PL174368B1

PL174368B1 - Uszczelka

Info

Publication number: PL174368B1
Application number: PL94313978A
Authority: PL
Inventors: Holger Jordan
Original assignee: Busak & Shamban Gmbh & Co
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1998-07-31
Also published as: WO1995011395A1; NO961573D0; HU214855B; DE9421933U1; ATE164430T1; EP0724693A1; FI961662A; CN1038610C; FI961662A0; BG62185B1; RU2135864C1; EP0724693B1; CA2174418A1; DE59405541D1; HUT73442A; BG100508A; US5649711A; DE4335788A1; NO307270B1; JP3525189B2

Abstract

1 Uszczelka ze sprezystej gumy, usytuowana pomiedzy poruszajacymi sie wzgledem siebie dwoma czesciami maszyny, umieszczona w rowku pier- wszej czesci maszyny, otwartym w kierunku drugiej czesci maszyny, wypo- sazonym w dno i boczne sciany, przy czym uszczelka przylega do obwodowej powierzchni drugiej czesci maszyny krawedzia uszczelnienia dynamicznego, jak równiez obwodowa powierzchnia drugiej czesci maszyny wraz z pierwsza powierzchnia uszczelki, usytuowana od krawedzi uszczelnienia dynamiczne- go, w kierunku strony niskiego cisnienia, tworzy pierwsza klinowa szczeline, natomiast uszczelka swa zewnetrzna obwodowa powierzchnia wraz z dnem rowka, w kierunku strony niskiego cisnienia, tworzy druga klinowa szczeline, przy czym uszczelka okresla pierwsza plaszczyzne, prostopadla do podluznej osi i przechodzaca przez krawedz uszczelnienia dynamicznego, od której to plaszczyzny, w strone wysokiego cisnienia, sa skierowane oddzielone zaglebieniem, pierwsza i druga czesc uszczelki, przy czym pierwsza czesc uszczelki jest ograniczona przynajmniej jedna powierzchnia, konczaca sie na krawedzi uszczelnienia dynamicznego, natomiast druga czesc uszczelki jest usytuowana powyzej pierwszej czesci, w kierunku strony wysokiego cisnie- nia i jest ograniczona przez zewnetrzna obwodowa powierzchnie, oraz czwarta i piata powierzchnie, przecinajace sie i tworzace oddalona od dna ro- wka krawedz, okreslajaca równolegla do podluznej osi druga powierzchnie, znamienna tym, ze linia przeciecia (37, 77) trzeciej i czwartej powierzchni (35,36,75,76), na których sa polozone zewnetrzna obwodowa powierzchnia (25,65) i pierwsza powierzchnia (22, 62), jest usytuowana, w nieodksztalco- nej uszczelce (13, 53) w przestrzeni pomiedzy druga powierzchnia (34,74) i obwodowa powierzchnia (15, 55), jak równiez czesc uszczelki (13,53) usytu- owana pomiedzy pierwsza plaszczyzna (27, 67) i strona niskiego cisnienia jest bryla jednorodna, a poza tym uszczelka (13, 53), wlozona do rowka (14, 54), nie poddana cisnieniu, tworzy trzecia klinowa szczeline (40,81), otwarta w kierunku dna rowka i ograniczona boczna sciana rowka (17, , skiero- wana w strone niskiego cisnienia, oraz powierzchnia (39,80) Fig. 1 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest uszczelka ze sprężystej gumy, usytuowana pomiędzy poruszającymi się względem siebie dwoma częściami maszyny, umieszczona w rowku pierwszej części maszyny, otwartym w kierunku drugiej części maszyny, wyposażonym w dno i boczne ściany. Uszczelka przylega do obwodowej powierzchni drugiej części maszyny krawędzią uszczelnienia dynamicznego. Obwodowa powierzchnia drugiej części maszyny, wraz z pierwszą powierzchnią uszczelki, usytuowaną od krawędzi uszczelnienia dynamicznego, w kierunku strony niskiego ciśnienia, tworzy pierwszą klinową szczelinę. Uszczelka swą zewnętrzną obwodową powierzchnią wraz z dnem rowka, w kierunku strony niskiego ciśnienia, tworzy drugą klinową szczelinę. Uszczelka określa pierwsząpłaszczyznę, prostopadłą do podłużnej osi i przechodzącą przez krawędź uszczelnienia dynamicznego, od której to płaszczyzny, w stronę wysokiego ciśnienia, są skierowane, oddzielone zagłębieniem, pierwsza i druga części uszczelki. Pierwsza część uszczelki jest ograniczona przynajmniej jedną powierzchnią, kończącą się na krawędzi uszczelnienia dynamicznego, natomiast druga część uszczelki jest usytuowana powyżej pierwszej części, w kierunku strony wysokiego ciśnienia i jest ograniczona przez zewnętrzną obwodową powierzchnię, oraz czwartą i piątą powierzchnie, przecinające się i tworzące oddaloną od dna rowka krawędź, określającą równoległą do podłużnej osi drugą powierzchnię.

