CS273609B2 - Device for shafts' hermetic sealing - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je hermetické těsnění kyvných a otáčivých hřídelů.

U armatur, čerpadel, měřicích a řídících zařízení a jiných složek, přicházejících do styku s agresivním prostředím se vyžaduje hermetické utěsnění. Například pro oddělení škod livých vlivů probíhajících procesů na životní prostředí, případně pro oddělení agresivních prostředí od životního prostředí. Bezpodmínečně nutným se jeví hermeticky těsné provedení a uložení hřídelů v zařízeních, u nichž je z provozních důvodů nutné udržování vakua.

Je známa rada podobných zařízení. V OE-OS 15 50 699 je znázorněno a popsáno provedení utěsnění hřídele proti vakuu. K přenášení otáčivého pohybu je jeden konec hřídele zakřiven a uložen otočně v převlečném unašeči. Tento unašeč je těsně spojen s měchem a čep převlečného unašeče je v záběru s klikovým kotoučem. Při otáčení klikového kotouče se pohybuje zakřivený konec hřídele kolem vlastní osy otáčení. Toto provedení utěsnění hřídele pracující nikoli bez vůle, vyžaduje značnou potřebu místa a nehodí se pro přenos přesných pohybů.

Z OE-AS 11 31 054 je známo provedení, dovolující přenos pouze úhlových pohybů. Konce hřídelů spolu spojených mají upraveny protilehlé klikové čepy. Mezi nimi je uspořádáno oddělující rameno £ kliky opatřené oboustranným slepým vrtáním pro uložení klikových čepů. Těsnicí měch je jedním koncem upevněn na skříni zařízení a druhým koncem na rameni kliky. Při úhlovém pohybu se pohybuje rameno klikového hřídele výstředně kolem osy hřídele. Jak patrno z obr. 2 a 3 dovolují čepy 70, 71 vedené v drážkách 68, 69, pouze úhlový pohyb.

V uvedeném patentovém spisu se dále uvádí, že tyto drážky mohou být vytvořeny jako kruhové prstence pro plynulý otáčivý pohyb. Přesto je však nebezpečí, že v určitých polohách leží levá a pravá mrtvá poloha na spojnici 78, což spolu s výrobními tolerancemi vede k za kousnutí a blokování hřídelů. Z toho důvodu je navrženo pro přenos plynulých otáčivých pohybů, použití planetového převodu podle obr. 4. Tím podmíněné nucené vedení umožňuje teprve bezporuchově přenášení otáčivých pohybů.

Pouze jiný způsob nuceného ovládání s kameny uspořádanými v lineárních drážkách je obsažen v DE-PS 12 33 668. V celku však odpovídá konstrukci již zmíněné.

Celkovými nevýhodami známých vytvoření jsou možnost přenášení pouze úhlových pohybů uspořádáním podle DE-AS 1 131 054, řešením podle DE-TS 1 233 668 lze sice přenášet otáčivé pohyby, avšak přímá vedení středního kusu 12 mají v důsledku značné ztráty třením, dále hermetické měchové provedení znázorněné v DE-OS 1 500 699 vyžaduje k přenášení otáčivých pohybů značně místa, V důsledku zakřiveného konce hřídele a příslušné klikové desky, jakož i spojení mezi těmito díly nedovoluje přesný přenos otáčivého pohybu.

Úkolem vynálezu je návrh všestranně použitelného hermeticky těsného provedení uložení hřídelů, které by bylo jednoduché a spolehlivé a dovolovalo přenos kývavého a otáčivého pohyhu v každém směru a každé velikosti.

Úkol byl vyřešen pro zařízení k hermetickému těsnění hřídelů upravených pro přenos otáčivých a/nebo kyvných pohybů, sestávající z hřídelů se vzájemně spojenými konci a vloženým pružným těsnícím členem, jehož jedna upínací část je upevněna těsně ke skříni zařízení a jehož, druhá upínací část je těsně připojena k unašeči pro přenášení otáčivého a/nebo kyvného pohybu hřídelů, přičemž spojované hřídele jsou souosé a mají společnou osu otáčeni, tak, že mezi oběma souosými konci hřídelů je uspořádána výstředná kruhová objímková dvojice, přičemž mezi její vnější hnanou částí pevně spojenou s koncem hnaného hřídele a vnitřní hnací částí pevně spojenou s koncem hnacího hřídele, je uspořádána tvarově shodná těsnící čepička těsně připojená k pružnému těsnícímu členu.

