SE539433C2 - Hållaranordning för att applicera ett tätningselement på en axel, tätningsanordning innefattande en sådan hållaranordning samt hydrodynamisk maskin innefattande sådan tätningsanordning - Google Patents

Abstract

14 Upptinningen avser en nàiiaranerariirig för att aepiieera etttatningaeienrient (21) na en axei (23). Hàiiaranerttningen (22)innefattar en tastanardning (26, 2?) earn ar anpassade att fastatatningaeiernentet (21) på axein (23). Fastanerdnšngert innefattaren ringtarnftati krepp (24) sent irinetattar en invändig yta (Eßta)earn, i en axieši riktning, är annranaa na successivt avtaganaeradieitt avstånd från axein (23). Faatanerctningen innefattaratrninatene ett kiarneiernent (25) earn är aneranat i ett utryntntenfteiian den ringterrnaae itreapene invändiga yta (Zita) een axein(23), enn en ttiraitjatningentekanient (2?) sent ar annaaeaci atttörekjuta kiaineiementet i nämnda axieiia riktning i förnåiiande tiiiden ršngtarrnade krappen (24) tiii en pnsitien i viiken denringterrrtaee kroppens invänttiga yta (24a) trycker taetkiärtteiententet (26) rnnt axein (23). (rig. i)

Description

Hållaranordning för att applicera ett tätningselement på enaxel, tätningsanordning innefattande en sådanhållaranordning samt hydrodynamisk maskin innefattandesådan tätningsanordning UPPFINNINGENS BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Föreliggandeapplicera etthållaranordningen uppfinning avser en hållaranordning för atttätningselement på en axel, varvid innefattar en ringformad kropp, enförbindningsmekanism som är anpassad att förbinda denringformade kroppen med tätningselementet och enfästanordning som är anpassad att fästa den ringformade kroppen på axeln.

Hållaranordningen kan innefattas i en mekanisktätningsanordning som kan vara anordnad i en hydrodynamiskmaskin såsom en pump. Den mekaniska tätningen kan i detta fallha till uppgift att täta ett utrymme mellan en roterbar axel och etthus. En sådan mekanisk tätningsanordning kan innefatta ett ickeroterbart tätningselement som fästs i huset och ett roterbarttätningselement som fästs på den roterbara axeln.Tätningselementen innefattar tätningsytor som har en hög gradav planhet så att de även vid inbördes rotation tillhandahåller enmycket tillförlitlig tätning. Pumpar med mekaniskatätningsanordningar kan användas för transport av livsmedel ochläkemedel. Det ställs emellertid höga hygieniska krav påkomponenter som kommer i kontakt med ett livsmedel ochläkemedel. Det är således viktigt att sådana komponenter är lättaatt rengöra och att de inte innefattar ojämnheter eller urtagningardär livsmedel och läkemedel kan fastna.

SE 531 210 visar en mekanisk tätningsanordning för en pump därett tätningselement fixeras på en roterbar axel med hjälp av enringformad kropp. Den ringformade kroppen fixeras på axeln medhjälp av ett radiellt inåt skjutande parti som mottas i enmotsvarande formad urtagning i axelns yta. Därmed erhåller denringformade kroppen och tätningselementet en tillförlitliginfästning på axeln. En sådan infästning är dock inte lämplig attanvända om pumpen ska transportera livsmedel.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med uppfinningen är att tillhandahålla en hållaranordningmed vilken det är möjligt att fästa ett tätningselement på en axelpå ett relativt enkelt och tillförlitligt sätt utan att ingrepp behövergöras i axelns yta.

