DK159939B - Taetningsindretning - Google Patents

Description

DK 159939 B

Opfindelsens baggrund 1. Teknisk område

Opfindelsen angår en tætningsindretning til tætning mellem to elementer med til hinanden grænsende over-5 flader, ved hvilke det ene element har en ringformet not, hvilken tætningsindretning omfatter en første tætningsring med i det væsentlige L-formet tværsnit med en foddel, som er anbragt i den ringformede not i anlæg mod en radialt forløbende væg 10 ved en lavtryksside af noten, medens armdelen af den L-formede tætningsring er beliggende i afstand fra og parallelt med en akseparallel overflade af den ringformede not og har en fri ende, hvis længdesnit er tilspidset radialt indefter i retning med notens højtryks-15 side til frembringelse af en i det væsentlige spidsvinklet kant, og en anden tætningsring med i det væsentlige Y-formet tværsnit og en basisdel, som er beliggende imellem og er i kontakt med den første tætningsrings 20 armdel og den nævnte aksialt udstrakte overflade af noten, medens to armdele af den anden tætningsring i fri tilstand spænder over en større radial strækning end afstanden mellem den aksialt udstrakte overflade af noten i det ene element og den anden overflade, hvorhos den 25 anden tætningsrings to armdele er anbragt i den ringformede not ved dennes højtryksside og strækker sig aksialt ud over enden af den første tætningsring.

2. Beskrivelse af den kendte' teknik Ideelt skal en tætning tilvejebringe effektiv tæt-30 ningsevne under statiske og dynamiske betingelser, ved både lavt og højt tryk, med et minimum af opbrydningsfriktion og bevægelsesfriktion og med en lang vedligeholdelsesfri levetid. Tætningsindretninger udformet i et forsøg på at imødekomme dette ideal kan eksemplificeres 35 ved de tætningsindretninger, der er vist i USA-patent nr. 3.848.880 udstedt til Tanner 19. november 1974, og 4.053.166 udstedt til Domkowski 11. oktober 1977. De her beskrevne indretninger anses for den kendte teknik, der

DK 159939 B

2 kommer nærmest opfindelsen. Sådanne tætningsindretninger er udformet, så de kombinerer materialer, der har gode egenskaber med hensyn til tætning ved højt tryk, friktion og slid- og ekstruderingsbestandighed, men forholdsvis 5 dårlig tætningsevne ved lavt tryk, med materialer, der udviser god tætningsevne ved lavt tryk, men dårlige egenskaber med hensyn til friktion, slid og ekstrudering.

Sådanne kombinationstætningsindretninger vil typisk overvinde nogle af begrænsningerne for hvert tætningsmateria-10 le, men ikke i et omfang, der medfører, at disse kombinationer kan karakteriseres som en betydelig forbedring i forhold til såkaldte konventionelle tætningsindretninger.

Det typiske materiale, der benyttes til opnåelse af gode højtrykstætningsegenskaber, er polytetrafluorethylen, og 15 til lavtrykstætning benyttes almindeligvis et elastomert materiale, som f.eks syntetisk eller naturligt gummi.

Generelt udviser sådanne tætninger et antal uønskede egenskaber som følge af, at deres udformning i første række beror på en kombination af tætningsmaterialernes 20 egenskaber og mindre på tætningskonstruktionen. I statisk tilstand, hvor der ikke er bevægelse af det frem- og tilbagegående element, er lækage en funktion af trykfaldet over tætningen og af dimensionerne af mellemrummene mellem tætningen og den overflade, der skal tætnes. Disse 25 mellemrum er en funktion af enhedsbelastningen og kontaktarealet. Af indlysende grunde kræver elastomermaterialer en mindre kontaktkraft end mindre elastiske materialer til opnåelse af samme tætningsvirkning. Det samme gælder generelt linder dynamiske forhold med bevægelse af 30 det frem- og tilbagegående element som f.eks. en stang. Mellemrummene mellem tætningen og den overflade, der skal tætnes, udviser imidlertid tendens til. at blive større i takt med tykkelsen af den fluidumfilm, der bevæger sig under tætningen på stangens overflade. Filmtykkelsen er 35 ikke blot en funktion af enhedsbelastningen og kontaktarealet, men også af trykstigningshastigheden for enhedsbelastningen ved begyndelseskontaktpunktet med den frem-og tilbagegående overflade. Ovenstående er almindeligt kendt.