Dále podle vynálezu je zařízení vytvořena jako samostatná ucelená montážní sestava.

Rovněž podle vynálezu vnější hnaná část konce hnaného hřídele je opřena o přírubu skříně a v ní přes těsnicí čepičku uložená vnitřní hnací část konce hnacího hřídele, je opřena o pouzdro hnacího hřídele.

Ještě dále podle vynálezu vnější hnaná část objímkové dvojice je vnějším-obvodem uložena ve vnějším kroužku radiálního a/nebo axiálního ložiska, jehož Vnější kroužek je uloCS 273 609 B2 žen ve skříni zařízení a v ní axiálně zajištěn pojištovacími kroužky.

Dalším význakem vynálezu je, že radiální 'a/nebo axiální ložiska jsou uspořádána ve střední rovině objímkové dvojice, kolmé k ose hřídelů.

Podle dalšího význaku vynálezu je na obvodu vnější hnané části objímkové dvojice upra ven nákružek pro uložení radiálních a/nebo axiálních ložisek.

Konečně podle vynálezu alespoň jedna ze vzájemně přivrácených axiálních čelních ploch objímkové dvojice a/nebo těsnicí čepičky je opatřena axiálními ložiskovými radiálně osazenými plochami.

Výhodou zařízení podle vynálezu je možnost výroby kompaktního hermetického uložení hřídelů. Části objímkové dvojice a těsnicí čepička spojena s těsnicím členem, přenášejí síly plošně. Rovinná objímková dvojice uspořádaná vůči koncům hřídelů výstředně, sestávající z částí vytvořených souměrně vůči ose otáčení a tvarově spolu zabírajících, např. kruhových výstředníků, působí, že střed těsnicí čepičky mezi nimi uspořádané, koná kruhový pohyb kolem osy otáčení obou konců hřídelů a přitom přenáší kroutící moment. Přitom je vnitřní část objímkové dvojice spojená s jedním hřídelem uložena uvnitř vnější části objímkové dvojice spojené s druhým hřídelem. K přijetí vnitřní části objímkové dvojice vytvořené jako kruhový výstředník, má vnější část objímkové dvojice odpovídající výstředně vytvořené vybrání. Mezi těmito oběma částmi objímkové dvojice je uspořádána těsnicí čepička, jako těsnicí člen spojený s. měchem. Kluzné třecí síly působící na těsnící čepičku při přenášení kroutícího momentu působí současně minimální zatížení měchu. Pokusy prokázaly, že tyto minimální síly jsou měchem snadno přejímány.

Další výhoda vynálezu spočívá v tom, že není významné na který konec z hřídelů se při vádí síla·. Lze tedy bez dalšího zaměnit tok síly mezi hnacím a hnaným hřídelem.

Jinou výhodou vynálezu je vytvoření uložení hřídelů jako samostatné stavební části. Tak lze již sestavené stroje, armatury, agregáty nebo podobná zařízení také dodatečně vybavit zařízením podle vynálezu.

Podle dalšího vytvoření vynálezu zajištují hnací případně hnaná část objímkové dvojice hřídele proti axiálnímu posuvu. Výhodně tak, že příslušná část objímkové dvojice doléhá na ložiskové pouzdro příslušného hřídele. K přenášení větších sil předvídá další provedení vynálezu uspořádání objímkové dvojice vnějším povrchem uložené uvnitř, ji obklopujícího radiálního případně axiálního ložiska. .

Další výhodou vytvoření podle vynálezu je, že úpravou radiálního a/nebo axiálního ložiska na vnějším povrchu objímkové dvojice lze ji nejjednodušeji odlehčit od přídavných sil. Vnější části objímkové dvojice lze tak vytvořit jako pevnou, přebírající případně vzniklé axiální posuvy. U těch případů použití, kdy nevznikají žádné axiální síly stačí k uložení objímkové dvojice radiální ložisko. V závislosti na podmínkách použití a provozních podmínkách lze užít běžných valivých nebo kluzných ložisek. K udržení malých vnějších rozměrů zařízení nabízí se použití jehlových ložisek.

