ITTO940196A1

ITTO940196A1 - Dispositivo di tenuta per cuscinetti volventi.

Info

Publication number: ITTO940196A1
Application number: IT94TO000196A
Authority: IT
Inventors: Vito Carlo Maselli; Mario Micca
Original assignee: Skf Ind Spa
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1995-09-18
Also published as: IT1267428B1; KR100360058B1; KR950033150A; EP0676554A1; ITTO940196A0; JPH07269575A

Abstract

Viene descritto un dispositivo di tenuta per cuscinetti volventi, del tipo comprendente una guarnizione (10) anulare elastica, solidale ad uno dei due anelli del cuscinetto, e dotata di almeno un labbro (12) strisciante su una superficie metallica solidale all'altro anello (11) del cuscinetto.Il materiale elastico della guarnizione (10) ha coefficiente di dilatazione termica superiore e quello dell'acciaio.La guarnizione (10) é provvista di almeno una gola circonferenziale (14) che determina una strozzatura laterale (15) intermedia tra il labbro (12) e la zona di attacco della guarnizione al proprio supporto. La guarnizione può assumere una prima configurazione (10'), a freddo, in cui il labbro (12) è elasticamente premuto contro la superficie (11) esercitando su di essa una pressione iniziale prefissata, ed una seconda configurazione, in funzione della temperatura di esercizio, ruotata in risposta alla dilatazione termica, in cui il labbro (12) è elasticamente premuto contro la superficie (11) esercitando su di essa una pressione di esercizio prestabilita e di entità minore della pressione iniziale.

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Dispositivo di tenuta per cuscinetti volventi.

Descrizione

La presente invenzione si colloca nel settore dei cuscinetti volventi, e si riferisce ad un dispositivo di tenuta le cui caratteristiche consentono una diminuzione della pressione di contatto sul cuscinetto all'aumentare della temperatura dello stesso dispositivo di tenuta.

Sono attualmente noti dispositivi del tipo suddetto in cui l'azione di tenuta è affidata ad una guarnizione, solidale ad uno dei due anelli del cuscinetto, e provvista di uno o più labbri che vengono mantenuti in contatto strisciante su corrispondenti superfici metalliche affacciate, solidali all'anello opposto.

I labbri della guarnizione, di materiale elastomerico, essendo continuamente sottoposti ad attrito per strisciamento, raggiungono considerevoli temperature di esercizio che, persistendo nel tempo, provocano una deformazione permanente dei labbri e ne possono compromettere le caratteristiche di elasticità e quindi la capacità di tenuta, soprattutto nei confronti del fluidi.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un dispositivo di tenuta che, per le proprie caratteristiche geometriche e termo-meccaniche, consenta una diminuzione della pressione di contatto alle temperature di esercizio. Di conseguenza, si avrà una benefica riduzione della coppia di attrito ed una diminuzione della temperatura massima di esercizio; ovviando agli inconvenienti sopra accennati, l'applicazione di un dispositivo di tenuta secondo la presente Invenzione migliora le prestazioni del cuscinetto e ne prolunga la vita utile.

Questi ed altri scopi e vantaggi sono raggiunti, secondo la presente invenzione, da un dispositivo di tenuta per cuscinetti volventi, del tipo comprendente una guarnizione costituita da un corpo di forma sostanzialmente anulare in materiale elastico solidale ad uno dei due anelli del cuscinetto e dotato di almeno un labbro atto ad essere mantenuto in contatto strisciante su una superficie metallica solidale all'altro anello del cuscinetto, caratterizzato dal fatto che il materiale elastico che compone la guarnizione ha coefficiente di dilatazione termica superiore al coefficiente di dilatazione termica dell'acciaio; la guarnizione essendo provvista di almeno una gola circonferenziale che determina una strozzatura laterale posta in una posizione intermedia tra il labbro e la zona di attacco della guarnizione al proprio supporto; la guarnizione essendo suscettibile di assumere due configurazioni opposte: una prima configurazione, a freddo, in cui almeno un labbro è elasticamente premuto contro detta superficie esercitando su di essa una pressione iniziale prestabilita; una seconda configurazione, in funzione della temperatura di esercizio, ruotata in risposta alla dilatazione termica, in cui almeno un labbro è elasticamente premuto contro detta superficie esercitando su di essa una pressione di esercizio prestabilita e di entità minore di detta pressione iniziale.

Verranno ora descritte le caratteristiche strutturali e funzionali di alcune forme di realizzazione non limitative del dispositivo di tenuta secondo l'invenzione, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

la figura 1 è una sezione radiale, in scala notevolmente Ingrandita, di una prima forma di realizzazione del dispositivo di tenuta secondo l'Invenzione

le figure 2, 3 e 4 sono rispettive sezioni radiali di una seconda, terza e quarta forma di realizzazione, alternative a quella di figura 1.

Facendo inizialmente riferimento alla figura 1, con il numero 10 è indicato un dispositivo di tenuta secondo la presente invenzione, costituito da un corpo o guarnizione di forma sostanzialmente anulare, realizzato in materiale polimerico. Il corpo 10 è solidale all'anello esterno del cuscinetto (non illustrato), e può esservi vincolato direttamente o indirettamente per mezzo di un elemento di supporto intermedio semirigido, quale ad esempio quello descritto nel brevetto europeo EP-A-0541036, a nome dello stesso Richiedente.

Il corpo 10 ha il compito di esercitare la tenuta sull'anello interno 11 del cuscinetto, per mezzo di un labbro principale 12 e di un labbro parapolvere 13. Più precisamente, nel dispositivo 10 si può distinguere un porzione esterna (o superiore) più spessa IOa situata in prossimità dell'attacco al supporto, ed un'appendice interna {o inferiore) 10b che si biforca formando i labbri 12 e 13.