DK 159939 B

3

Ved udformning af en stangtætning for en typisk hydraulisk aktivator må tætningen være effektiv ved lavt tryk i statisk tilstand ved udtrukket stempelstang og ved højt tryk ved tilbagetrukket stempelstang. Vanskeligheden 5 ligger i opnåelse af tilstrækkeligt kontaktareal (fodfæste) og kontakttryk (enhedsbelastning) for det elastomere element i tætningsindretningen til at forhindre statisk lækage ved lavt tryk, samtidig med at der sikres en skarp tætningskant. Den skarpe tætningskant giver anled-10 ning til en høj trykstigningshastighed ved begyndelsespunktet for elastomer tætningskontakt, hvorved fluidumfilmtykkelsen mellem tætningen og stangen minimaliseres, når stangen bevæger sig udad. En for høj enhedsbelastning vil afstumpe den skarpkantede tætningskontaktlinje og 15 medføre en lav trykstigningshastighed og dermed en mindre effektiv lækagekontrol.

Når trykket på stangtætningen stiger under stangens tilbagetrækning, vil enhedsbelastningen og kontaktarealet for det elastomere materiale typisk forøges, hvorved 20 friktion og slid forøges, og levetiden afkortes.

Eksempler på dette problem vil fremgå ved studium af førnævnte USA-patentskrifter. I patentskrift nr.

3.848.880 benyttes både diametral interferens, højt tryk (enhedsbelastning) og et bredt kontaktareal (fodfæste) 25 til sikring af lavtrykstætning. Der tilvejebringes ikke nogen skarp kontaktlinje til formindskelse af filmtykkelsen, når stangen bevæger sig udad. Gummiet bidrager i betydelig grad til tætningsindretningens friktion. Den i-boende store forskel mellem statisk og dynamisk friktions-30 niveau for det elastomere materiale medfører en stødvis bevægelse af stangen, hvilket er uacceptabelt ved positionsstyringsindretninger med små tolerancer. Levetiden formindskes betydeligt som følge af slid under højtryksbetjeningen og det heraf følgende forøgede kontaktareal.

35 I patentskrift nr. 4.053.166 gøres brug af diame tral interferens ved det elastomere læbeelement, men uden radialt tryk ved læbens kontakt med stangen i en bestræbelse på at nedsætte friktion og slid og sikre en jævn 4

DK 159959 B

bevægelse. Denne udformning er typisk for U-ringskon-struktioner med begrænset tætningsevne ved lavt tryk.

Ved lave tryk vil enhedsbelastningen og trykstigningshastigheden ved tætningsoverfladen være mindre end det 5 niveau, som det elastomere materiale kræver til forhindring af laskage. Bevægelse af et frem- og tilbagegående element, som f.eks. en stang, forbi gtimmitætningselementet vil derfor medbringe en tynd fluidumfilm med stangen forbi gummitætningen. Ved højt tryk vil gummielementet 10 blive forvredet, således at et endnu større overfladeareal af gummitætningen bringes i kontakt med den bevægede stang. Dette medfører en yderligere og betydelig friktion og bidrager stærkt til forskellen mellem de statiske og dynamiske friktionsniveauer for tætningsindret-15 ningen. Tætningen er således mindre egnet til brug i positionsstyringsindretninger med små tolerancer som følge af den forøgede stødvise funktion. Yderligere vil slid af det elastomere materiale som følge af højtrykskontakt med den bevægede stang afkorte levetiden.

20 Fra DE-offentliggørelsesskrift nr. 2144681 kendes en kombinationstætning af den indledningsvis angivne art, hvor den ene armdel af den Y-formede tætningsring ikke er understøttet og derfor ved stigende tryk vil blive presset mod tætningsfladen med stigende friktion.

25 Det tilsigtes derfor ved opfindelsen at frembringe en tætningsindretning, som giver en forbedret tætning såvel ved meget lave tryk som ved meget høje tryk og ved alle tryk derimellem både i statisk og dynamisk tilstand.

Et yderligere formål for opfindelsen består i at 30 frembringe en tætningsindretning med lav friktion og lang levetid over for slid ved alle tryk til opnåelse af en minimal forskel mellem den statiske og den dynamiske friktion mellem tætningen og det bevægede element.

Til opnåelse af ovennævnte formål er en tætnings-35 indretning ifølge opfindelsen ejedommelig ved, at den ene af den anden tætningsrings to arme strækker sig lige netop ud over kanten af den første tætningsrings arm, idet i hovedsagen hele længden af den nævnte ene arm

DK 159939 B

5 hviler på den i længdesnit tilspidsede del af den frie ende af armen på den første tætningsring.

Ved en foretrukken udførelsesform for opfindelsen afgrænser de mod hinanden liggende flader af de to tæt-5 ningsringe mellem sig mindst én ringformet kanal til mu-liggørelse af komprimering af en del af den anden tætningsring ind i denne kanal, når tætningsindretningen udsættes for højt tryk.