Provedení zařízení podle vynálezu předvídá, že radiální a/nebo axiální ložiska jsou uspořádána v rovině přenosu sil. Výhodou tohoto uspořádání je odstranění případných pohybo vých momentů. Tím lze vznikající síly převádět nejkratší cestou přímo do skříně zařízení. Pro klidný chod a odlehčení měchu značí toto uspořádání významnou výhodu.

Další provedení vynálezu předvídá, že na obvodu vnější části objímkové dvojice je upraven nákružek k přijetí radiálních a/nebo axiálních ložisek. Tak lze nejjednodušeji vytvořit vnější část objímkové dvojice jako pevnou, přejímající axiální síly a převádějící je do skříně zařízení. Uložení hřídelů se pak provede tak, že vnější část objímkové'dvojice je spojena s částí stroje podléhající účinku axiálních sil, případně axiálních posuvů.

Předvídá se dále vytvoření alespoň jedné dvojice přivrácených čelních ploch, např. objímkové dvojice a nebo těsnící čepičky jako axiálních ložiskových ploch, a nebo jejich

CS 273 609 B2 opatření axiálními ložisky. Výhodou tohoto opatření je možnost snížení tření mezi částmi objímkové dvojice na minimum. Uložení těsnicí čepičky lze provést kluznými nebo valivými ložisky a/nebo jejich kombinací. Tato úprava je odvislá od účelu použití zařízení.

V praxi má toto uspořádání výhodu, že lze jedné a těže konstrukce použít pro normální provoz a po zabudování přídavných ložisek také pro vysoká zatížení. Tím je zcela vyloučeno použití složitých a nákladných konstrukcí.

Úhrnnými výhodami vyřešení podle vynálezu je velmi jednoduchá výroba jednotlivých částí zařízení podmíněná jejich tvarem souměrným kolem osy otáčení. Části montované spolu s nejmenšími tolerancemi dovolují takřka přenos pohybu bez vůle, což umožňuje jeho přesné nastavení. Ploché uspořádání jednotlivých síly přenášejících částí dovoluje citelné snížení třecích sil, které je riutno při pohybu hřídelů překonávat.

Zařízení podle vynálezu bude v dalším podrobně popsáno na příkladu provedení ve vztahu k připojeným výkresům, na nichž značí: obr. 1 nárysný schematický řez samostatným vytvořením uložení hřídelů, obr. 2 až 5 půdorysný schematický řez rovinou II - II různými plochami objímkové dvojice tvořené kruhovým výstředníkem, obr. 6 nárysný schematický řez uložení hřídelů opatřeným přídavnými radiálními ložisky, obr. 7 nárysný schematický řez axiálním a radiálním uložením hřídelů, obr. 8 nárysný schematický částečný řez ve zvětšeném měřítku uložením uspořádaným uvnitř objímkové dvojice.

Příklad provedeni zařízení podle vynálezu znázornění na obr. 1 zobrazuje vytvoření hermetického provedení uložení hřídelů jako samostatné ucelené jednotky, jejíž hnaný hřídel 2 je vůči znázorněné přírubě 2_ - případně skříni £ zařízení hermeticky utěsněn. Ve znázorněném případě se tak děje pružným těsnícím členem £ vytvořeným jako měch, držený upínací radiální přírubou hermetickým přitisknutím víkem £ ložiska ke skříni 5_ zařízení. Skříň £ zařízení obsahující uložení hřídelů 2, á je dále hermeticky těsně připojena k přírubě 2. Připojení lze provést např. svárem.

Víko £ ložiska přebírá uložení hnacího hřídele £, jehož konec 2 je pevně spojen s vnitřní hnací částí £ objímkové dvojice £. Vnitřní hnací část £ obklopuje těsnící čepička 10 pevně spojená s pružným těsnicím členem Vnitřní hnací část j3 objímkové dvojice 2 je spolu s těsnicí čepičkou 10 uložena kluzně ve vnější hnané části objímkové dvojice 2, přičemž vnější hnaná část 11 je pevně spojena s koncem 12 hnaného hřídele 2 a opírá se o přírubu £.

