NO148422B

NO148422B - Tetningsring av elastisk materiale med armering

Info

Publication number: NO148422B
Application number: NO385/73A
Authority: NO
Inventors: Sven-Erik Malmstroem; Sten Sporre
Original assignee: Forsheda Ideutveckling Ab
Priority date: 1972-01-31
Filing date: 1973-01-30
Publication date: 1983-06-27
Also published as: DE2304676A1; NL7301351A; US3866925A; AU5159473A; IT977144B; HU169316B; DK143618C; FI63286B; FR2170709A5; DK143618B; BE794815A; JPS5321070B2; DE2304676C2; AU467523B2; GB1399562A; CA985327A; AT323491B; CH567216A5; JPS4887240A; FI63286C

Description

Denne oppfinnelse vedrører en tetningsring bestående av elastisk materiale, f.eks. gummi, bestemt for å strekkes i en bestemt retning, hvilken tetningsring har en armering i form av et skruefjærelement som er innleiret i det elastiske mate-

riale og hvis viklinger er skråstilt i forhold til fjærele-

mentets hovedretning/lengderetning.

Tetningsringer med skrueformet armering er tidligere

kjent i forskjellige utførelser, for eksempel fra US-patenter 2 664 946, 2 920 627 og 3 115 880. Utførelser med utflatet

skruefjær er omtalt i US-patent 3 183 010. Det kan også nevnes US-patent 3 445 120 og US-patent 3 603 602.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en tetningsanordning av den innledningsvis nevnte art som sikrer en bedre tilpresning og tetning når den strekkes enn tidligere kjente tilsvarende tetningsanordninger.

Tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved

at fjærelementet omfatter minst en nedflatet skruefjær med innbyrdes overlappende og på hverandre liggende viklinger hvis løkker omslutter partier av det elastiske materiale og som befinner seg i en med den nevnte strekkretning tilnær-

met parallell flate, slik at de nevnte innesluttede partier av det elastiske materiale komprimeres når tetningsringen strekkes.

Fjærelementet kan omfatte 2 flatlagte skruefjærer.

Den ene skruefjær kan være venstregjenget og den andre høyre-gjenget. Den flatlagte skrue kan være strukket, d.v.s. forspent .

Fjæren kan være i form av en flat ring, men det er også mulig å benytte fjær i form av en hul sylinder. Fjærer kan også formes som en avkortet hulkjegle om det skulle være hensiktsmessig.

Tetningsringen kan være utført slik at fjærelementets viklinger ved ,et punkt på fjærelementets tverrsnitt er forbundet med hverandre for å bibringe fjærelementet et parti som strekker seg langs dette, hvor fjærelementets lengde er uforanderlig. En metalltråd strekker seg fortrinnsvis langs fjærelementet og er forbundet med dettes viklinger.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere

under henvisning til vedlagte tegninger. Fig. 1 er et grunnriss av en forsterknings- eller tilpresningsfjær for en gjenstand ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et grunnriss av en annen utførelsesform av forsterkningsfjæren. Fig. 3

er et snitt gjennom veggene av to med hverandre forbundne rør, hvorunder en tetningsanordning ifølge oppfinnelsen er anordnet mellom rørveggene. Fig. 4a og 4b er snitt gjennom et annet arrangement mellom to rør, omfattende en tetningsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 er et snitt som illustrerer en ytterligere tetningsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 6 er et snitt som illustrerer ennå en tetningsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 7 er et snitt som viser en slange forsynt med en tilpresningsanordning ifølge oppfinnelsen. Fig. 8 er et snitt som viser en tetningsanordning for en roterende aksel. Fig. 9-14 er snitt som viser forskjellige utførelsesformer for tetningsanordninger ifølge oppfinnelsen. Fig. 15 og 16 er snitt som illustrerer tetningsanordninger ifølge oppfinnelsen. Fig. 17 og 18 er snitt som som illustrerer en tetningsring og en tetningsanordning ifølge oppfinnelsen.