Beskrivelse af tegningen 10 Fig. 1 illustrerer som typisk anvendelse af opfin delsen et hydraulisk aktiveret stempel med stempelstang, fig. 2 viser tætningsindretningen i fri tilstand, fig. 3 viser tætningsindretningen anbragt i en åben tætningsnot, 15 fig. 4 viser tætningsindretningen i let modificeret form med optagelse af en kamring, fig. 5 viser anvendelsen af en støttering sammen med tætningsindretningen, fig. 6 viser en modificeret tætningsindretning ved 20 en aftrappet notvæg, fig. 7 viser en alternativ udførelse, hvor en af tætningsringene er delt i koncentriske sektioner til let montering i en ikke-oplukkelig tætninsgnot, og fig. 8 illustrerer anvendelsen af en ringformet ka-25 nal til muliggørelse af komprimering af en af tætnings-ringene .

Beskrivelse af de foretrukne udførelsesformer

Et arrangement af den art, som tætningsindretningen ifølge opfindelsen i almindelighed er beregnet til at 30 fungere i, er illustreret i fig. 1. Et hydraulisk aktiveret, cylindrisk stempelarrangement har cylindervægge 11, som afgrænser et første kammer 12 og et andet kammer 14. Ved den i fig. 1 viste udførelse betegnes kammeret 12 som højtrykskammer og kammeret 14 som lav-35 trykskammer. Disse to kamre adskilles af et stempel 16, som er tætnet i forhold til cylindervæggene 11 ved hjælp af en tætningsindretning 17. Til stemplet 16 er fastgjort en stempelstang 18, som strækker sig gennem

DK 159939B

6 det andet kammer 14 og ud af det cylindriske stempelarrangement. Det andet kammer 14 er lukket af et cylindertopstykke 20, som omfatter et første element 22 og et andet element 24, der tilsammen afgrænser en tæt-5 ningsnot eller pakdåse 25, hvori der befinder sig en stangtætningsindretning 26. Tætningsnoten 25 har en højtryksside 27, som er den side af tætningsnoten, der ligger nærmest det andet kammer 14, og en lavtryksside 28, som er den side af tætningsnoten 25, der ligger 10 fjernest fra det andet kammer 14. Ved udførelsen i fig.

1 er tætningsnoten 25 oplukkelig ved, at elementet 24 kan fjernes fra cylindertopstykket og derved give fuld adgang til noten 25. Denne tætningsnot 25 skal sammenlignes med en tætningsnot som vist i fig. 7 og 8, hvor 15 de tre vægge af den cylindriske not dannes af et enkelt konstruktionselement, og adgang til. noten derfor er noget vanskeligere. Tætningsnoten i fig. 7 og 8 kan betegnes som en ikke-oplukkelig tætningsnot.

Stempelstangen 18 kan være fastgjort til en be-20 lastning, hvis position kan reguleres ved ændring af positionen af stemplet 16 i det cylindriske stempelarrangement 10. Positionen af stemplet 16 kan indstilles ved passende trykregulering af kamrene 12 og 14. Typisk er kamrene 12 og 14 fyldt med en hydraulikvæske. Ved 25 tilførsel af hydraulisk væske under højt tryk til kammeret 12 vil stemplet 16 og stempelstangen 18 blive bevæget mod højre i fig. 1 til regulering af positionen af den til stempelstangen fastgjorte belastning. Til tilbagetrækning af stempelstangen 18 føres hydraulisk væ-30 ske til kammeret 14 under højere tryk end hos hydraulikvæsken i kammeret 12, hvorved stemplet 16 og stempelstangen 18 bevæges til venstre i fig. 1. Ved udadgående bevægelse af stempelstangen 18 vil det nemt ses, at en tynd film af hydraulikvæske kan hæfte til overfla-35 den af stempelstangen 18 og blive trukket med stempelstangen forbi tætningsindretningen 26, hvorved der forårsages lækage af hydraulikvæske ud af kammeret 14. Ved stempelstangen 18's tilbageslag udsættes kammeret 14

DK 159939 B

7 og tætningsindretningen 26 for højt tryk. Den tynde film af hydraulikvæske vil udvise tendens til akkumulering ved den udvendige kant af stangtætningsindretningen 26, som tætner effektivt under højt tryk, og når en tilstræk-5 kelig mængde hydraulikvæske er akkumuleret, vil den dryppe fra tætningsindretningen 26 som tegn på eksistensen af en lækage for hydraulikvæske forbi stangtætningsindretningen 26.