Vnitřní hnací část £ objímkové dvojice 2 Ó^e kruhová, desková, přičemž výstředně provedené vybrání ve vnější hnané části 11 objímkové dvojice 2 dovoluje její uložení a výstředně provedené vybrání dovoluje spojení vnitřní hnací části 8. s koncem 7_ hnacího hřídele 6. Kruhově vytvořená vnější hnaná část 11 objímkové dvojice 2 má výstředně upravené vybrání, v němž je uložena těsnicí čepička 10 a v ní dále uložena vnitřní hnací část £ objímkové dvojice 2- Toto výstředné uspořádání dovoluje přenos kroutícího momentu mezi takto spojenými konci T_, 12 hřídelů £, £. Těsnicí čepička 10 sama se neotáčí, nýbrž klouže pouze mezi oběma částmi £, 11 objímkové dvojice 2Těsnicí čepička 10 přenáší relativní pohyby mezi otáčejícími se konci T_, 12 hřídelů £, £, jakož i pevně stojícím členem těsnicím 2· Při přenášení otáčivého, případně kývavého pohybu hřídelů 2> 2 změní se na příkladem použitém pružném těsnícím členu 3_ - měchu - jen průběh ohybu ve směru otáčení. Náhon působící na hnací hřídel 2 ~ neznázorněno - je buď ruční, příslušným obslužným členem, nebo připojeným elektromotorem. Lze rovněž bez jakékoliv další úpravy měnit směr otáčení v případě změny směru toku síly. Na obr. 1 znázorněné spojení mezi konci Ί_, 12 hřídelů 2> á ^a příslušnými částmi 8., 11 objímkové dvojice 2 rýhováním je znázorněno pouze příkladem a může být nahrazeno jakýmkoliv jiným známým spojením. Např. lze vytvořit z hřídele 2> á ^θ jejich příslušné části 11, £ vždy z jednoho kusu. Rovněž jako pružného těsnicího členu 2 lze použít nejrůznějších jiných technických možností.

Na pružný těsnící člen 3_ v daném případě měch, působí malá krutová zatížení. Jsou

CS 273 609 02 dána třecími silami vznikajícími v důsledku kluzného tření mezi vnitřní hnací částí 8 objímkové dvojice 9_, těsnící čepičkou 10 a vnější hnanou částí 11 objímkové dvojice 2 a těsnící čepičkou 10.

Obr. 2-5 znázorňující půdorysný schematický řez rovinou II - II z obr. 1 znázorňují polohu těsnící čepičky 10 během jedné plné otáčky. Přitom obr. 2 znázorňuje polohy 0° a 360°, obr. 3 polohu po 90° otáčky a obr. 4 a 5 polohy po 180°, případně 270° otáčky.

K lepšímu porozumění je na těsnící čepičce 10 vyznačen bod X, který se při otáčení objímkové dvojice 2 pohybuje po kruhové dráze o 0 rovném dvojnásobku výstřednosti objímkové dvojice 2· Tento zvolený bod X se nalézá vždy ve stejné poloze vůči středu M těsnící čepičky 10 výstředně uspořádané mezi částmi J3> ii objímkové dvojice 2·

Ve vnitřní hnací části 2 objímkové dvojice 2 3^e vybrání pro konec 7_ hnacího hřídele 2 upraveno přesazené o míru velikosti výstřednosti E. Rovněž je o tuto míru výstřednosti E upraveno přesazené vůči ose otáčení 13 vybrání pro uložení těsnící čepičky 10.· Příslušná výstřednost E se volí podle prostorových poměrů a v závislosti na způsobu vytvoření pružného těsnícího členu 3 - např. měchu. Označení provedené v řezu hřídele slouží k znázornění otáčivého pohybu a jeho průběhu v jednotlivých úhlových polohách.

Obr. 6 odpovídá z velké části provedení znázorněnému na obr. 1. Čelní strana vnitřní hnací části 8 přivrácená k těsnicí čepičce 10 je opatřena axiální ložiskovou plochou 14. Odpovídající axiální ložisková plocha 15 je upravena na vnější hnané části 11 objímkové dvojice 2· Tímto vytvořením se sníží tření mezi částmi 2, li objímkové dvojice 9 a těsnicí čepičkou 10.

Vnější hnaná část 11 objímkové dvojice 2 j^e vnějším obvodem uložena uvnitř vnitřního kroužku schematicky znázorněného ložiska 26· Může jít o kluzné nebo valivé ložisko vytvořené jako ložisko radiální. Pojištovací kroužky 17 slouží k axiálnímu zajištění polohy ložiska 16, přičemž by tuto úlohu mohla převzít případná osazení skříně 2 zařízení (neznázorněno).