Detta syfte uppnås med hållaranordningen av det inledningsvisnämnda slaget vilken kännetecknas av att den ringformadekroppen innefattar en invändig yta som, i en axiell riktning, äranordnad på successivt avtagande radiella avstånd från axeln,och att fästanordningen innefattar åtminstone ett klämelementsom är anordnat i ett utrymme mellan den ringformade kroppensinvändiga yta och axeln, och en förskjutningsmekanism som äranpassad att förskjuta klämelementet i nämnda axiella riktning iförhållande till den ringformade kroppen till en position i vilkenden ringformade kroppens invändiga yta trycker fastklämelementet mot axeln. Genom att förse den ringformadekroppen med en invändig lutande yta i förhållande till axelnerfordras en relativt ringa kraft av förskjutningsmekanismen föratt förskjuta klämelementet i en axiell riktning till en position därden kläms fast på axeln. Den ringformade kroppen ochtätningselementet som är förbunden med den ringformadekroppen kommer därmed att rotera med axeln som en enhet. I ochmed att den ringformade kroppen är fäst på axeln med enklämkraft erfordras inga urtagningar eller andra ingrepp i axelnsyta för att fixera tätningselementet på axeln. Axelns kan således ha en helt slät yta som är lätt att rengöra. Hållaranordningen kandärmed med fördel användas inom livsmedelsindustrin ochläkemedelsindustrin där de hygieniska kraven är höga.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar klämelementeten utvändig yta som har en motsvarande form som denringformade kroppens invändiga yta. Därmed erhålls ett relativtstort kontaktområde mellan den ringformade kroppen ochklämelementet. Den tryckkraft som överförs från den ringformadekroppen till klämelementet fördelas därmed över helakontaktområdet vilket minskar risken förspänningskoncentrationer och deformationer av nämnda ytor.Klämelementet har med fördel en invändig yta som har enmotsvarande form som en yta hos axeln. Även i detta fall erhållsett relativt stort kontaktområde mellan klämelementet och axeln.Den tryckkraft som överförs från klämelementet till axeln kandärmed fördelas över hela kontaktområdet vilket minskar riskenför spänningskoncentrationer och deformationer av nämnda ytor.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är klämelementetutformat som ett segment av en ring i ett radiellt plan genomaxeln. Därmed kan klämelementet anpassas till den ringformadekroppens invändiga yta och axelns yta på ett optimalt sätt.Hållaranordningen innefattar med fördel ett flertalfästanordningar som är anordnade med konstanta mellanrum runtaxeln. Hållaranordningen kan därmed innefatta två eller fleraklämelement i form av segment av en ring vilka är symmetriskanordnade runt axeln. Därmed kan tryckkrafterna från derespektive klämelementen fördelas på ett optimalt sätt på axeln.Fästanordningarna kan dock anordnas osymmetriskt runt axeln.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattarförskjutningsmekanismen ett skruvelement som har en sträckningi en axiell riktning, varvid skruvelementet innefattar ett gängatparti som samverkar med ett gängat parti hos klämelementet ochett huvudparti som är roterbart anordnat i den ringformade kroppen. I detta fall kan skruvelementets huvudparti vridas medhjälp av ett lämpligt verktyg. Vridrörelsen av skruvelementetresulterar i att dess gängade parti förskjuter klämelementet i enaxiell riktning i förhållande till den ringformade kroppen. Därmedkan klämelementet på ett enkelt och tillförlitligt sätt förskjutas tillen axiell position där den trycks med en relativt stor kraft motaxeln. Det är dock möjligt att utforma förskjutningsmekanismensom förskjuter klämelementet på andra sätt.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar denringformade kroppen ett radiellt inåt riktat parti. Ett sådant radielltinåt riktat parti kan ha många funktioner. Det radiellt inåt riktadepartiet kan innefatta åtminstone ett genomgående hål förapplicering av skruvelementets huvudparti. Ett sådantgenomgående hål har en något långsträckt form i en radiellriktning så att skruvelementet kan förskjutas radiellt inåttillsammans med klämelementet i samband med att denringformade kroppen appliceras på axeln.

Alternativt eller i kombination kan det radiellt inåt riktade partietinnefatta åtminstone ett genomgående hål för applicering av ettfjäderelement som är anpassat att verka med en axiellt riktad kraftpå tätningselementet. Fjäderelementets uppgift är att tryckatätningselementets tätningsyta mot en tätningsyta hos ett annattätningselement.