Med den ved opfindelsen foreslåede udformning af 10 tætningsindretningen 26 tages der sigte på så vidt muligt at eliminere den tynde film af hydraulikvæske, der kan hæfte til stempelstangen 18 og blive trukket med denne forbi tætningsindretningen 26 og akkumuleres ved stempelstangens tilbageslag. I fig. 2 er én udførelse af 15 konstruktionen af en sådan tætning vist i et gennemskåret perspektivbillede. Tætningsindretningen 26 omfatter to tætningsringe, hvoraf den første generelt har L-formet tværsnit og i fig. 2 er betegnet 50. Den anden tætningsring har generelt Y-formet tværsnit og er i fig. 2 beteg-20 net 30. Som det ses i fig. 2, vil det uden videre være klart, at den ringformede tætningsindretning 26 har en aksial retning og en radial retning, der begge kan fastlægges ved tætningsindretningen 26's aksiale centerlinje.

25 I fig. 3 er vist et detaljeret tværsnit af tætnings indretningen 26 i fig. 2 som den vil fremtræde ved montering i tætningsnoten 25 i fig. 1. Tætningsnoten 25 er vist afgrænset af et første element 22 og et andet element 24, som tilsammen definerer en aksialt udstrakt 30 væg 33, en første radialt udstrakt væg 35 og en anden radialt udstrakt væg 37 for tætningsnoten. Den anden radialt udstrakte væg 37 er beliggende ved tætningsnoten 25's højtryksside 27, og den første radialt udstrakte væg 35 er beliggende ved tætningsnoten 25's 35 lavtryksside 28. Tætningsringen 30 har i det væsentlige Y-formet tværsnit og omfatter en basisdel 32, en første armdel 34 og en anden armdel 36. Basisdelen 32 ender i en radialt udstrakt overflade 38 og har 8

DK 159939 B

en aksialt udstrakt overflade 39, som ved montering af tætningsindretningen 26 i tætningsnoten 25 er i komprimeret kontakt med tætningsnoten 25's aksialt udstrakte væg 33. Den anden armdel 36 har en første overflade 5 42 og en anden overflade 44, som skærer hinanden til frembringelse af en kant 40 af den anden armdel 36.

Den anden i fig. 3 viste tætningsring 50 har i det væsentlige L-formet tværsnit og har en foddel 52, som er beliggende i tætningsnoten 25's lavtryksside 28, 10 og en armdel 54, som udgår fra foddelen ved dennes radialt indadvendende kant. Armdelen 52 ender i en aftrappet del 56, som strækker sig under den anden armdel 36 af den anden tætningsring 30 og danner en spidsvinklet forkant. Foddelen 52 af den L-formede tætnings-15 ring 50 har en første radialt udstrakt overflade 58 beliggende over for overfladen 38 på det andet tætningselement 30. Foddelen har endvidere en anden radialt udstrakt overflade 60, som i udførelsesformen i fig. 3 er i anlæg mod den radialt udstrakte væg 35 ved 20 tætningsnoten 25's lavtryksside.

Ved udadgående bevægelse af stempelstangen 18 er hydraulikvæsken i kammeret 14 under lavt tryk, og ved tilbagetrækning af stempelstangen er hydraulikvæsken i kammeret 14 under højt tryk. Da den i tætningsnoten 25 25 anbragte tætningsindretning 26 er udsat for samme tryk, som hersker i kammeret 14, er det ønskeligt, at en tætningsindretning 26 til anbringelse i tætningsnoten 25 udviser acceptable tætningsegenskaber både under lavt tryk og højt tryk. Et materiale, som er kendt 30 for dets evne til tætning under højt tryk, er polytetra-fluorethylen, som f.eks. kendt under det registrerede varemærke Teflon. Under højt tryk udviser dette materiale tendens til flydning ind i meget små overfladedefekter, hvorved der tilvejebringes en meget god tætning un-35 der højt tryk. Dette materiale udviser også en meget lav friktionskoefficient og forbliver således koldt under bevægelse og har lang levetid. Et materiale, der udviser gode tætningsegenskaber ved lavt tryk, er gummi. Under 9

DK 159939 B

højt tryk vil gummi imidlertid udvise tendens til forvridning, og som følge af den høje friktionskoefficient for gummi under højt tryk vil en gummitætning blive varm under bevægelse og udvise tendens til en meget kort leve-5 tid. I tætningsindretningen 26 i fig. 3 gøres brug af både de ønskede tætningsegenskaber ved teflon og de ønskede tætningsegenskaber ved gummi, og som følge af den her beskrevne udførelse af tætningen udnyttes fordelene ved de bedste træk for hvert materiale, samtidigt med 10 at de uønskede træk ved hvert materiale minimaliseres.

Ved den særlige udformning af tætningsindretningen opnås endvidere næsten ens statisk og dynamisk friktion mellem tætningsindretningen og stempelstangen 18, hvilket resulterer i en meget jævn bevægelse af stempelstangen både 15 under udtrækning og under tilbageslaget. Tætningsindretningen i fig. 3 er således udformet til frembringelse af en særdeles effektiv tætning ved både lavt og højt væsketryk og yderligere til frembringelse af en meget jævn bevægelse af stempelstangen, således at den er egnet til 20 anvendelse i tilfælde, hvor der kræves nøjagtig positionsstyring af stempelstangen 18.