Obr. 7 znázorňuje na příkladu provedení, že vnější hnaná část II objímkové dvojice 2 je opatřena radiálním nákružkem 12, dovolujícím uložení dvou ložisek 12· Tato ložiska 16 mohou přejímat jak radiální tak axiální síly a dovolují tím vytvoření vnější hnané části 11 objímkové dvojice 2 jako pevné v této soustavě. V případě vzniku axiálních posuvů lze je tak přenést přímo na skříň 2 zařízení. U tohoto příkladu provedení podle obr. 7 se provádí montáž ložiska 16 ze strany víka £ ložiska. Zatím co u provedení podle obr. 6 se montáž děje ze strany příruby Ϊ.

Obr. 8 znázorňuje ve zvětšeném měřítku uložení objímkové dvojice 2 ⁸ těsnící čepičky 10. Vnější hnaná část 11 objímkové dvojice 2 j^e uložena v ložisku 16 - např. jehlovém - pevně uloženém ve skříni 2 zařízení. Mezi vnitřní hnací částí 2 ^a těsnicí čepičkou 10, tak jako mezi těsnicí čepičkou 10 a výstředně uspořádaným vybráním vnější hnané části 21 objímkové dvojice 2 jsou uspořádána jehlová ložiska 22, 2θ· K zajištění polohy vnějšího ložiska 16 slouží pojistný kroužek 17 a rovněž osazení 21 skříně 2 Zařízení. Toto provedení uložení hřídelů lze použít u strojů, u nichž nepůsobí na objímkovou dvojici 2 axiální posuvy. Lze rovněž toto provedení uložení hřídelů zabudovat přímo do rámu stroje.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Zařízení k hermetickému těsnění hřídelů, upravených pro přenos otáčivých a/nebo kyvných pohybů, sestávající z hřídelů se vzájemně spojenými konci a vloženým pružným těsnicím členem, jehož jedna upínací část je upevněna těsně ke skříni zařízení a jehož druhá upínací část je těsně připojena k unašeči pro přenášení otáčivého a/nebo kyvného pohybu hřídelů, přičemž hřídele jsou souosé a mají společnou osu otáčení, vyznačené tím, že mezi

   CS 273 609 02 oběma souosými konci (7, 12) hřídelů (1, 6) je uspořádána výstředná kruhová objímková dvojice (9), přičemž mezi její vnější hnanou částí (11), pevně spojenou s koncem (12) hnaného hřídele (1) a vnitřní hnací částí (0), pevně spojenou s koncem (7) hnacího hřídele (6), je uspořádána tvarově shodná těsnící čepička (10), těsně připojená k pružnému těsnícímu členu (3).
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že je vytvořeno jako samostatná ucelená montážní sestava.
3. 3. Zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že vnější hnaná část (11) konce (12) hnaného hřídele (1) je opřena o přírubu (2) skříně (5) a v ní, přes těsnicí čepičku (10), uložená vnitřní hnací část (8) konce (7) hnacího hřídele (6), je opřena o pouzdro (22) hnacího hřídele (6).
4. 4. Zařízení podle bodu 1 až 3, vyznačené tím, že vnější hnaná část (11) objímkové dvojice (9) je vnějším obvodem uložena ve vnějším kroužku radiálního a/nebo axiálního ložiska (16), jehož vnější kroužek je uložen ve skříni (5) zařízení a v ní axiálně zajištěn pojistnými kroužky (17).
5. 5. Zařízení podle bodu 1 až 4, vyznačené tím, že radiální a/nebo axiální ložiska (16) jsou uspořádána ve střední rovině objímkové dvojice (9), kolmé k ose hřídelů (1, 6).
6. 6. Zařízení podle bodu 1 až 5, vyznačené tím, že na obvodu vnější hnané části (11) objímkové dvojice (9) je upraven nákružek (18) pro uložení radiálních a/nebo axiálních ložisek (16).
7. 7. Zařízení podle bodu 1 až 6, vyznačené tím, že alespoň jedna ze vzájemně přivrácených axiálních čelních ploch objímkové dvojice (9) a/nebo těsnící čepičky (10) jsou opatřeny axiálními ložiskovými, radiálně osazenými plochami (14, 15).