Alternativt eller i kombination kan det radiellt inåt riktade partietinnefatta åtminstone ett genomgående hål för applicering av ettlångsträckt axiellt riktat låselement hos förbindningsmekanismensom förbinder den ringformade kroppen med tätningselementet.En sådan förbindningsmekanism medger en viss axiell rörelse avtätningselementet i förhållande till den ringformade kroppensamtidigt som den förhindrar rotation mellan tätningselementetoch den ringformade kroppen så att de roterar som en enhet.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar denringformade kroppen, vid en första ände, ett förstatätningselement som tillhandahåller en tätning mellan en yta hosden ringformade kroppen och en radiellt utvändig yta hostätningsorgan och, vid en andra ände, ett andra tätningsorgansom tillhandahåller en tätning mellan en yta hos den ringformadekroppen och axelns yta. Tätningsorganen förhindrar därmedläckage vid den ringformade kroppens ändar samtidigt som deförhindrar inträngning av eventuella föroreningar.

Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattashållaranordningen i en mekanisk tätningsanordning där nämndatätningselement innefattar en tätningsyta som är anpassad attanligga tätande mot en tätningsyta hos ett ytterligaretätningselement i ett radiellt plan genom axeln. Hållaranordningkan således med fördel innefattas i en mekanisktätningsanordning. Den mekaniska tätningsanordningen kan medfördel vara anordnad i ett utrymme mellan axeln och enanslutande komponent vilka är roterbart anordnade i förhållandetill varandra. Den anslutande komponenten kan vara ett hus hosen hydrodynamisk maskin i form av en pump.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs en föredragen utföringsform avuppfinningen, såsom ett exempel, med hänvisning till ritningarnapå vilka: Fig.1 visar ett längsgående tvärsnitt av en mekanisktätningsanordning som innefattar en hållaranordningenligt föreliggande uppfinningen, Fig.2 visar en frontvy av klämelementet i ett separerattillstånd och Fig. 3 visar en snittvy i planet A-Ai Fig. 1.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en mekanisk tätningsanordning innefattande en förstadel 1 och en andra del 2. I den visade utföringsformen innefattasden mekaniska tätningsanordningen i en pump. Den mekaniskatätningsanordningen kan användas även i andra tillämpningarinnefattande en roterande axel som sträcker sig genom enpassage i ett hus eller liknande, till exempel en blandare eller enomrörare. I den visade utföringsformen är den första delen 1stationär, medan den andra delen 2 roterar runt en rotationsaxelx. Det skall emellertid noteras att den första delen 1 kan vararoterande och den andra delen 2 kan vara stationär ellerväsentligen stationär. Det är också möjligt att låta både den förstadelen 1 och den andra delen 2 rotera vid olikarotationshastigheter.

Den första delen 1 innefattar ett första ringformat tätningselement11. Det första tätningselementet 11 är infäst i ett hus 12 med hjälpav en första hållaranordning 13. Den första hållaranordningen 13kan vara förbundet med huset 12 med hjälp av ett gängingrepp.En schematiskt visad första förbindningsmekanism 14 förbindertätningselementet 11 och hållaranordningen 13 på ett sätt så attrotation förhindras av det första tätningselementet 11 iförhållande till hållaranordningen 13. Ett tätningsorgan i form aven O-ring 15 är anordnad runt det första tätningselementet 11 föratt förhindra läckage mellan det första tätningselementet 11 ochden första hållaranordningen 13. Det första tätningselementet 11innefattar en första plan tätningsyta 11a.