Tego typu zespół uszczelniający jest znany z niemieckiego opisu patentowego nr DE 37 38 512 Al.

W znanym zespole uszczelniającymi uszczelka od strony niskiego ciśnienia jest otoczona stożkowym pierścieniem podpierającym. Pierścień podpierający, w sytuacji uszczelki obciążonej ciśnieniowo, przejmuje w dużym stopniu siły oddziałujące na uszczelkę, co powoduje odciążenie ciśnieniowe krawędzi uszczelnienia dynamicznego. Pomiędzy pierścieniem podpieraj ącym i uszczelkąj est usytuowana pierwsza klinowa szczelina, do której j est wciskana uszczelka po jej obciążeniu ciśnieniem. Po obciążeniu ciśnieniem pierwsza klinowa szczelina zamyka się. Druga klinowa szczelina jest usytuowana przy dnie rowka i zamyka się ona po dalszym obciążeniu ciśnieniowym uszczelki, co prowadzi do odciążenia krawędzi uszczelnienia dynamicznego. Dzięki dobraniu odpowiedniego kąta klinowych szczelin i chropowatości nachylonych powierzchni pierścienia podpierającego, można dostosować siłę docisku krawędzi uszczelnienia dynamicznego do aktualnych charakterystyk ciśnienia i materiałów.

Krawędź uszczelnienia dynamicznego zostaje co prawda odciążona wskutek reakcji znanej uszczelki na obciążenie ciśnieniem, ale nie tworzy się klinowa szczelina, potrzebna dla możliwości odchylenia uszczelki do tyłu. Brak jest płasko przebiegającego, w stronę niskiego ciśnienia, gradientu ciśnienia. Z tych powodów krawędź uszczelnienia dynamicznego może zostać zniszczona przez wytłoczenie, a żywotność uszczelki zmniejszona.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji takiej uszczelki, która wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas uszczelek, a zwłaszcza, również w stanie nieobciążonym, pewnie uszczelni szczelinę pomiędzy częściami maszyny, a w stanie obciążonym wykaże się przedłużoną żywotnością

Zadanie to zrealizowano zgodnie z wynalazkiem przez opracowanie konstrukcji uszczelki, w której linia przecięcia trzeciej i czwartej powierzchni, na których są położone zewnętrzna obwodowa powierzchnia i pierwsza powierzchnia, jest usytuowana, w stanie nieodkształconym uszczelki, w przestrzeni pomiędzy drugąpowierzcłmiąi obwodową powierzchnią drugiej części maszyny. Część szczelki usytuowana pomiędzy pierwszą płaszczyzną i stroną niskiego ciśnienia jest bryłąjednorodną. Uszczelka, włożona do rowka, w stanie nieobciążonym, tworzy trzeciąklinowąszczelinę, otwartą w kierunku dna rowka i ograniczonąboczną ścianąrowk.a, skierowaną w stronę niskiego ciśnienia, oraz sąsiednią powierzchnią uszczelki.

174 368

Jako stan nieodkształcony uszczelki według wynalazku rozumie się kształt uszczelki wytworzonej z nadmiarem wymiarowym względem rowka, nie naprężonej wstępnie i nie poddanej obciążeniu ciśnieniowemu.

Pod pojęciem bryłajednorodna rozumie się tę część materiału uszczelki, która jest wytworzona bez znaczących zagłębień i odkształca się jako jednolity blok materiału.

Profil uszczelki według wynalazku ma taki kształt, że uszczelka w stanie nieodkształconym tworzy drugą klinową szczelinę w rejonie linii przecięcia dna rowka i bocznej powierzchni rowka od strony niskiego ciśnienia. Druga klinowa szczelina pozostaje, choć w zmniejszonej wielkości, również w stanie uszczelki wbudowanej i obciążonej. Druga klinowa szczelina umożliwia, podczas eksploatacji, odkształcenie uszczelki w rejonie swobodnej przestrzeni utworzonej przez drugą klinową szczelinę.

Uszczelka według wynalazku, w stanie wbudowanym, nie obciążonym, tworzy trzeciąklinową szczelinę w rejonie dna rowka. Po obciążeniu ciśnieniem ta klinowa szczelina zamyka się. Trzecia klinowa szczelina umożliwia, podczas eksploatacji, odkształcenie uszczelki w rejonie swobodnej przestrzeni utworzonej przez trzecią klinową szczelinę.