Under lavt hydrauliktryk, som optræder ved udadgående bevægelse af stempelstangen 18, frembyder teflontætningsringen 50 ikke nogen effektiv tætning. I fravær 25 af gummitætningsringen 30 ville en tynd film af hydraulikvæske hæfte til overfladen af stempelstangen 18 og blive trukket forbi teflontætningsringen 50 på stempelstangen 18's overflade. Da hydraulikvæsken i kammeret 14 under tilbageslaget vil være under højt tryk, vil 30 teflontætningsringen 50 i dette tilfælde danne en meget effektiv tætning, og ved tilbagetrækning af stempelstangen 18 forbi teflontætningsringen ville den nu effektive teflontætningsring 50 forhindre det tynde overfladelag af hydraulikvæske i at træde ind i kammeret 14 35 igen og bevirke en akkumulering af hydraulikvæske ved kanten 61 af teflontætningsringen 50 indtil et tidspunkt, hvor tilstrækkelig hydraulikvæske var akkumuleret til at få væsken til at dryppe fra stempelstangen. For

DK 159939B

10 at forhindre hydraulikvæsken i at blive trukket forbi teflontætningsringen, når tætningsindretningen 26 er påvirket af et lavt hydraulikvæsketryk, benyttes i kombination med teflontætningsringen en anden tætningsring 5 30 af gummi. Som vist i fig. 3 har denne gummitætnings ring 30 viskerarme 36 og 34, som i monteret tilstand er let komprimerede. Det vil således være klart, at viskerarmenes tætningsevne ikke er trykafhængig. Endvidere har viskerarmen 36 en forholdsvis skarp tætningskant 10 40 dannet af overflader 42 og 44. Denne skarpe tætnings kant 40 bevirker en høj trykstigningshastighed ved begyndelseskontaktlinjen. Dette betyder, at når væsken møder tætningens forkant, møder den en hurtigt tiltagende enhedskompressionsbelastning mellem tætningskanten og 15 stempelstangen. Denne hurtige forøgelse er væsentligt for, at en minimal væskefilmtykkelse kan passere under armen 36. Det areal af viskerarmen 36, som er i kontakt med stempelstangen 18, minimaliseres ved, at armen 54's overflade 56 begrænser kontakten mellem visker-20 armen 36's overflade 44 og stempelstangen 18, således at der opnås en maksimal belastning pr. arealenhed og dermed en høj kompressionskraft på armen 36 uden af-stumpning af den skarpe kant 40. Under lavt tryk forhindrer viskerarmen 36 således den tynde film af hy-25 draulikvæske i at hæfte til overfladen af stempelstangen 18, således at der ved stempelstangen 18's tilbageslag er en ringe eller ingen mængde hydraulikvæske akkumuleret ved teflontætningsringen 50's kant 61. Den i fig. 3 viste tætningsindretning beror således med hensyn til 30 lavtrykstætningsegenskaberne på gummitætningsringen 30 og med hensyn til højtrykstætningsegenskaberne på teflontætningsringen 50. Som følge af den særlige udformning af tætningsindretningen i fig. 3 holdes kontaktarealet mellem gummitætningsringen 30 og stempelstangen 18 35 på et minimum, og dermed holdes også gummitætningsringen 30's bidrag til den samlede tætningsindretning 26's friktion på et minimum. Dette gælder, hvad enten tætningsindretningen er påvirket af højt tryk eller lavt 11

DK 159959 B

tryk. Som følge af den aftrappede del 36 af teflontætningsringen 50, som delvis understøtter viskerarmen 36 på gummitætningsringen 30 og holder den ude af kontakt med stempelstangen 18, minimaliseres friktionen i høj-5 trykstilstanden. Da friktionsbidraget fra gummitætningsringen under alle forhold er minimalt, opnås for den samlede tætningsindretning 26 friktionsegenskaber, som i første række må tilskrives friktionsegenskaberne hos teflontætningsringen 50. De statiske og dynamiske frik-10 tionskræfter mellem tætningsindretningen 26 og stempelstangen 18 er således i praksis næsten ens, hvorved udadgående bevægelse og tilbageslag af stempelstangen 18 bliver så jævnt som muligt med en meget minimal eller ingen stødvis bevægelse.