En gjenstand ifølge oppfinnelsen omfatter en forsterknings- eller tilpresningsanordning i form av et fjærorgan, som kan ha det på fig. 1 og 2 viste utseende. Ifølge fig. 1 består fjærorganet av en til båndform utvalset av metalltråd bestående skrufjær„ Ved fjærorganets båndform oppnåes flere fordeler, som fremgår nærmere av beskrivelsen av de forskjellige arrangementer, hvori tilpresningsanordningen inngår. Imidlertid kan det nevnes at et fjærorgan, som med utgangspunkt i en skrufjær som er valset til båndform, ved innvulking i gummi kommer til å danne et elastisk element, hvori deler av gummien ved trekning i elementet kommer til å utsettes for trykkpåkjenning, som er den for gummi mest for-delaktige påkjenningsform.

På fig. 2 er vist et fjærorgan, som er dannet ved sammen-valsing av to skrufjærer, og som har viklinger somsstrekker seg til forskjellig kant. Et slikt fjærorgan er meget kompakt og sterkt, har relativt kontinuerlige siderkanter og oppviser også mange andre fordeler, f. eks. lite åpent tverrsnittsareal.

Fig. 3 er et snitt gjennom veggen i en rørmuffe 10 og

en spissende 12 som skal tettes i forhold til hverandre. Før sammenføringen av muffe og spissende forsynes muffen 10 innvendig mec en tetningsanordning, som omfatter en tetningsring 14. Tetningsringen 14 har et festeparti 16 og et med dette forbundet tetningsparti 18. Ved fremstillingen av tetningsringen innvulkes i dennes tetningsparti 18 en båndformet fjærring 20, som i ubelastet tilstand har form av en stump hulkonus. Fjærbåndet kan f. eks. være opp-bygget slik som vist på fig. 2„ Tetningsringens 14 festeparti 16

er presset mot innerflaten av muffen 10 ved hjelp av en plastring 22. Når spissenden 12 innføres i den med tetningsanordningen forsynte muffe 16, føres tetningspartiet 18 fjærende vekk, og takket være tilstedeværelsen av tetningsorganet 20 kommer tetningspartiet 18 etter innføringen av spissenden 12 i muffen 10 med relativt stor kraft til å ligge an mot ytterflaten av spissenden 12. Tetnings - ringen danner således en leppetetning, som motstår høye indre trykk. Ved tilstedeværelsen av fjærorganet 20 kan gummimaterialet ha relativt små dimensjoner under opprettholdelse av et høyt tilpres-ningstrykk mot ytterflaten av spissenden.

På fig. 4a og 4b er vist en tetningsring ifølge oppfinnelsen ved hvilken en forsterknings- og tilpresningsanordning er innforlivet med både tetningspartiet og festepartiet. Tetningsringens festeparti 24 ligger utvendig an mot kantpartiet av en muffe 26. Tetningsringen har videre et tetningsparti 28 og et forbindelsesparti 30 mellom festepartiet 24 og tetningspartiet 28. Festepartiet 24 presses mot muffen 26 av et fjærorgan 32,

som i det viste utførelseseksempel er anordnet i en forsenkning i festepartiets 24 gummimateriale, men som også kan være innvulket i dette. Også tetningspartiet 28 er forsynt med et fjærorgan 34. I ubelastet tilstand har fjærorganet 34 form av en stump hulkonus. Fjærorganet 34 er innvulket i et opphøyd parti av gummimaterialet. Tetningsringens tetningsparti 28 har en tetnings-leppe 36 for å forsterke tetningseffekten. Ved innføring av en spissende 38 i tetningsringen ekspanderes dennes tetningsparti 28 mot virkningen av fjærorganet 34 til den på fig. 4b viste stilling. På grunn av fjærorganene 32, 34 kommer såvel festepartiet som tetningspartiet til med tilstrekkelig kraft å presses mot muffen resp. spissenden. Forbindelsespartiet 30 er slik utformet at store dimensjonsavvikelser, eksentrisitet og lignende kan opp-tas av tethingsanordningen.