Wzrastające obciążenie uszczelki ciśnieniem, z powodu sprężystości gumy, prowadzi do skurczenia się uszczelki w kierunku osiowym i rozszerzenia się jej w kierunku promieniowym. Uszczelka według wynalazku może się odkształcić w rejonach drugiej i trzeciej klinowej szczeliny. Dzięki temu następuje odciążenie ciśnieniowe krawędzi uszczelnienia dynamicznego.

Również wyciskanie elementów uszczelki zostaje znacząco zmniejszone. Uszczelka według wynalazku ma tę znaczącą zaletę, że w sytuacji uszczelki wbudowanej występuje tak znaczne zmniejszenie interferencji pomiędzy uszc;^^^£ti rowkiem, że nie zwiększa się nacisk na krawędź uszczelnienia dynamicznego. Uszczelka według wynalazku charakteryzuje się zmniejszonym współczynnikiem tarcia w stosunku do znanych uszczelek. Z tego wynika zmniejszone zużycie i zwiększona żywotność.

W rejonie krawędzi uszczelnienia dynamicznego ustala się stabilny rozkład nacisku, co zapewnia, że pozostaje pierwsza klinowa szczelina, otwierającą się w kierunku strony niskiego ciśnienia. Pierwsza klinowa szczelina pozostaje w kształcie niezmienionym również po dłuższym postoju maszyny. Wskutek tego uniemożliwione jest przedostawanie się cieczy od strony niskiego ciśnienia do strony wysokiego ciśnienia, gdy na przykład drugączęściąmaszyny jest drąg, poruszający się względem pierwszej części maszyny ruchem posuwisto zwrotnym.

Pierwsza klinowa szczelina, skierowana w stronę niskiego ciśnienia od krawędzi uszczelnienia dynamicznego, pozostaje w ścisłym roboczym związku z drugą klinową szczeliną w rejonie dna rowka. W sytuacji wbudowanej, nieobciążonej ciśnieniowo uszczelki, na uszczelkę według wynalazku działająw rejonie pierwszej i drugiego klinowej szczeliny korespondujące ze sobą siły. Roboczy związek pierwszej i drugiej szczeliny jest umożliwiony dzięki odpowiedniemu ukształtowaniu zewnętrznej obwodowej powierzchni i pierwszej powierzchni uszczelki. To ukształtowanie jest określone przez położenie linii przecięcia trzeciej i czwartej powierzchni z trzecią klinową szczeliną.

Naprężenie wstępne gumowej sprężystej uszczelki według wynalazku, w stanie wbudowanym, następuje dzięki odkształceniu materiału, w profilu uszczelki, głównie przed krawędzią uszczelniającą, co zapewnia, że w rejonie niskiego ciśnienia, w rejonie poza krawędzią uszczelniającą nie występują prawie żadne naprężenia wstępne w kierunku promieniowym.

Na wielkość odkształcenia uszczelki według wynalazku, w stanie wbudowanym i obciążonym, można wpływać przez dobór zastosowanego materiału sprężystego.

Zagłębienie w uszczelce według wynalazku dzieli ją na dwie części, skierowane w stronę wysokiego ciśnienia. Po obciążeniu ciśnieniem zagłębienie pełni funkcję przegubu, zmieniającego swe rozwarcie zależnie od wielkości obciążenia. Tak ukształtowana uszczelka może działać jako tak zwany zawór zwrotny, przemieszczający ciecz od strony niskiego ciśnienia do strony wysokiego ciśnienia, gdy ciecz po stronie niskiego ciśnienia jest poddana wyższemu ciśnieniu, niż ciecz po stronie wysokiego ciśnienia.

174 368

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku uszczelka w stanie wbudowanym, wraz z boczną powierzchnią rowka, po stronie niskiego ciśnienia, tworzy drugą klinową szczelinę, otwierającą się w kierunku dna rowka, która w roboczym niskociśnieniowym zastosowaniu uszczelki sięga dalej promieniowo niż w roboczym wysokociśnieniowym zastosowaniu. Ma to tę zaletę, że charakterystyka ciśnieniowa uszczelki według wynalazku może zostać indywidualnie dostosowana do szczególnych zakresów zastosowania. Małe oraz zwiększone ciśnienia cieczy mogą wówczas powodować porównywalne odciążenie ciśnieniowe krawędzi uszczelnienia dynamicznego, jeżeli profil uszczelki jest wykonany według wynalazku.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku uszczelka w stanie obciążonym, w rejonie pomiędzy dnem rowka i boczną ścianą rowka, jest odsunięta od dna rowka. Ma to tę zaletę, że krawędź uszczelnienia dynamicznego uszczelki tak długo jest odciążona ciśnieniowo, jak długo uszczelka, wskutek podwyższonego ciśnienia, jest wciskana do wolnej przestrzeni bliskiej dna rowka od strony niskiego ciśnienia.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku długość jednorodnej bryły uszczelki, w stanie nieodkształconym, ma osiowy wymiar nie większy niż 2,2 długości drugiej części uszczelki, a promieniowa powierzchnia, w nieobciążonym stanie uszczelki, jest równoległa do bocznej powierzchni rowka od strony niskiego ciśnienia.