Den andra delen 2 innefattar ett andra tätningselement 21. Detandra tätningselementet 21 innefattar en andra plan tätningsyta21asom är anpassad att anligga mot den första tätningsytan 11ai ett radiellt plan i förhållande till rotationsaxeln x. Tätningsytorna11a, 21a har var och en mycket hög grad av planhet så att deanligger tätande mot varandra även då tätningsytorna 11a, 21a roterar i förhållande till varandra. Den andra delen 2 innefattar enandra hållaranordning 22 som är anpassat att fästa det andratätningselementet 21 på en roterbar axel 23 som är roterbartanordnad runt rotationsaxeln x. Den andra hållaranordningen 22innefattar en ringformad kropp 24 som är anordnad runt axeln 23.En andra förbindningsmekanism 24e, 25, som endast visas i Fig.3, förbinder den ringformade kroppen 24 med det andratätningselementet 21 på ett sätt så att det andratätningselementet 21 är axiellt förskjutbart längs rotationsaxeln xmed avseende på den roterbara axeln 23, men är fast förbundenmed den roterbara axeln 23 i en perifer riktning. Den ringformadekroppen 24 och det andra tätningselementet 21 roterar därmedsom en enhet.

Den andra hållaranordningen 22 innefattar åtminstone ett menmed fördel ett flertal fästanordningar som var och en innefattarett klämelement 26 och ett skruvelement 27. Fästanordningarnaär i detta fall anordnade i olika positioner med regelbundnaintervall runt axeln 23. Klämelementen 26 är anordnad i ettperifert utrymme mellan en invändig yta 24a hos den ringformadekroppen 24 och en yta 23a hos axeln 23. Var och en avklämelementen 26 innefattar en invändig yta 26a som har enmotsvarande form som axelns yta 23a. Var och en avklämelementen 26 innefattar en utvändig yta 26b som har enmotsvarande form som den ringformade kroppens invändiga yta24a. Klämelementens utvändiga yta 26b och den ringformadekroppens invändiga yta 24a uppvisar en lutning i en axiell riktningi förhållande till axeln 23. Var och en av klämelementen 26innefattar ett gängförsett genomgående hål 26c. Ett gängat parti27a hos ett skruvelement 27 är anordnat i det genomgående hålet26c. Skruvelementet 27 innefattar, vid en ände, ett huvudparti27b med ett greppurtag för att möjliggöra vridning avskruvelementet 27 med ett verktyg. Huvudpartiet 27b hosskruvelementet 27 är anordnat i ett genomgående hål 24c hos enradiellt inåt skjutande del 24b hos den ringformade kroppen 24.Det genomgående hålet 24c har en viss radiell sträckning så att skruvelementet 27 har en motsvarande rörlighet i en radiellriktning.

Ett första tätningsorgan 28 är anpassat att täta mellan en yta hosen första ände av den ringformade kroppen 24 och en utvändigyta 11b hos det andra tätningselementet 11. Ett andratätningsorgan 29 är anpassat att täta mellan en yta hos en andraände av den ringformade kroppen 24 och axelns yta 23a. Denandra hållaranordningen 22 innefattar åtminstone ett men medfördel ett flertal fjädringselement 30 som kan vara anordnade medregelbundna intervall runt axeln 23. Spänningselementen 30innefattar fjäderorgan som i ett monterat tillstånd tillför enfjäderkraft på det andra tätningselementet 21 så att det trycks motdet första tätningselementet 11 vilket resulterar i atttätningsytorna 11a, 21a hålls samman med en förbestämd kraft.

Fig. 2 visar en frontvy av ett klämelement 26. Klämelementet 26är utformat som ett segment av en ring. Klämelementet 26 har eninvändig yta 26a med en krökning i ett radiellt plan. Axelns yta23a har med fördel en motsvarande krökning. Klämelementet 26har en utvändig yta 26b med en krökning i ett radiellt plan. Deninvändiga ytan 24a hos den ringformade kroppen 24 har medfördel en motsvarande krökning. Det framgår här även attskruvelementets huvudparti 27b är försett med en greppurtag förett verktyg.