På fig. 5 er vist en muffe 40 bestemt for sammenkobling av to muffeløse rør. Muffen 40 har to tetningsringer 42 og 44 samt en anslagsring 46. Samtlige ringer er i det vesentlige plane og består av gummi og i gummien innvulkede fjærorganer av båndform. Ringene er anordnet i spor i muffen idet muffen innenfor de to tetningsringer 42 og 44 har i forhold til festesporene grunnere og bredere spor 48, i hvilke respektive tetningsring innbøyes fjærende når en spissende innføres i muffen. På fig. 5 er vist. bare en spissende 50 innført til anlegg mot anslagsringen 46, mens den andre tetningsringen 42 er vist i ubelastet tilstand. På grunn av fjærorganene i ringene oppnåes en høy tilpresningskraft mot ytterflaten av de i muffen innførte spissender.

Fig. 6 viser en rørmuffe 51, som er forsynt med en tetningsring 52, som ved hjelp av et parti 54 er innstøpt i rørmuffen. Tetningsringens tetningsparti 56 er forsynt med et fjærorgan 58, som i ubelastet tilstand har form av en stump hulkonus. Innenfor stedet for tetningsringens innstøpning i muffen 51 har denne en uttagning 60, svarende til tetningsringens tetningsparti 56. Rørmuffen kan fremstilles ved at tetningsringen 52 oppspennes på en formflate, bestemt for formning av muffens 51 innerflate, hvorunder te"tningsringen 52 ved innstøpning av beton-gen kommer til å innstøpes i og forme muffen 51 på den viste måte. Når den nevnte formflaten fjernes, kommer tetningspartiet 56 til å fjære ut til den viste stilling. Når en spissende 62 deretter innføres i muffen 51, kommer tetningspartiet 56, under innvirkning av fjærorganet 58 til å presses kraftig an mot muffens ytterflate, slik at tetningspartiet 56 ligger tettende an mot denne.

Fig. 7 viser anvendelsen av tilpresningsanordningen som slangeklemme. Herunder anvendes et fjærorgan 64 med form som en hulsylinder. Fjærringen fremstilles med mindre diameter enn den slange for hvilken slangeklemmen skal anvendes for å oppnå

den nødvendige tilpresningskraft. Fjærringen ekspanderes deretter på en dor til en diameter, som svarer til slangens ytterdiameter. Mellomrommet mellom fjærringens metalltråder utfylles derpå

helt eller delvis av et materiale 66, som medfører at fjæren forblir i ekspandert stilling etterat ekspanderingsdoren er fjernet. I denne tilstand kan således den av fjærringen dannede slangeklemme uten problemer skyves over en slange 68, som er anordnet omkring en rørstuss 70, og skal presses mot denne. Etterat slangeklemmen er anbragt rundt slangen, fjernes det materiale 66 som holder slangeklemmen i ekspandert tilstand, hvorunder slangeklemmen kommer til å presses mot slangen for fast og tettende å klemme slangen 68 mot rørstussen 70.

Det materiale 66 som holder fjærorganet 64 ekspandert, kan være av forskjellig slag, og kan f. eks. utgjøres av et materiale som i båndform kan avrives fra fjærorganet, når dettes ekspansjon skal fjernes. Et slikt avrivbart materiale er plast,

f. eks. polyvinylklorid. En annen mulighet til å fjerne det nevnte materiale er ved oppvarmning eller ved hjelp av et oppløsnings-middel. F. eks. kan et metall med lavt smeltepunkt anvendes.

Fig. 8 viser en tetning mellom en roterbar aksel 70

og en mot denne vinkelrett, stillestående vegg 72, gjennom hvilken akslen strekker seg. Tetningen utgjøres av en ring 74, som har et innfestningsparti 76 og et tetningsparti 78. Innfestningspartiet 7 6 omslutter akslen og er presset mot denne ved hjelp av et i innfestningspartiet innvulket, hulsylindrisk fjærorgan 80. Tetningspartiet 78 er utformet i ett stykke med innfestningspartiet 76 og ligger ved sin ytre ende fjærende an mot den nevnte

vegg 72. Tetningspartiets 78 anleggskraft mot veggen 72 er forsterket ved hjelp av et fjærorgan 82, som i ubelastet tilstand utgjøres av en stump hulkonus med noe større grunnvinkel enn den grunnvinkel som fjærorganet oppviser i den belastede, på tegningen viste stilling.