Ma to tę zaletę, że jednorodna bryła uszczelki według wynalazku, z powodu sprężystości gumy tak się odkształca, że po obciążeniu uszczelki ciśnieniem zamyka się trzecia klinowa szczelina i zmniejsza się druga klinowa szczelina. Dzięki temu uszczelka jest w stanie, podczas powiększającego się obciążenia ciśnieniowego, reagować odciążeniem ciśnieniowym krawędzi uszczelnienia dynamicznego.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu uszczelka, w stanie wbudowanym nie obciążonym tworzy, wskutek odkształcenia, trzecią klinową szczelinę.

Uszczelka według wynalazku w czasie jej umieszczania w rowku kurczy się, co równocześnie powoduje jej dociśnięcie do bocznej powierzchni rowka, od strony niskiego ciśnienia. Powstaje wówczas w części uszczelki trzecia klinowa szczelina, otwierająca się w kierunku dna rowka. Wskutek tego, podczas umieszczania uszczelki w rowku, powiększa się automatycznie, od strony niskiego ciśnienia, wolna przestrzeń utworzona przez drugą klinową szczelinę, a po obciążeniu ciśnieniowym uszczelka według wynalazku może starać się wypełnić tę przestrzeń, będąc do niej słabiej lub silniej wciskana. W ten sposób tworzy się pierścień uszczelniający, który zależnie od wymiaru uszczelki, przy podwyższonym ciśnieniu cieczy, jest coraz bardziej odciążany ciśnieniowo.

W odmianie rozwiązania według wynalazku długość jednorodnej bryły uszczelki w stanie nieodkształconym ma osiowy wymiar większy niż 2,2 długości drugiej części uszczelki, a uszczelka, w stanie po jej wytworzeniu, ma nachyloną do podłużnej osi drugiej części maszyny powierzchnię uszczelniającą, która w sytuacji uszczelki wbudowanej nieobciążonej, wraz ze skierowaną stronę niskiego ciśnienia bocznąpowierzchniąrowka, tworzy trzecią klinową szczelinę.

Uszczelki według wynalazku tej długości, z powodu ich sztywności skrętnej, nie mogą się tak odkształcać, by tworzyć trzecią klinową szczelinę w kierunku strony niskiego ciśnienia. Dzięki nachylonemu usytuowaniu powierzchni uszczelki, również w tych uszczelkach, umieszczanych w prostokątnych rowkach, tworzy się trzecia klinowa szczelina.

W odmianie rozwiązania według wynalazku część jednorodnej bryły uszczelki, przekraczająca 2,2 krońiąosiową długość drugiej części uszczelki, ma drugą zewnętrzną obwodowąpowierzchnię, usytuowaną względem dna rowka pod kątem mniejszym od kąta zawartego pomiędzy pierwszą zewnętrzną obwodową powierzchnią i dnem rowka.

Dzięki mniejszemu nachyleniu drugiej zewnętrznej obwodowej powierzchni względem pierwszej zewnętrznej obwodowej powierzchni, obciążona ciśnieniowo uszczelka może przylegać większą częścią do bocznej powierzchni rowka, od strony niskiego ciśnienia, oraz do dna rowka. Wskutek tego zostaje ustabilizowana charakterystyka uszczelki w sytuacji uszczelniania

174 368 statycznego. Zapewnienie uszczelnienia statycznego działa pozytywnie na stabilizację i rozdział nacisku uszczelki, zwłaszcza na krawędzi uszczelnienia dynamicznego.

Omówione elementy rozwiązania według wynalazku mogą zostać zastosowane oddzielnie lub w dowolnych kombinacjach. Omówione rozwiązania nie mają charakteru ograniczającego lecz przykładowy.

Wynalazek jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia uszczelkę według wynalazku, której jednorodna bryła w stanie nieodkształconym ma osiowy wymiar nie większy niż 2,2 długości drugiej części uszczelki, w przekroju, fig. 2 - uszczelkę według wynalazku, według fig. 1, w położeniu wbudowanym, w przekroju, fig. 3 - uszczelkę według wynalazku, według fig. 1, w stanie obciążonym, w przekroju, fig. 4 - uszczelkę według wynalazku, której jednorodna bryła w stanie nieodkształconym ma osiowy wymiar większy niż 2,2 długości drugiej części uszczelki, w przekroju.

