NO320105B1 - Tetningsanordning - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en tetningsanordning ifølge innledningen av krav 1.

Slike tetningsanordninger kan bli benyttet f.eks. til avtetting av aksler som roterer og/eller blir beveget translatorisk, av den type som blir benyttet f.eks. innenfor kjemi-, plast-, næringsmiddel-, farmasi- og kosmetikkindustrien som arbeidsorganer i apparater og maskiner til blanding, knaing, plastifisering og homogenisering.

En prinsipiell vanskelighet ved tetting av aksler som roterer består i at akslene alltid har et visst urundt løp, en pendelbevegelse og en dynamisk masseubalanse, noe som har en uheldig innvirkning på tetningsanordningene fordi en radial relativbevegelse i forhold til akselen inntreffer mellom akselen og tetningsanordningens tetningselementer, slik at tetningselementene blir sterkt belastet. Særlig pendelbevegelser av akselen har en meget uheldig innvirkning på tettheten og levetiden av tetningsanordningene.

Den ovennevnte vanskelighet gjør seg i tillegg spesielt sterkt gjeldende ved store, tunge og sterkt belastede aksler som eventuelt også blir beveget translatorisk.

For å unngå disse vanskeligheter har det også blitt benyttet forskjellige flytende akselpakninger, hvis tetningsopptakingsinnretninger eller tetningsopptakere som er forsynt med pakningselementene, har blitt opplagret flytende på akselen. Vanskeligheten ved slike flytende akselpakninger består i opplagringen av disse med en tilsvarende stor frihetsgrad for pendel- og vakle- eller tumlebevegelser av akselen. For dette formål har det hittil blitt benyttet generelt elastiske understøttelseselementer, som kan oppta respektive utligne radiale forskyvninger såvel som pendelbevegelser av arbeidsorganet. Det har imidlertid vist seg at levetiden av slike monterings- eller understøttelseselementer er meget begrenset, særlig også dersom de er sterkt varmebelastet. I tillegg kan de bare oppta forholdsvis små dreiemomenter og har videre i tillegg forholdsvis store tilbakestillingskrefter, noe som heller ikke er fordelaktig for pakningenes levetid.

Fra DE 1 214 199 er det kjent en anordning til fastgjørelse av vertikalt, roterende aksler. Denne anordning har en pakningsbokspakning som er opplagret flytende på akselen, og som avtetter akselen sammen med en bevegelig foldebelg, et pakningsbokslegeme såvel som en pakningsboksgland overfor huset.

Fra FR 2 450 393 er det kjent en tetningsanordning til avtetting av aksler som løper gjennom en husvegg. Tetningsanordningen omfatter en pakningsboks som er anordnet flytende mellom huset og akselen. For rotasjonssikring av pakningsboksen er det anordnet en skrue som er festet i huset, og som griper inn i en utsparing i pakningsboksen. For oppnåelsen av en vanntett tetning mellom husveggen og pakningsboksen er det anordnet en belgtetning som er innrettet til opptakelse av relativbevegelser mellom huset og pakningsboksen som er opplagret flytende på akselen.

Fra GB 684 373 er det kjent et reaksjonskar med en blande- og røreaksel som er anordnet dreibart i dette. For avtetting av akselen som løper ut av huset, er det på begge sider av reaksjonskaret anordnet pakninger i form av pakningsboksen En del av overflaten av pakningsbokshuset har en kuleformet overflate, som er avstøttet i et ringelement som likeledes har en kuleformet overflate og som er sveiset til reaksjonskarhuset. For stasjonær fiksering av den aktuelle pakningsboks er det anordnet en holdekappe som er fastskrudd til huset av reaksjonskaret, Holdekappen har ved sin øvre ende en kuleformet innerflate, hvori pakningsbokshuset er avstøttet med en annen, likeledes kuleformet tildannet overflatede]. Denne utforming muliggjør en opptakelse av pendelbevegelser av akselen i forhold til reaksjonskarhuset. For oppfylling av et rom mellom pakningsbokshuset og holdekappen er det anordnet ledninger som løper gjennom holdekappen.