På fig. 9 er vist en tetning mellom en muffe og en spissende, hvor tetningsringen er i det vesentlige Z-formet og ifølge oppfinnelsen presset mot muffens innerflate og spissendens ytterflate ved hjelp av fjærorgan.

På fig. 10 er vist en tetningsring, som i snitt er i det vesentlige U-formet. Dan er bestemt til å tette mellom en aksel og et lagerhus, hvorunder det ytre ben 84 av tetningsringen er presset mot lagerhusets innerflate. Det indre ben 86 ligger ved et spissformet parti 88 an mot en i lagerhuset løpende aksel og danner således en radialtetning. Begge ben er ifølge oppfinnelsen forsterket ved hjelp av tilpresningsanordninger.

På fig. 11 er vist en tetningsring 89, bestemt for tetning mellom en muffe 90 og en spissende 92. Ringen har et plant midtparti 94, samt en periferisk indre vulst 96 og en periferisk ytre vulst 98, rettet mot hver sin side i aksiell retning.

I det plane midtparti 94 er ifølge oppfinnelsen innvulket et fjærorgan 100. Fjærorganet 100 er forsynt med en rundtgående metallring 102, som danner et tippesentrum for fjærringens seksjon. På grunn av at metallringen 102 hverken kan øke eller minske sin lengde, kommer således tetningsringens tippesentrum til å forlegges til stedet for ringen 102, hvilket således byr en mulighet til å forlegge nevnte tippesentrum til et ønsket sted av fjærringens 100 seksjon. Tetningsringen 89 kommer ved sammen-føringen av spissenden 92 med muffen 90 til å innta den med strekprikkete linjer på figuren viste stilling.

På fig. 12 er vist en i en muffe 104 innstøpt tetningsring 106, som har to i aksiell avstand fra hverandre beliggende innfestningspartier 108. Innfestningspartiene innstøpes i beton-gen i en slik avstand fra hverandre, at det mellom innfestningspartiene beliggende tetningsparti 110 kommer til bueformet å stikke utenfor muffens 104 innerflate. Tetningspartiet 110 er forsterket med et i tetningspartiet innvulket tilpresningsorgan 112. Ved innføring av en spissende i muffen 104, kommer spissendens ytterflate til å gripe inn med det utstikkende tetningsparti 110, som fjærende presses mot muffens ytterflate.

På fig. 13 er vist en mellom et lagerhus 114 og en

aksel 116 anordnet tetningsring 118, i hvilken er innvulket en fjærring 120. Ved at fjærringen søker å innta en mere plan stilling enn den som er vist på tegningen, oppnåes den nødvendige tilpresningskraft mot tetningsflåtene.

På fig. 14 er vist et aksialsnitt gjennom veggen av en muffe 122, en i muffen anordnet tetningsring 124 og en for inn-føring i muffen bestemt spissende 126. Tetningsringen 124 har et innfestnings- og et tetningsparti 128 for innfesting i og tetning mot muffens 122 innerflate og har et tetningsparti 130

for tetning mot spissendens 126 ytterflate. I partiet 128 er innvulket en fjær 132, som er i det vesentlige båndformet og utgjø-res av to sammenvalsede helixfjærer, fortrinnsvis en venstre-rettet og en høyrerettet. Partiet 128 har i aksialsnitt en noe krum form, og den i dette parti innvulkede fjær 132 slutter seg til denne form. Ved sin konkave flate har partiet 128 periferiske utspring 134 og 136, av hvilke utspringet 134 er bestemt til å ligge an mot muffens 122 innerflate og utspringet 136 er bestemt til å gripe inn i et i muffen utformet spor for på en bedre måte å fiksere tetningsringen i aksiell retning. Fjæren 132 presser tetningsringen 124 mot muffens 122 innerflate og ved den beskrevne krumme form fåes en relativt stor fjæringsstrekning i radiell retning. Tetningspartiet 130 er ved hjelp av et hengslet parti 138 forbundet med partiet 128 og har i tetningsringens 124 ube-lastede tilstand i det vesentlige form av en plan ring. En i partiet 130 innvulket fjær av i det vesentlige samme art som fjæren 132, dvs. en av to sammenvalsede helixfjærer bestående fjær 140,