Poszczególne części rysunku przedstawiająprzedmiot wynalazku w sposób schematyczny i nie w skali. Proporcje poszczególnych elementów uszczelki mogąbyć różne pod warunkiem zapewnienia, że uszczelka jest wykonana z nadmiarem wymiarowym względem przewidzianego dla niej rowka, od strony wysokiego ciśnienia H, przechodzącym w niedomiar wymiarowy po stronie niskiego ciśnienia N.

Na fig. 1 do 4 te same elementy uszczelki są tak samo oznaczone.

Figura 1 przedstawia zespół uszczelniający 10, składający się z pierwszej części 11 maszyny, z drugiej części 12 maszyny i z uszczelki 13. Koncentryczne części 11,12 maszyny poruszają się względem siebie. Oznacza to, że porusząiąsię względem siebie obrotowo lub ruchem posuwisto zwrotnym.

W pierwszej części 11 maszyny jest wykonany rowek 14, otwarty w kierunku obwodowej powierzchni 15 drugiej części 12 maszyny. Rowek 14 ma boczną powierzchnię 16 od strony wysokiego ciśnienia, boczną powierzchnię 17 od strony niskiego ciśnienia i dno 18. Części 11 i 12 maszyny są od siebie oddzielone szczeliną 19.

Uszczelka 13 ma oś obrotu 20, pokrywającą się z podłużną osią (osią symetrii) drugiej części 12 maszyny. Krawędź uszczelniająca 21 uszczelnienia dynamicznego uszczelki 13 jest utworzona przez przecięcie pierwszej powierzchni 22 z drugą powierzchnią 23. Druga powierzchnia 23 sięga do zagłębienia 26 uszczelki 13. Pierwsza powierzchnia 22 tworzy z obwodowąpowierzchnią 15 pierwsząklinową szczelinę 24, otwartąw kierunku strony niskiego ciśnienia N, nawet w sytuacji uszczelki poddanej ciśnieniu (fig. 3). Natomiast w kierunku dna 18 rowka uszczelka 13 ma obwodową powierzchnię 25, która w rejonie uszczelnienia statycznego przylega do dna 18 rowka.

Na fig. 1 jest przedstawiona uszczelka 13 w stanie całkowicie odciążonym, czyli po jej wytworzeniu. Na fig. 1 jest uwidoczniony linią przerywaną rowek 14, przeznaczony dla uszczelki 13, natomiast zewnętrzny obrys uszczelki 13 jest uwidoczniony w stanie nieobciążonym, czyli po wytworzeniu uszczelki. Na fig. 1 jest widoczna interferencja, polegająca na tym, że uszczelka 13 ma średnicę większą od średnicy rowka 14.

Uszczelka 13 składa się z dwóch, pierwszej i drugiej części 28,29 uszczelki, oddzielonych od siebie zagłębieniem 26 i od strony pierwszej płaszczyzny 27 skierowanych w stronę wysokiego ciśnienia H. Pierwsza płaszczyzna 27 jest usytuowana prostopadle do osi obrotu 20 i przechodzi przez krawędź uszczelniającą 21. Pierwsza część 28 uszczelki jest ograniczona drugą powierzchnią 23 i trzecią powierzchnią 30. Druga część 29 uszczelki jest ograniczona czwartą powierzcłrnią31 i piątąpowierzcłmią32. Czwarta powierzchnia 31 i piąta powierzchnia 32 przecinają się na krawędzi 33, tworzącej występ uszczelki. Krawędź 33 określa drugą powierzchnię 34, równoległą do podłużnej osi 20, przechodzącą przez krawędź 33. Zewnętrzna obwodowa powierzchnia 25 leży na trzeciej powierzchni 35, która przecina się z czwartąpowierzcłmią36 na linii przecięcia 37. Na czwartej powierzchni 36 leży pierwsza powierzchnia 22. Linia przecięcia 37 leży w przestrzeni ograniczonej obwodową powierzchnią 15 i drugą powierzchnią 34.