Fra WO 94 21944 er det sluttelig kjent en selvinnrettende aksellagring som er forsynt med en pakningsboks. Aksellagringen har et lagerhus hvis indre parti avgrenser et lagerkammer. Lagerhuset omfatter en hovedsakelig rørformet basisdel og et lukningselement som er fastskrudd til denne. Lagerkammeret befinner seg mellom den ytterste ende av basisdelen og det indre parti av lukningselementet. Aksellagringen har videre en føringsanordning som er forsynt med et rørformet innerelement hvorigjennom akselen løper. Dette rørformede innerelement har to flenser som løper i radial retning, og som er avstøttet i hvert sitt lagerelement som er anordnet i de respektive lagerkamre. Aksellagringen kan styre respektive oppta dreiebevegelser såvel som frem- og tilbakebevegelser.

Hensikten med oppfinnelsen er i lys av den kjente teknikk å skaffe en tetningsanordning inkludert en kuleleddanordning av den type som er angitt i

innledningen av krav 1 som er oppbygget enkelt og kan bli fremstilt billig, og hvis levetid er optimert med sikte på en pålitelig og langstidsstabil avtetning av akselen.

Denne hensikt blir oppnådd ved de trekk som er angitt i karakteristikken av krav 1.

Med den foreslåtte tetningsanordning kan det i størst mulig grad bli unngått translatoriske relativbevegelser mellom tetningsanordningen og akselen såvel som pendelbevegelser mellom tetningsanordningen og akselen. Dessuten er det ved den beskrevne kuleleddanordning behov for bare et minimalt vedlikehold og pendelbevegelser av akselen respektive den tetningsopptaker som er flytende opplagret på denne, blir opptatt av kuleleddanordningen og omgjort til laterale bevegelser. Kuleleddanordningen er dessuten oppbygget enkelt, kan bli fremstilt billig, har en lang levetid og har i praksis ikke behov for vedlikehold. Dessuten har den forholdsvis små tilbakestillingskrefter.

Foretrukne utførelsesformer for oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav 2 til 12.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningen som viser et foretrukket utførelseseksempel på oppfinnelsen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom tetningsanordningen og kuleleddanordningen.

Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom kuleleddanordningen.

Oppbyggingen og virkemåten av tetningsanordningen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til fig. 1.

Tetningsanordningen som samlet er angitt med henvisningstallet 1 er anordnet mellom et maskinhus 2 og en aksel 3 som er opplagret dreibart og/eller translatorisk i dette. Tetningsanordningen 1 er forsynt med en tetningsopptakingsinnretning eller tetningsopptaker 6, som er tildannet etter pakningsboksprinsippet, og som er innrettet til fastholdelse av pakninger 9. Tetningsopptakeren 6 omfatter en hulsylindrisk hylse 7 som omslutter akselen 3. Hylsen 7 er i det ene endeområde forsynt med en radialt innad ragende anslagsansats 8 og i det andre endeområde forsynt med en innvendig gjenge (ikke vist). For fastholdelse av pakningene 9 er det anordnet en spennbøssing 10 som er forsynt med en yttergjenge (ikke vist), og som er innskrudd i hylsen 7. Mellom frontsiden 11 av spennbøssingen 10 og anslagsansatsen 8 av hylsen 7 er det innspent fire pakninger 9 og et ringelement 12 samt en ytterligere pakning og/eller lagerring 18. Spennbøssingen 10 har boringer som er anordnet langs en hullsirkel 19, og hvorigjennom"gjengebolter eller skruer (ikke vist) er skrudd inn i det endeområde av hylsen 7 som ligger overfor spennbøssingen 10, og hvormed pakningene 9 kan bli fastholdt og sammentrykket.

For dreiestiv understøttelse av pakningsanordningen 1 er det anordnet en kuleleddanordning 5. Denne består av en kule 20 som har en sentral boring 21, og som er opplagret i en kuleopptakingsinnretning eller kuleopptaker 23 som er festet i hylsen 7. Kulen 20 er anordnet på en slik måte at dennes boringsakse 24 løper hovedsakelig vinkelrett på akselens lengdeakse. For translatorisk føring eller styring av kulen 20 langs dennes boringsakse 24, er det anordnet et føringselement 25 som rager inn i kuleboringen 21. Føringselementet 25 som er tildannet som en skrue og har et sylindrisk, fremre parti 26, er innskrudd i et støtteelement 30, idet det fremre parti 26 av føringselementet 25 rager ut av støtteelementet 30. Støtteelementet 30 er tildannet ringformet og anordnet på huset 2.