Fig. 3 visar en snittvy i planet A-A i Fig. 1. Den ringformadekroppens inåt riktade parti 24b innefattar i denna utföringsformtre genomgående hål 24c för mottagning av ett respektivehuvudparti 27b hos ett skruvelement 27. Skruvelementen 27 ochklämelementen 26 är här anordnade med konstanta mellanrumrunt axelns 23 periferi. Det inåt riktade partiet 24b innefattar tregenomgående hål 24d för mottagning av ett genomgåendefjäderelement 30 som utöver en axiell tryckkraft på det andratätningselementet 21. Hålen 24d och fjäderelementen 30 äranordnade med konstanta mellanrum runt axelns 23 periferi. Det inåt riktade partiet 24b innefattar två genomgående hål 24e förmottagning av ett respektive långsträckt axiellt låselement 25 somär fästa på det andra tätningselementet 21. Då låselementen 25appliceras i de genomgående hålen 24e förhindras inbördesrotation mellan det andra tätningselementet 21 och denringformade kroppen 24. Däremot tillåts en viss axiell rörlighetmellan det andra tätningselementet 21 och den ringformadekroppen 24. Antalet hål 24c, d, e och dess delning kan självfalletvarieras.

Vid montering av den mekaniska tätningsanordningen applicerasinitialt den andra hållaranordningen 22 på axeln 23. Den andrahållaranordningen 22 innefattar den ringformade kroppen 24,klämelement 26, skruvelement 27, tätningsorgan 28, 29 ochfjäderelement 30. Hållaranordningen 22 förskjuts till enförbestämd axiell position på axeln 23. Med hjälp av ettskruvverktyg ges de respektive skruvelementen 27 i tur ochordning en vridrörelse i en riktning så att de respektiveklämelementen 26 förskjuts i en axiell riktning åt höger i Fig. 1.Den nedåt lutande invändiga ytan 26a hos den ringformadekroppen 26 trycker därmed de respektive klämelementen 26 ochskruvelementen 27 radiellt inåt i riktning mot axeln 23. I och meddet trycks de respektive klämelementen invändiga yta 26b meden successivt ökande tryckkraft mot axelns perifera yta 23a.Skruvrörelsen av skruvelementen 27 upphör då en på förhandbestämd tryckkraft uppnåtts. De genomgående hålen 24c kanvara dimensionerat så att skruvelementet 27 når en radielltinvändig yta hos hålet 24c då den förbestämda tryckkraftenuppnås. När samtliga klämelement 26 anbringats med enförbestämd klämkraft mot axelns perifera yta 23a, harhållaranordningen 22 en mycket stabil infästning på axeln 23.Hållaranordningen 22 och axeln 23 kan nu rotera som en enhet.

Därefter appliceras det andra tätningselementet 21 på axeln 23och förskjuts i en axiell riktning till ingrepp med den ringformadekroppen 24 samtidigt som låselementen 25 förs in genom de genomgående hålen 24e. Därmed tillhandahålls enrotationslåsning av det andra tätningselementet 21 i förhållandetill hållaranordningen 22 och axeln 23. Den första delen 1 av denmekaniska tätningsanordningen appliceras på axeln 23 ochförskjuts i en axiell riktning mot den andra delen 2. Den förstadelen 1 förskjuts till en axiell position i vilken fjädringselementen30 tillhandahåller en på förhand bestämd kraft som tryckersamman tätningselementens 11, 21 tätningsytor 11a, 21a motvarandra. Slutligen fästs den första hållaranordningen 13 i huset12.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsformernautan kan varieras och modifieras inom ramen för de följandekraven.

