres af to sammenvalsede skruefjedre, fortrinsvis en venstredrejet og højredrejet. Delen 128 har i aksialsnit en lidt kroget form, og den i denne del indvulkaniserede fjeder 132 slutter sig til denne form. Ved sin konkave side har delen 128 rundtgående fremspring 134 og 136, af hvilke fremspringene 134 er beregnet til at ligge an mod indersiden af muffen 122, og fremspringet 136 er beregnet til at gribe ind i et i muffen udformet spor for på bedre måde at fiksere tætningsringen i f43fr?8 aksial retning. Fjederen 132 presser tætningsringen 124 mod indersiden af muffen 122, og ved den nævnte, krumme form opnås en forholdsvis stor fjedringsstrækning i radial retning. Sætningsdelen 130 er ved hjælp af en hængseldel 138 forbundet med delen 128 og har i tætningsringens ubelastede tilstand form af en i det væsentlige plan ring. En i delen 130 indvulkaniseret fjeder af i det væsentlige samme art som fjederen 132, dvs. en af to sammenvalsede skruefjedre bestående fjeder 140, er vulkaniseret ind i delen 130. Ved sin plane form prøver fjederen 140 at bibeholde delen 130 i den i fig. il viste stilling.

Ved sin endedel har delen 130 et antal fremspring 142, som er anbragt for at forbedre tætningen mod ydersiden af rørenden 126.

Får rørenden 126 føres ind i den med tætningsringen 124 forsynede muffe 122, presses delen 130 ind mod delen 128 under drejning omkring hængselleddet 138 og mod indvirkning af fjederen 140. Efter at rørenden er indført, kan tætningen have den i fig, 12 viste stilling.

Det indses let, at tætningsringen kan optage store dimensionsafvigelser ved muffe og rørende. Trykket indvendigt i rørledningen kommer til at medvirke til, at delene 128 og 130 presses mod hhv. muffens inderside og rørendens yderside.

I fig. 13 betegner 150 en såkaldt løs muffe udført i formstof. I muffens to ender er indskåret to spor 152. Sporet omfatter to dele, en del 154 med et i det væsentlige rektangulært tværsnit og med en radial dybde, som er mindre end halvdelen af den aksiale bredde, og en del 156 med et i det væsentlige trekantet tværsnit. X sporet 152 er indlagt en tætning 158 af gummi, som omfatter to med en hængsellignende del 160 forbundne dele, en tætningsdel 162 og en holdedel 164. Holdedelen 164 er armeret med en fladtrykt, dobbelt skruefjeder 166. Set ud fra et funktionelt synspunkt er det fordelagtigt, at tætningsdelen 162 fremstilles i blødt gummimateriale ca. 35--4-0°. Gummi af denne kvalitet er imidlertid behæftet med den ulempe, at det let lader sig presse gennem revner, endog forholdsvis snævre. Man vælger derfor sædvanligvis et hårdere gummi, hvorved man giver afkald på tætningsfunktionen for at kunne tilgodese kravet på et stivere holdeparti. Ved ifølge opfindelsen af armere det bløde gummi med en fjeder kan den bedre tætningsfunktion bibeholdes samtidig med, at holdedelen får en tilstrækkelig stabilitet og hårdhed.

Holdedelen bliver ved denne armering også meget let at montere. Tæt ningsringen trykkes til en nyrelignende form og føres ind i muffen, og holdedelen 154 skal blot fjedre ud og glide ind i sit spor 154.

8 143618 Tætningsdelen 162 begrænses dels af en ydre flade 15¾ dels af en indre flade 170, hvilke flader danner en vinkel med hinanden, således at tætningsdelen får et tværsnit i form af en ligebenet trekant med en topvinkel på ca. 25°. Sporets del 156 begrænses udad af en konisk flade, som danner en vinkel med aksen på ca. 15°. Vinkelforskellen er således ca. 10°, hvilket medfører, at tætningsringens indre flade 170 kommer til at spidse ind mod aksen, som vist i højre del af fig. 13.

Ved montering af et rør 171 i muffen 150 skydes røret ind i muffen.

Det kommer da i berøring med tætningsdelen, som komprimeres ved yderligere indskydning. Herved strækkes tætningsdelen, således at den i monteret stilling ser ud som i venstre del af fig. 13. Et indvendigt tryk kommer til at presse tætningsringen udad og øger kompressionen og umuliggør lækage.

Eftersom højtryksrør for vand under visse forhold kan være trykløse indefra og derved udsættes for tryk fra grundvandet, kræves det, at en tætning af den pågældende art også kan udstå udefra kommende tryk på ca.. 1 kp/cm . Dimensionerne af tætningsdelen 162 vælges derfor sådan i forhold til sporet, at tætningsdelen 162 bliver komprimeret mindst 30%. Denne kompression er tilstrækkelig til også at klare en skråstilling af røret i forhold til muffen på normalt op til 3°· Røret 171 kommer da til at indtage den med punkterede linier viste stilling i·den højre del af fig. 13. Som det fremgår af figuren er drejningscenteret beliggende umiddelbart inden for sporet 152 ved det punkt, som er angivet med tallet 172. Herved påvirkes kompressionen minimalt ved vinkelafbøjning.