Den viste kuleleddanordning 5 kan oppta svingebevegelser såvel som translatoriske bevegelser på tvers av lengdeaksen respektive dreieaksen av akselen 3. Mens pendelbevegelser av akselen 3 kan bli opptatt ved en dreining av kulen 20 i kuleopptakeren 23, fører radiale utbøyninger eller forskyvninger akselen 3 på grunn spesielt av et urundt løp og en dynamisk ubalanse, til en translatorisk relativforskyvning av kulen 20 i forhold til føringselementet 25 langs lengdeaksen 24 av kuleboringen 21 respektive føringselementet 25. En slik kuleleddanordning 5 danner prinsipielt et stivt element til dreiestiv avstøttelse eller understøttelse av tetningsanordningen 1, idet denne kan bli opplagret flytende på akselen. Derved blir slitasjen av tetningsanordningen 1 og spesielt også pakningene 9 redusert vesentlig, fordi det mellom pakningene 9 og aksen 3 inntreffer bare rotasjons- og eventuelt aksialbevegelser. Glidemotstanden av det sylindriske, fremre parti i den sentrale boring 21 er meget liten, noe som eliminerer utillatelig deformasjonskrefter som utøves mot tetningspakningene 9. Kuleleddanordningen 5 selv behøver hovedsakelig intet vedlikehold og blir ikke slitt, i motsetning til de kjente, fleksible støtteanordninger. Det forstås at en i kinematisk forstand omvendt anordning av kuleleddanordningen 5 og føringselementet 25 er mulig, idet kuleleddanordningen 5 er direkte eller indirekte anordnet på huset 2 og føringselementet 25 er anordnet på tetningsanordningen 1.

For å kunne avtette en ringspalte 31 mellom hylsen 7 og støtteelementet 30 i forhold til et arbeidsrom 35, er det anordnet en membran 32 som er festet ved frontenden eller -siden av støtteelementet 30 og på hylsen 7. Ringspalten 31 kan i tillegg eller i stedet for å være forsynt med denne membranen 32, være utskummet.

Ringelementet 12 er på den innerside som vender mot akselen 3 og på den ytterside som er rettet mot huset 2 forsynt med utsparinger 13, respektive 14, idet det i ringelementet 12 er tildannet i det minste én boring 15 som forbinder de to utsparinger 13, 14 i ringelementet 12 med hverandre. Utsparingene 13, 14 i ringelementet 12 er forbundet med et rør 16 som løper radialt gjennom huset 2. Via dette rør 16 kan utsparingene 13, 14 av ringelementet 12 bli tilført et flytende eller gassartet medium, hvorved risikoen for at f.eks. luftoksygen skal nå arbeidsrommet 35 via pakningene 9 blir eliminert.

>

Lagerringen 18 som er innsatt mellom ringelementet 12 og spennbøssingen 10, fremmer eller letter medflytingen av tetningsanordningen på akselen 3. Lagerringen 18 er fortrinnsvis fremstilt av en ren plast med gode selvsmørende egenskaper. I stedet for eller i tillegg til lagerringen 18 kan det være innsatt én eller flere pakninger, som avtetter utad det materiale eller stoff som blir benyttet for injiseringen eller innstrømningen.

For å øke slitasjemotstandsdyktigheten av akselen 3 i området for tetningsopptakeren 6 respektive pakningene 9, er arbeidsorganet 3 forsynt med en hovedsakelig hulsylindrisk mantel 34 hvis overflate er tilpasset de spesifikke betingelser.

Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom kuleleddanordningen 5, og viser spesielt kulen 20 som er forsynt med en sentral boring 21, kuleopptakeren 23 og føringselementet 25 som rager inn i kuleboringen 21.

Med oppfinnelsen kan det oppnås en rekke fordeler:

■ Kuleleddanordningen kan oppta radiale forskyvninger eller utbøyninger såvel som pendelbevegelser.

■ Kuleleddanordningen er varmeuømfintlig.

■ Kuleleddanordningen har relativt små tilbakestillingskrefter.

■ Kuleleddanordningen kan oppta store dreiemomenter.

■ Kuleleddanordningen har en lang levetid og praktisk talt ikke behov for vedlikehold.

■ Kuleleddanordningen er enkelt oppbygget og kan bli fremstilt billig.