Claims (13)

1. Hållaranordning för att applicera ett tätningselement (21) på enaxel (23), varvid hållaranordningen (22) innefattar en ringformadkropp (24), en förbindningsmekanism (24e, 25) som är anpassadatt förbinda den ringformade kroppen (24) med tätningselementet(21) och åtminstone en fästanordning (26, 27) som är anpassadeatt fästa den ringformade kroppen (24) på axeln (23), varvid denringformade kroppen (24) innefattar en invändig yta (24a) som, ien axiell riktning, är anordnad på successivt avtagande radiellaavstånd från axeln (23), och att fästanordningen innefattaråtminstone ett klämelement (26) som är anordnat i ett utrymmemellan den ringformade kroppens invändiga yta (24a) och axeln(23), och en förskjutningsmekanism (27) som är anpassad attförskjuta klämelementet i nämnda axiella riktning i förhållande tillden ringformade kroppen (24) till en position i vilken denringformade kroppens invändiga yta (24a) trycker fastklämelementet (26) mot axeln (23), kännetecknad av attklämelementet är utformat som ett segment av en ring och attsegmentet innefattar en invändig yta (26a) som har enmotsvarande krökt form som en utvändig yta (23a) hos axeln (23).

2. Hållaranordning enligt krav 1, kännetecknad av attklämelementet (26) innefattar en utvändig yta (26b) som har enmotsvarande form som den ringformade kroppens invändiga yta(24a).

3. Hållaranordning enligt något av föregående krav,kännetecknad av att hållaranordningen innefattar två eller fleraklämelement (26) i form av segment av en ring vilka ärsymmetriskt anordnade runt axeln (23) i ett radiellt plan.

4. Hållaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknada_v att hållaranordningen (22) innefattar fästanordningar som äranordnade med konstanta mellanrum runt axeln (23).

5. Hållaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad a_v att förskjutningsmekanismen innefattar ett skruvelement (27)som har en sträckning i en axiell riktning, varvid skruvelementet(27) innefattar med gängat parti (27a) som samverkar med ettgängat parti (26c) hos klämelementet (26) och ett huvudparti(27b) som är roterbart anordnat i den ringformade kroppen (24).

6. Hållaranordning enligt något av föregående krav, kännetecknad a_v att den ringformade kroppen (24) innefattar ett radiellt inåtriktat parti (24b).

7. Hållaranordning enligt krav 5 och 6, kännetecknad av att detradiellt inåt riktade partiet (24b) innefattar åtminstone ettgenomgående hål (24c) för applicering av ett huvudparti (27b) avskruvelementet (27).

8. Hållaranordning enligt krav 6, kännetecknad av att det radielltinåt riktade partiet (24b) innefattar åtminstone ett genomgåendehål (24d) för applicering av ett fjäderelement (30) som äranpassat att verka med en axiellt riktad kraft på tätningselementet(21).

9. Hållaranordning enligt krav 6, kännetecknad av att det radielltinåt riktade partiet (24b) innefattar åtminstone ett genomgåendehål (24e) för applicering av ett låselement (25) hosförbindningsmekanismen som förbinder den ringformade kroppen(24) med tätningselementet (21).

10. Hållaranordning enligt något av föregående krav,kännetecknad av att den ringformade kroppen (24) innefattar, viden första ände, ett första tätningsorgan (28) som tillhandahålleren tätning mellan en yta hos den ringformade kroppen (24) ochen radiellt utvändig yta (21b) hos tätningselementet (21) och, viden andra ände, ett andra tätningsorgan (29) som tillhandahåller en tätning mellan en yta hos den ringformade kroppen (24) ochaxelns yta (23a).

11. Mekanisk tätningsanordning som innefattar en hällaranordning enligt något av patentkraven 1-10, kännetecknat a_v att nämnda tätningselement (21) innefattar en tätningsyta(21a) som är anpassad att anligga tätande mot en tätningsyta(11a) hos ett ytterligare tätningselement (11) i ett radiellt plangenom axeln (23).

12. Hydrodynamisk maskin som innefattar en mekanisktätningsanordning enligt krav 11, kännetecknat av att denmekaniska tätningsanordning är anordnad ett utrymme mellanaxeln (23) och en anslutande komponent (12) vilka är roterbartanordnade i förhållande till varandra.

13. Hydrodynamisk maskin enligt krav 12, kännetecknat av attden hydrodynamiska maskinen är en pump.