174 368

Zewnętrzna obwodowa powierzchnia 25, granicząca ze skierowaną w stronę wysokiego ciśnienia czwartąpowierzchnią31 uszczelki 13, jest nachylona do podłużnej osi 20 pod kątem aj. Jest widoczne, że nadwyżka wymiarowa w rejonie linii przecięcia zewnętrznej obwodowej powierzchni 25 ze skierowaną w stronę wysokiego ciśnienia czwartąpowierzchnią31 kończy się w rejonie krawędzi uszczelniającej 21 uszczelnienia dynamicznego. W pozostałym rejonie zewnętrznej obwodowej powierzchni 25 uszczelka 13 jest wykonana z niedomiarem, czyli tworzy się druga klinowa szczelina 38 w rejonie dna 18 rowka i bocznej ściany 17 rowka, skierowanej w stronę niskiego ciśnienia. Uszczelka 13 jest tak wykonana, że swą usytuowaną promieniowo powierzchnią 39 przylega do bocznej powierzchni 17 rowka.

Figura 2 przedstawia przekrój uszczelki 13 umieszczonej pomiędzy częściami 11,12 maszyny. Uszczelka 13 opiera się swąkrawędziąuszczelniającą21 uszczelnienia dynamicznego na obwodowej powierzchni 15 drugiej części 12 maszyny. Uszczelka 13 jest wstępnie naprężona w rowku 14 i jest tak odkształcona, że jak to uwidacznia fig. 2, pomiędzy podłużną osią 20 i zewnętrzną powierzchnią obwodową 25 tworzy się kąt a₂, mniejszy od kątaaj. W rejonie bocznej ściany 17 rowka, od strony niskiego ciśnienia, i w kierunku dna 18 rowka, również po umieszczeniu uszczelki 13 w rowku, pozostaje druga klinowa szczelina 38. Wskutek deformacji uszczelki 13, w położeniu wbudowanym, tworzy się trzecia klinowa szczelina 40 pomiędzy boczną ścianą rowka 17, od strony niskiego ciśnienia, i sąsiadujacąz niąpowierzchnią39 uszczelki. W położeniu wbudowanym jest również zachowana klinowa szczelina 24.

Figura 3 przedstawia uszczelkę 13 według fig. 1 i 2 w stanie wbudowanym. H oznacza stronę wysokiego ciśnienia, a N stronę niskiego ciśnienia. Uszczelka 13 od strony wysokiego ciśnienia H ma zagłębienie 26, które pod działaniem ciśnienia pełni funkcję przegubu. Pod działaniem ciśnienia uszczelka 13 zostaje wciśnięta do wolnej przestrzeni utworzonej przez klinowe szczeliny 38 i 40. Odkształcenie uszczelki 13 powoduje odciążenie krawędzi uszczelniającej 21. Pod działaniem ciśnienia formuje się ostateczny kształt pierwszej klinowej szczeliny 24 i drugiej klinowej szczeliny 38. Pod działaniem ciśnienia może się całkowicie zamknąć trzecia klinowa szczelina 40, i wówczas promieniowa powierzchnia 39 uszczelki przylega do bocznej powierzchni 17 rowka od strony niskiego ciśnienia.

Figura 4 przedstawia zespół uszczelniający 50, składający się z pierwszej części 51 maszyny, z drugiej części 52 maszyny i z uszczelki 53. Koncentryczne części 51,52 maszyny poruszają się względem siebie. Oznacza to, że poruszająsię względem siebie obrotowo lub ruchem posuwisto zwrotnym.

W pierwszej części 51 maszyny jest wykonany rowek 54, otwarty w kierunku obwodowej powierzchni 55 drugiej części 52 maszyny. Rowek 54 ma boczną powierzchnię 56 od strony wysokiego ciśnienia, boczną powierzchnię 57 od strony niskiego ciśnienia i dno 58. Części 51 i 52 maszyny są od siebie oddzielone szczeliną 59.

Uszczelka 53 ma oś obrotu 60, pokrywającą się z podłużną osią 60 (osią symetrii) drugiej części 52 maszyny. Krawędź uszczelniająca 61 uszczelnienia dynamicznego uszczelki 53 jest utworzona przez przecięcie pierwszej powierzchni 62 z drugą powierzchnią 63. Druga powierzchnia 63 sięga do zagłębienia uszczelki 53. Pierwsza powierzchnia 62 tworzy z obwodową powierzchnią 55 pierwszą klinową szczelinę 64, która jest otwarta w kierunku strony niskiego ciśnienia N nawet w sytuacji uszczelki (fig. 3) poddanej ciśnieniu. Natomiast w kierunku dna 58 rowka uszczelka 53 ma obwodową powierzchnię 65, która w rejonie statycznego uszczelnienia przylega do dna 58 rowka.

Na fig. 4 jest przedstawiona uszczelka 53 w stanie całkowicie odciążonym, czyli po jej wytworzeniu. Na fig. 4 jest uwidoczniony linią przerywaną rowek 54, przeznaczony dla uszczelki 53, natomiast zewnętrzny obrys uszczelki 53 jest uwidoczniony w stanie nieobciążonym, czyli po wytworzeniu uszczelki. Na fig. 4 jest widoczna interferencja, polegająca na tym, że uszczelka 53 ma średnicę większą od średnicy rowka 54.