■ Kuleleddanordningen kan bli benyttet for aksler som er anordnet horisontalt, vertikalt eller i en hvilken som helst romvinkel.

Claims (12)

1. Tetningsanordning for aksler (3) som roterer og/eller beveger seg translatorisk i et hus (2), hvilken tetningsanordning (1) er opplagret flytende på akselen (3) og er avstøttet dreiestivt og/eller i aksialretningen på huset via en kuleleddanordning (5) karakterisert vedat kuleleddanordningen (5) har en kule (20) som er forsynt med en sentral boring (21), og som er dreibart opplagret i en kuleopptaker (23) , og at et føringselement (25) som rager inn i kuleboringen (21) er anordnet til translatorisk føring av kulen (20) langs boringsakselen (24), idet boringsakselen (24) av kulen (20) løper hovedsakelig vinkelrett i forhold til akselens (3) lengdeakse.

2. Tetningsanordning ifølge krav 1, karakterisert vedat kulen (20) sammen med kuleopptakeren (23) er anordnet på en tetningsopptaker (6) som er forsynt med tetningselementer (9), og at føringselementet (25) er anordnet direkte eller indirekte på huset (2).

3. , Tetningsanordning ifølge krav I, karakterisert vedat kulen (20) sammen med kuleopptakeren (23) er anordnet direkte eller indirekte på huset (2), og at føringselementet (25) er anordnet på en tetningsopptaker (6) som er forsynt med tetningselementer (9).

4. Tetningsanordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert vedat kulen (20) i forhold til føringselementet (25) eller føringselementet (25) i forhold til kulen (20) er anordnet translatorisk forskyvbar i akselens (3) radialretning.

5. Tetningsanordning ifølge krav 2, karakterisert vedat tetningsopptakeren (6) er omgitt av en ringspalte (31) som er avtettet ved hjelp av en membran (32) og/eller utskummet.

6. Tetningsanordning ifølge krav 2, karakterisert vedat det er anordnet et støtteelement (30) som er forbundet med huset (2) eller tildannet i ett med dette, og hvorpå føringselementet (25) som rager inn i kuleboringen (21), er festet.

7. Tetningsanordning ifølge krav 6, karakterisert vedat føringselementet (25) er tildannet som en skrue, som er innskrudd i støtteelementet (30) og på forsiden er forsynt med en sylindrisk, fremre del (26) som rager ut av støtteelementet (30), og som funksjonerer som en føring for kulen (20).

8. Tetningsanordning ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat tetningsopptakeren (6) har en hylse (7) som er tildannet hovedsakelig hulsylindrisk, og som griper rundt akselen (3), og på hvis innerside det er anordnet flere pakninger (9) som ligger an mot akselen (3).

9. Tetningsanordning ifølge krav 8, karakterisert vedat hylsen (7) i det ene endeområde er forsynt med en radialt innad fremspringende anslagsansats (8) og i det andre endeområde er forsynt med en innergjenge, og at det er anordnet en spennbøsning (20) som er forsynt med en yttergjenge til innskruing i innergjengen av hylsen (7), slik at tetningene (9) ved hjelp av spennbøssingen (10) kan bli festet og sammentrykket mellom anslagsansatsen (8) av hylsen (7) og frontenden (11) av spennbøssingen (10).

10. Tetningsordning ifølge krav 9, karakterisert vedat spennbøssingen (10) har boringer som er anordnet på en hullsirkel (19), og hvorigjennom det er innskrudd gjengebolter i det endeområde av hylsen (7) som befinner seg overfor spennbøssingen (10), hvormed tetningespakningene (9) kan bli festet og sammentrykket.

11. Tetningsanordning ifølge krav 9 eller 10, karakterisert vedat det mellom frontsiden (11) av spennbøssingen (10) og tetningspakningene (9) er innføyd et ringelement (12) som har minst ett hulrom (13,14), som på den mot akselen (3) vendende innerside og på den mot huset (2) rettede ytterside er forsynt med en utsparing (13,14) hvilke utsparinger (13,14) står i forbindelse med en tilførselsledning (16), via hvilken det kan bli tilført et flytende eller gassartet medium.

12. Tetningsanordning ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat det mellom anslagsansatsen (8) av hylsen (7) og frontsiden (11) av spennbøssingen (10) er anordnet minst én pakning (9) og/eller en lagerring (18).