er innvulket i partiet 130. Ved sin plane form søker fjæren 140

å fastholde partiet 130 i den på fig. 14 viste stilling. Ved endedelen har partiet 130 et antall utspring 142, som er anordnet for å forbedre tetningen mot muffens 126 ytterflate.

Når spissenden innføres i den med tetningsringen 124 forsynte muffe 122, bøyes partiet 130 inn mot partiet 128 under svingning om hengslet 138 og mot virkningen av fjæren 140. Etter at spissenden er innført, kan tetningen ha den på fig. 15 viste stilling.

Det vil innsees at tetningsringen kan oppta store dimensjonsavvikelser hos muffen og spissenden. Trykket inne i rørledningen kommer til å medvirke til at partiene 128 og 130 presses mot muffens innerflate resp. spissendens ytterflate.

På fig. 16 betegner 150 en såkalt løsmuffe, utført av

plast. I begge ender av muffen er det dreiet ut to spor 152.

Sporet omfatter to seksjoner, en seksjon 154 med i det vesentlige rektangulært tverrsnitt med en radiell strekning som er mindre enn halvparten av den aksielle, og en seksjon 156 med et i det vesentlige triangulært tverrsnitt. I sporet 152 er innlagt en tetning 158 av gummi, som omfatter to med et hengsellignende parti 160 forbunne partier, et tetningsparti 160 og et holderparti 164. Holderpartiet 164 er armert med en utflatet, dobbelt skru-

fjær 166. Ut fra et funksjonssynspunkt er det fordelaktig at tetningspartiet 162 er utført av mykt gummimateriale ca. 35-40°. Gummi av en slik kvalitet er imidlertid beheftet med den ulempe at det lett lar seg presse gjennom spalter, også forholdsvis trange sådanne. Man velger derfor vanligvis en hårdere gummi, hvorunder kan gir avkall på tetningsfunksjonen for å kunne tilgodese kravet til et stivere holderparti. Ved ifølge oppfinnelsen å

armere den myke gummien med en fjær, kan den bedre tetnings-

funksjon bibeholdes samtidig som holderpartiet får tilstrekkelig stabilitet og hårdhet.

Holderpartiet blir med denne armering også meget lett

å montere. Ringen gis en nyrelignende form, føres inn i muffen,

og holderpartiet 164 får så helt enkelt sprette ut og sneppe inn i sitt spor 154.

Tetningspartiet 162 begrenses dels av en ytre flate

168 og dels av en indre flate 170, hvilke flater danner vinkel med hverandre, slik at tetningspartiet i snitt får en form av et likebenet triangel med en spiss vinkel på 25°. Sporets snitt 156 begrenses utover av en konisk flate som danner vinkel med sentrumslinjen på c a. 15°. Vinkelforskjellen er således omkring 10°, hvilket resulterer i at tetningsringens indre flate 170 får en konisk form inn mot sentrum som vist på høyre del av fig. 16. Ved montering av et rør 171 i muffen 150 skyves røret inn i muffen. Det kommer da i kontakt med tetningspartiet som komprimeres ved ytterligere innskyving. Herunder strekkes tetningspartiet slik at det i montert stilling ser ut som vist på

venstre del av fig. 16. Et innvendig trykk P^ kommer til å presse tetningsringen utover og øke kompresjonen og umuliggjøre lekasje.