15 Tætningsindretningen 26 i fig. 3 giver også effek tiv tætning under statiske forhold, dvs. i tilfælde af, at stempelstangen 18 hverken udfører tilbageslag eller udadgående bevægelse. I denne situation vil gummitætningsringen 30 afskærme over for lækage, der ellers 20 ville kunne optræde som følge af ufuldkommenheder eller revner i overfladen af teflontætningsringen 50. Sådanne ufuldkommenheder vil normalt kræve lang tid til udbedring af sig selv under højt tryk og ville derfor resultere i en uønsket lækage. Da tætningsindretningen 26 25 udnytter en gummitætningsring 30 med viskerarme 34 og 36, som komprimeres let ved montering i tætningsnoten 25, vil tætningsindretningen også forhindre lækage i ubelastet tilstand. Dette skyldes, at gummitætningsringen 30's tætningsegenskaber ikke er trykafhængige, men helt 30 afhængige af den komprimering, som gummitætningsringen 30 er bibragt ved sin anbringelse i tætningsnoten 25.

Den ovenfor beskrevne tætningsindretning 26 med en kombination af en gummitætningsring 30 og en teflontætningsring 50 udviser en friktionskoefficient, som 35 er en smule større end friktionskoefficienten for en tætningsindretning udelukkende af teflon og meget mindre end friktionskoefficienten for en tætningsindretning udelukkende af gummi. Som følge heraf vil tætningsindretnin-

DK 159939 B

12 gen 26 holde sig koldere under bevægelse og dermed have en længere levetid end en tætningsindretning udelukkende af gummi.

I fig. 4 er vist en let modifikation af tætningsind-5 retningen for at muliggøre anvendelse af en kamring 64.

Til optagelse af kamringens skrå overflade 66 har teflontætningsringen 50 en skrånende overflade 62. Disse overflader kompletterer hinanden, således at hele tætningsindretningen kan rummes i en generelt rektangulær 10 tætningsnot 25. Kamringen 64 er typisk udformet af et materiale med et elasticitetsmodul, som er væsentligt højere end elasticitetsmodulet for teflontætningsringen 50. Endvidere ses i fig. 4 den frie tilstand af gummitætningsringen 30. Som vist vil gummitætningsringen i ube-15 lastet tilstand have en aksialt udstrakt overflade 39’, som vil forløbe uden for den udvendige radiale dimension af teflontætningsringen 50. Desuden vil viskerarmene 34 og 36 i den fri tilstand indtage udvidede stillinger, som vist ved 34’ og 36', således at de vil spænde over 20 en radial strækning, der er større end den radiale udstrækning af tætningsnoten 25.

Som vist i fig 5 kan tætningsringen 50 også modificeres let med henblik på optagelse af en støttering 70 i en given tætningsnot 25. Også støtteringen 70 er 25 fortrinsvis af et materiale med et elasticitetsmodul, som er væsentligt højere end elasticitetsmodulet for teflontætningsringen 50. Som vist i fig. 3, 4 og 5 er viskerarmen 36 på gummitætningsringen 30 på en del af sin længde understøttet ude af kontakt med stempelstangen 18 30 af en skråt afskåret del af teflontætningsringen 50, hvorved den maksimale størrelse af det overfladeareal på stenpelstangen 18, som kan kontaktes af viskerarmen 36, begrænses, selv i højtrykstilfældet. Som følge af denne opbygning er friktionsbidraget fra gummitætningsringen 35 30 til tætningsindretningen 26’s samlede friktionsegen skaber minimalt.

Som vist i fig. 6 kan den i fig. 4 viste udformning af tætningsringen 26 også benyttes i en tætningsnot 25

DK 159939 B

13 med den i fig. 6 viste form. Tætningsnoten i fig. 6 har mod lavtrykssiden en skråstillet notvæg, fastlagt af et element 80, der i det væsentlige udfører samme funktion som kamringen 64 og elementet 22 i fig. 4. Tætnings-5 noterne i fig. 3, 4, 5 og 6 kan.alle betegnes som oplukkelige tætningsnoter, idet de er konstruerede på en sådan måde, at den ene endevæg, som f.eks. lavtryksvæggen eller højtryksvæggen, kan fjernes fra cylindertopstykket 20 og herved give nem adgang til tætningsnoten 25's 10 indre. I modsætning hertil er de i fig. 7 og 8 viste tætningsnoter udformede helt i ét og samme emne, og hverken notvæggen ved lavtrykssiden eller notvæggen ved højtrykssiden kan fjernes fra cylindertopstykket for at give nem adgang til tætningsnoten. I denne situation kan det være 15 vanskeligt at indsætte den forholdsvis stive teflontætningsring 50 i tætningsnoten 25. Por at lette indsætningen af en stiv teflontætningsring i en tætningsnot, som afgrænses af et enkelt konstruktionselement, kan teflontætningsringen 50 være opbygget med to separate 20 sektioner, som f.eks. de i fig. 7 viste sektioner 90 og 92. Por så vidt angår tætningsindretningen 26, er opbygningen i fig. 7 meget lig med opbygningen i fig. 3 bortset fra, at teflontætningeringen er delt til frembringelse af to sektioner, der kan monteres koncentrisk 25 i tætningsnoten 25. Til montering af tætningsindretningen 26, hvor teflontætningsringen 50 består af to tætningsringe, som f.eks. 90 og 92, indsættes tætningsringen 90 først i tætningsnoten efterfulgt af indsætning af gummitætningsringen 30, hvorefter endeligt den anden del 30 92 af teflontætningsringen indsættes i tætningsnoten 25 og justeres til indtagelse af den i fig. 7 viste form.