Uszczelka 53 składa się z dwóch, pierwszej i drugiej części 68,69, oddzielonych od siebie zagłębieniem 66 i od strony pierwszej płaszczyzny 67 skierowanych w stronę wysokiego ciśnienia H. Pierwsza płaszczyzna 67 jest usytuowana prostopadle do podłużnej osi 60 i przechodzi

174 368 przez krawędź uszczelniającą 61. Pierwsza część 68 uszczelki jest ograniczona drugąpowierzchnią63 i trzecią powierzchnią 70. Druga część 69 uszczelki jest ograniczona czwartą powierzch nią71 ipiątąpowierzchnią72. Czwarta powierzchnia 71 i piątapowierzchnia72przecinająsięna krawędzi 73, tworzącej występ uszczelki. Krawędź 73 określa drugą powierzchnię 74, równoległą do osi obrotu 60, przechodzącąprzez krawędź 73. Zewnętrzna obwodowa powierzchnia 65 leży na trzeciej powierzchni 75, która przecina się z czwartą powierzchnią 76 na linii przecięcia 77. Na czwartej powierzchni 76 leży pierwsza powierzchnia 62. Krawędź 77 leży w przestrzeni ograniczonej obwodową powierzchnią 55 i drugą powierzchnią 74.

Pierwsza zewnętrzna obwodowa powierzchnia 65, granicząca ze skierowanąw stronę wysokiego ciśnienia czwartą powierzchnią 71 uszczelki 53, jest nachylona do podłużnej osi 60 pod kątem (ą. Jest widoczne, że nadwyżka wymiarowa w rejonie linii przecięcia pierwszej zewnętrznej obwodowej powierzchni 65 ze skierowanąw stronę wysokiego ciśnienia czwartą powierzchnią 71 kończy się w rejonie krawędzi uszczelniającej 61 uszczelnienia dynamicznego. W pozostałym rejonie zewnętrznej obwodowej powierzchni 65 uszczelka 53 jest wykonana z niedomiarem, tworząc drugą klinową szczelinę 78 w rejonie dna 58 rowka i bocznej ściany 57 rowka, skierowanej w stronę niskiego ciśnienia. Druga zewnętrzna obwodowa powierzchnia 79 uszczelki 53 tworzy z dnem 58 rowka kąt mniejszy od kąta zawartego pomiędzy pierwszą zewnętrzną obwodową powierzchnią 65 i dnem 58 rowka.

Uszczelka 53 jest tak wykonana, że swą usytuowaną ukośnie powierzchnią uszczelniającą przylega do bocznej powierzchni 57 rowka od strony niskiego ciśnienia w taki sposób, że w nieodkształconym stanie uszczelki 53 tworzy się trzecia klinowa szczelina 81. Klinowa szczelina wraz ze zwiększaniem się ciśnienia zamyka się, wskutek czego dochodzi do przylegania powierzchni uszczelniającej 80, na całej jej promieniowej powierzchni, do bocznej powierzchni 57 rowka od strony niskiego ciśnienia.

Uszczelka 13, umieszczona pomiędzy dwoma koncentrycznymi, poruszającymi się względem siebie częściami 11,12 maszyny, jest wykonana ze sprężystej gumy i zostaje umieszczona w rowku 14, wykonanym w pierwszej części 11 maszyny, otwartym w stronę drugiej części 12 maszyny. Uszczelka 13 jest nadwymiarowana względem rowka 14 w rejonie oddziaływania wysokiego ciśnienia. W rejonie niskiego ciśnienia uszczelka 13 jest niedowymiarowa. Zewnętrzna obwodowa powierzchnia 25 od strony dna 18 rowka, w całkowicie odciążonej uszczelce 13, tworzy z podłużną osią 20 kąt aj, który po wbudowaniu uszczelki 13 zmniejsza się do wartości c^. Druga klinowa szczelina 3 8, która w stanie wbudowanym uszczelki 13 jest usytuowana w rejonie bocznej ściany 17 rowka po stronie niskiego ciśnienia i w rejonie dna 18 rowka, pozostaje również po poddaniu uszczelki 13 ciśnieniu. Pomiędzy obwodowąpowierzchnią 15 drugiej części 12 maszyny i uszczelką 13, po stronie niskiego ciśnienia, powstaje pierwsza klinowa szczelina 24, pozostająca również w sytuacji obciążenia uszczelki ciśnieniem.