Ettersom høytrykksrør for vann under visse forhold kan

være trykkløse innenfra og derved utsettes for grunnvannstrykket, kreves at en tetning av denne art også kan tåle utenfra kommende

trykk på ca. 1 kp/cm 2. Tetningspartiets 162 dimensjoner velges derfor slik i forhold til sporet at tetningspartiet 162 kommer til å komprimeres minimalt 30%. Denne kompresjon er tilstrekkelig til å klare selv en skråstilling av rørene i forhold til muffen på normalt opp til 3°. Røret 171 kommer da til å anta den med strekete linjer på den høyre del av fig. 16 viste stilling. Som det fremgår av figuren er dreiesentret beliggende umiddelbart innenfor sporet 152 ved det punkt som er angitt med tallet 172. Dette for minimalt å påvirke kompresjonen ved vinkelavvikelser.

Fig. 17 viser et aksialsnitt gjennom en gummiring som

er bestemt til sammen med en fjær å danne en tetningsanordning for tetning mellom to med hverandre i det vesentlige konsentrisk anordnede, sylindriske flater. Gummiringens vegg er i aksialsnitt i det vesentlige V-formet med to ben 174 og 176. Ringer av denne art kan på en enkel måte fremstilles på en dor ved hjelp av en delt ytre formdel.

Mellom benene 174 og 176 dannes en lomme til å oppta

en metallfjær, som utgjøres av et fjærbånd, bestående av en til båndform utvalset helixfjær 178. Etter innlegning av fjærbåndet 178 i rommet mellom benene 174 og 176, føres disse sammen, slik at de ved sine ytre partier ligger tett an mot hverandre. Den således dannede tetningsring kan som vist på fig. 18 anbringes i en rørmuffe, hvorunder benet 174 er utformet med en flens 180, som ligger an mot muffens endeflate. Benenes ytre partier holdes i anlegg mot hverandre ved hjelp av en f. eks. av plast bestående ring 182, som kan være oppslisset på et antall steder i aksial retning. Ved innføring av en spissende i den med tetningsanordningen forsynte muffe, kommer ringens innerparti 184

til å gripe inn med spissendens ytterflate, hvorved en tilpresning mot denne skjer ved innvirkningen av fjærbåndet 178. For å hindre at benet 176 skal forskyves inn i muffen av spissenden,

er det forsynt med et utspring 186, som griper inn i en avfasing 188 på benet 174.

Claims

1. Tetningsring bestående av elastisk materiale, f.eks. gummi, bestemt for å strekkes i en bestemt retning, hvilken tetningsring har en armering i form av et skruefjærelement som er innleiret i det elastiske materiale og hvis viklinger er skråstilt i forhold til fjærelementets hovedretning/lengderetning, karakterisert ved at fjærelementet (fig. 1, fig. 2,

20; 34; 58; 80; 82; 100; 112; 124) omfatter minst en nedflatet skruefjær med innbyrdes overlap<p>ende og på hverandre liggende viklinger hvis løkker omslutter partier av det elastiske materiale og som befinner seg i en med den nevnte strekkretning tilnærmet parallell flate, slik at de nevnte innesluttede partier av det elastiske materiale komprimeres når tetningsringen strekkes.

2. Tetningsring ifølge krav 1, karakterisert ved at fjærelementet omfatter to flatlagte skruefjærer (fig. 2).

3. Tetningsring ifølge krav 2,karakterisert ved at den ene skruefjær er-venstregjenget og den andre høyregjenget.

4. Tetningsring ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at den flatlagte skrue er strukket (forspent).

5. Tetningsring ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fjæren har form av en flat ring (100).

6. Tetningsring ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at fjæren har form av en hulsylinder (80).

7. Tetningsring ifølge et eller flere av kravene 1-4, karakterisert ved at fjæren har form av en avkortet hulkjegle (20; 34; 58; 82; 120).

8. Tetningsring ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fjærelementets (100) viklinger ved et punkt på fjærelementets tverrsnitt er forbundet med hverandre for å bibringe fjærelementet et parti som strekker seg langs dette, hvor fjærelementets lengde er uforanderlig.

9. Tetningsring ifølge krav 8,karakterisert ved at en metalltråd (102) strekker seg langs fjærelementet (100) og er forbundet med dettes viklinger.