Ved opdelingen af teflontætningsringen 50 i to separate tætningsringe 90 og 92 bliver de individuelle dele meget mere fleksible end den enkelte teflontætningsring 35 50, som vist i fig. 3, hvorved indsætningen af den sam lede tætningsindretning 26 i en tætningsnot 25, hvortil der ikke er nem adgang, lettes.

Som beskrevet i det foregående med henvisning til

DK 159939 B

14 fig. 3/ muliggør den særlige udformning af den her beskrevne tætningsindretning udadgående bevægelse og tilbagetrækning af stempelstangen 18 med minimal stødvis bevægelse som følge af, at de statiske og dynamiske frik-5 tionsniveauer er næsten ens. I fig. 8 er vist en forbedring af den i fig. 3 viste udførelse af tætningsindretningen 26 til yderligere udligning af de statiske og dynamiske friktionsniveauer. Fig. 8 viser anvendelsen af en ringformet not eller hulrum 100, som afgrænses af de 10 mod hinanden liggende, radialt udstrakte overflader på teflontætningsringen 50 og gummitætningsringen 30.

Formålet med disse hulrum er at muliggøre forvridning og komprimering af gummitætningsringen 30 under højt tryk til delvis udfyldning af hulrummet 100, hvorved gummi-15 tætningsringen 30 bringes til at afbøje tilstrækkeligt til at løfte viskerarmen 36 ud af kontakt med stempelstangen 18. På denne måde vil gummitætningsringen 30 under højt tryk ikke give noget friktionsbidrag overhovedet til den samlede tætningsindretning 26's friktions-20 egenskaber. Under højt tryk vil den samlede tætningsindretning 26 opføre sig, som om hele tætningsindretningen 26 var af teflon. Tætningsindretningen 26 udviser således næsten ens statisk og dynamisk friktionsniveau. I endnu højere grad end udførelsesformen i fig. 3 udviser 25 denne udformning således et meget jævnt tilbageslag af stempelstangen 18 næsten uden stødvis bevægelse selv under små positionsjusteringer og både ved let og kraftig belastning. Det tilsigtes naturligvis, at sådanne ringformede kanaler eller hulrum, som vist i fig. 8, udformes 30 enten ved hjørnerne eller i den centrale del af gummitætningsringen 30's radiale overflade. Sådanne hulrum eller noter 100 vil også optræde mellem de mod hinanden liggende aksialt udstrakte overflader af gummitætningsringen 30 og teflontætningsringen 50. Tætningsringen i fig. 8 35 giver således en effektiv lavtrykstætning, der udviser et meget lille friktionsbidrag fra viskerarmen 36. Tætningsindretningen giver også en meget effektiv højtrykstætning uden noget friktionsbidrag fra gummitætningsrin-

DK 159939 B

15 gen 30, idet gummitætningsringen 30 i højtrykstilstanden forvrides på en sådan måde, at viskerarmen 36 løftes op fra stempelstangen 18's overflade.

Der er således beskrevet og vist en tætningsindret-5 ning 26, der udviser meget effektive tætningsegenskaber ved både lavtryks- og højtryksydertilfældene. En sådan tætningsindretning er afprøvet og har vist sig at medføre en lækagefrekvens på mindre end én dråbe hydraulikvæske for hver 5000 slag af stempelstangen 18. Disse resulta-10 ter gælder for et område af stempelstangstørrelser varierende fra en diameter på 9,5 mm til en diameter på 75-100 mm med en slaglængde af størrelsesordenen 3 tommer og en arbejdshastighed på 60 stempelslag pr. minut.

En sådan tætningsindretning er effektiv for et trykvaria-15 tionsområde varierende fra 168kPc til 67.000 kPc. Lækagefrekvensen for en tætningsindretning af en beskreven udførelse vil naturligvis variere noget i afhængighed af stempelstangen 18's diameter. Det skal imidlertid fremhæves, at for den beskrevne tætningsindretning er frik-20 tionsniveauerne meget lave, og tætningen vil holde sig koldere under bevægelse end kendte tætningsindretninger.