174 368

Fig. 3

174 368

Fig.1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Uszczelka ze sprężystej gumy, usytuowaną pomiędzy poruszającymi się względem siebie dwoma częściami maszyny, umieszczona w rowku pierwszej części maszyny, otwartym w kierunku drugiej części maszyny, wyposażonym w dno i boczne ściany, przy czym uszczelka przylega do obwodowej powierzchni drugiej części maszyny krawędzią uszczelnienia dynamicznego, jak również obwodowa powierzchnia drugiej części maszyny wraz z pierwszą powierzchnią uszczelki, usytuowaną od krawędzi uszczelnienia dynamicznego, w kierunku strony niskiego ciśnienia, tworzy pierwszą klinową szczelinę, natomiast uszczelka swą zewnętrzną obwodową powierzchnią wraz z dnem rowka, w kierunku strony niskiego ciśnienia, tworzy drugą klinową szczelinę, przy czym uszczelka określa pierwszą płaszczyznę, prostopadłą do podłużnej osi i przechodzącąprzez krawędź uszczelnienia dynamicznego, od której to płaszczyzny, w stronę wysokiego ciśnienia, są skierowane oddzielone zagłębieniem, pierwsza i druga część uszczelki, przy czym pierwsza część uszczelki jest ograniczona przynajmniej jedną powierzchnią, kończącą się na krawędzi uszczelnienia dynamicznego, natomiast druga część uszczelki jest usytuowana powyżej pierwszej części, w kierunku strony wysokiego ciśnienia i jest ograniczona przez zewnętrzną obwodową powierzchnię, oraz czwartą i piątą powierzchnie, przecinające się i tworzące oddaloną od dna rowka krawędź, określającą równoległą do podłużnej osi drugą powierzchnię, znamienna tym, że linia przecięcia (37,77) trzeciej i czwartej powierzchni (35,36,75,76), na których sąpołożone zewnętrzna obwodowa powierzchnia (25,65) i pierwsza powierzchnia (22, 62), jest usytuowana, w nieodkształconej uszczelce (13,53) w przestrzeni pomiędzy drugąpowierzchnią(34,74) i obwodową powierzchnią (15, 55), jak również część uszczelki (13, 53) usytuowana pomiędzy pierwszą płaszczyzną (27, 67) i stroną niskiego ciśnienia jest bryłąjednorodną, a poza tym uszczelka (13,53), włożona do rowka (14,54), nie poddana ciśnieniu, tworzy trzecią klinową szczelinę (40,81), otwartą w kierunku dna rowka i ograniczoną boczną ścianą rowka (17,57), skierowaną w stronę niskiego ciśnienia, oraz powierzchnią (39, 80).
2. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że trzecia klinowa szczelina (40,81) w roboczym niskociśnieniowym zastosowaniu uszczelki sięga dalej promieniowo niż w roboczym wysokociśnieniowym zastosowaniu uszczelki.
3. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że uszczelka (13,53) obciążona, w rejonie pomiędzy dnem (18, 58) rowka i boczną ścianą (17, 57) rowka, jest odsunięta od dna (18, 58) rowka.
4. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że długość jednorodnej bryły uszczelki (13, 53) nieodkształconej ma osiowy wymiar nie większy niż 2,2 długości drugiej części (29) uszczelki, jak również promieniowa powierzchnia (39) nieobciążonej uszczelki (13) jest równoległa do bocznej powierzchni (17) rowka od strony niskiego ciśnienia.
5. Uszczelka według zastrz. 4, znamienna tym, że uszczelka (13), wbudowana nie obciążona, tworzy, wskutek odkształcenia, trzecią klinową szczelinę (40).
6. Uszczelka według zastrz. 1, znamienna tym, że długość jednorodnej bryły uszczelki (52) nieodkształconej ma osiowy wymiar większy niż 2,2 długości drugiej części (69) uszczelki, jak również uszczelka (53) po jej wytworzeniu, ma nachyloną do podłużnej osi drugiej części maszyny powierzchnię uszczelniającą (80), która w sytuacji uszczelki (53) wbudowanej nieobciążonej, wraz ze skierowaną stronę niskiego ciśnienia boczną powierzchnią (57) rowka tworzy trzecią klinową szczelinę (81).
7. Uszczelka według zastrz. 6, znamienna tym, że część jednorodnej bryły uszczelki (53) , przekraczająca 2,2 krotną osiową długość drugiej części (69) uszczelki, ma drugą zewnętrzną obwodową powierzchnię (79), usytuowaną względem dna (58) rowka, pod kątem

174 368 mniejszym od kąta zawartego pomiędzy pierwszą zewnętrzną obwodową powierzchnią (65) i dnem (58) rowka.

* * *