Den under bevægelse koldere tætning vil naturligvis udvise en længere levetid end tætninger, som udsættes for forhøjede temperaturer under bevægelse. Det skal frem-25 hæves, at til maksimering af virkningen af viskerarmen 36's tætningskant udsættes viskerarmen 36 for et separat fremstillingstrin, kendt som skærfning, hvorved et blad benyttes til bortklipning af en del af viskerarmen 36 på en sådan måde, at der sikres en skarp tætnings-30 kant 40. Dette bidrager i betydeligt omfang til viskerarmens effektivitet under lavtryksforhold, idet belastningen pr. arealenhed herved bliver maksimal.

I fig. 8 er vist ringformede kanaler eller hulrum 100 i form af noter i overfladen af gummitætningselement 30. Det er indlysende, at disse ringformede kanaler alternativt kan frembringes i den overfor liggende overflade af teflontætningsringen 50, uden at tætningsindretningen 26's opførsel ændres væsentligt. Det eneste

Claims (6)

1. Tætningsindretning til tætning mellem to elementer (18; 22, 24) med til hinanden grænsende overflader, ved hvilke der ene element (22) har en ringfor-20 met not (25), hvilken tætningsindretning omfatter en første tætningsring (50) med i det væsentlige L-formet tværsnit med en foddel (52), som er anbragt i nævnte ringformede not (25) i anlæg mod en radialt udstrakt væg (35) ved en lavtryksside (28) af nævnte not 25 (25), medens armdelen (54) af den L-formede tætnings ring (50) er beliggende i afstand fra og parallelt med en aksialt udstrakt overflade (33) af den ringformede not (25) og har en fri ende (56), hvis længdesnit er tilspidset radialt indeefter i retning mod notens (25) 30 højtryksside (27) til frembringelse af en i det væsentlige spidsvinklet kant, og en anden tætningsring (30) med i den væsentlige Y-formet tværsnit og en basisdel (32), som er beliggende imellem og er i kontakt med den første tætnings-35 rings (50) armdel (54) og den nævnte aksialt udstrakte overflade (33) af noten (25), medesn to armdele (34, 36) af den anden tætningsring (30) i fri tilstand spænder over en større radial strækning end afstanden mellem den aksialt udstrakte overflade (33) af noten (25) i det DK 159939 B ene element (22, 24) og den anden overflade (18), ment (22, 24) og den anden overflade (18), hvorhos den anden tætnincsrings (30) to armdele (34, 36) er anbragt i den ringformede not (25) ved 5 dennes højtryksside (27) og strækker sig aksialt ud over enden af den første tætningsring (50), kendetegnet ved, at den ene (36) af den anden tætningsrings (30) to arme (34, 36) strækker sig lige netop ud over kanten (44) af den første tætnings-10 rings (50) arm (54), idet i hovedsagen hele længden af den nævnte ene arm (36) hviler på den i længdesnit tilspidsede del af den frie ende af armen (54) på den første tætningsring (50).

2. Tætningsindretning ifølge krav 1, kende-15 tegnet ved, at de mod hinanden liggende flader af de to tætningsringe (30, 50) mellem sig afgrænser mindst én ringformet kanal (100) til muliggørelse af komprimering af en del af den anden tætningsring (30) ind i denne kanal, når tætningsindretningen udsættes for højt 20 tryk.

3. Tætningsindretning ifølge krav 2, kendetegnet ved, at kanalen (100) er udformet i den flade af den anden tætningsrings (30) basisdel (31), der ligger an mod den første tætningsrings (50) foddel (52). 25

4. Tætningsindretning ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, at kanalen (100) er udformet således, at komprimering af den anden tætningsring (30) under højt tryk bevirker løftning af den i kontakt med den anden overflade liggende arm (36) af den anden tæt-30 ningsring (30) ud af kontakt med den anden overflade.

5. Tætningsindretning ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at den første tætningsring (50) omfatter en tætningsring (90) med rektangulært tværsnit og en tætningsring (92) med 35 L-formet tværsnit med en radialt afkortet foddel, hvis udvendige diameter er mindre end den indvendige diameter af tætningsringen (90) med rektangulære tværsnit, således at den i tværsnit L-formede tætningsring (92) med DK 159939B afkortet foddel kan anbringes koncentrisk i den førstnævnte tætningsring (90) til frembringelse af den første tætningsring (50).

6. Tætningsring ifølge ethvert af de foregående 5 krav, kendetegnet ved, at i længdesnit er den første tætningsrings (50) foddel ved siden, der vender bort fra den anden tætningsring i det mindste delvis skråtstillet i forhold til den radiale retning til dannelse af en konisk endeflade (62), og adskilt 10 fra lavtrykssiden af en anlægsring (64), der også har en tilsvarende konisk endeflade (66) til kontakt med den koniske endeflade (62) af foddelen. 15 20 25 30 35