Secondo l'invenzione, a partire dalla faccia radiale esterna della porzione superiore IOa, è ricavata una gola circonferenziale 14 che individua due superfici cilindriche affacciate 16a e 16b sostanzialmente coassiali rispetto all'asse del cuscinetto; la gola 14 presenta la propria apertura 14a sul lato rivolto all'esterno del cuscinetto, e si estende in direzione della faccia radiale interna del dispositivo, determinando una sottile strozzatura laterale 15 in corrispondenza dell'interno del cuscinetto. Più precisamente, la strozzatura laterale 15 si trova in una posizione superiore (o più esterna, se si considera la forma anulare del corpo 10), in prossimità della zona di fissaggio all'anello esterno del cuscinetto o ad un elemento di supporto intermedio.

Facendo sempre riferimento alla figura 1, è riportata in tratteggio la forma 10' che la guarnizione 10 assume a freddo, nella condizione iniziale di riposo. In tale condizione, la posizione dell'anello interno 11 del cuscinetto è quella indicata in tratteggio con 11', dove la guarnizione 10 spinge elasticamente il proprio labbro principale 12 in contatto strisciante con l'anello 11.

Secondo la presente invenzione, la guarnizione 10 è realizzata in un materiale elastico, ad esempio polimero, avente coefficiente di dilatazione termica superiore a quello dell'acciaio, che compone gli anelli del cuscinetto. Questo accorgimento, applicato su un corpo 10 avente la geometria precedentemente descritta, ha come conseguenza diretta che la guarnizione 10, nel riscaldarsi raggiungendo la temperatura di esercizio a causa del calore che si sviluppa all'interno del cuscinetto volvente, nonché a causa dell'attrito dello stesso labbro di tenuta, si dilati termicamente e defletta leggermente verso l'esterno del cuscinetto, riducendo la pressione di contatto del labbro sulla superficie di sfregamento dell'anello interno. Per la presenza della gola 14, la parte "libera" di guarnizione al di sotto della strozzatura 15 ruota in senso orario; la superficie cilindrica interna 16a della gola 14 ruota in avvicinamento alla superficie esterna 16b, determinando un leggero sollevamento del labbro principale 12. Tale sollevamento è di entità superiore alla dilatazione termica radiale "r" che viene recuperata a regime dall'anello interno 11, ma resta inteso anche in questa configurazione di esercizio è sempre assicurato il contatto tra il labbro 12 e la propria superficie di strisciamento.

Per una vantaggiosa applicazione dei principi della presente invenzione, i parametri caratteristici del materiale costituente la guarnizione 10 dovranno essere preferibilmente compresi tra i seguenti valori limite:

- modulo di Young compreso tra 4 MPa e 20 MPa;

- coefficiente di Poisson compreso tra 0,4 e 0,5;

- il coefficiente di dilatazione termica dev'essere dell'ordine di 10<~>4, e comunque almeno 4-5 volte superiore a quello dell'acciaio (1,2<-5>) di cui sono fatti i cuscinetti.

Come accennato in precedenza, la pressione di contatto esercitata a regime dalla guarnizione 10 sulla controfaccia 11 è considerevolmente minore della pressione iniziale a freddo, per cui la temperatura di esercizio della guarnizione non raggiungerà mai quei valori critici che sono invece causa dei classici inconvenienti citati nel preambolo della presente descrizione. La guarnizione ha infatti una certa capacità di autoregolazione termica, grazie alla quale riesce automaticamente a trovare in esercizio una posizione dì equilibrio ed una relativa temperatura di equilibrio con conseguente aumentata longevità della guarnizione e del grasso. Infatti, se aumenta la potenza dissipata per attrito tra guarnizione ed interfaccia metallica, la guarnizione, aumentando di temperatura, deflette e diminuisce la pressione di contatto. Quindi diminuisce anche l'attrito che nasce dal contatto, e di conseguenza cala anche la temperatura; la guarnizione si predispone in una posizione operativa di equilibrio, a temperatura controllata. Tale posizione di esercizio non è unica, ma varia leggermente a seconda delle condizioni termiche dell'ambiente in cui il cuscinetto lavora.

Nelle figure 2, 3 e 4, in cui a numeri di riferimento uguali corrispondono parti simili, sono illustrate tre diverse varianti alla forma di realizzazione di figura 1. In particolare, l'esempio di figura 3 differisce da quelli delle figure 1 e 2 poiché si deflette verso l'interno del cuscinetto anziché verso l'esterno.

Mentre negli esempi mostrati nelle figure 1-3 la tenuta è esercitata in senso radiale, facendo riferimento alla figura 4 è illustrata una variante realizzativa in cui il dispositivo di tenuta secondo la presente Invenzione è a contatto assiale.

Claims

RIVENDICAZIONI Dispositivo di tenuta per cuscinetti volventi, del tipo comprendente una guarnizione (10) costituita da un corpo di forma sostanzialmente anulare in materiale elastico solidale ad uno dei due anelli del cuscinetto e dotato di almeno un labbro (12) atto ad essere mantenuto in contatto strisciante su una superficie metallica solidale all'altro anello (11) del cuscinetto, caratterizzato dal fatto che il materiale elastico che compone la guarnizione (10) ha coefficiente di dilatazione termica superiore al coefficiente di dilatazione termica dell'acciaio; la guarnizione (10) essendo provvista di almeno una gola circonferenziale (14) che determina una strozzatura laterale (15) posta in una posizione intermedia tra il labbro (12) e la zona di attacco della guarnizione al proprio supporto; la guarnizione (10) essendo suscettibile di assumere due configurazioni opposte: una prima configurazione (10'), a freddo, in cui almeno un labbro (12) è elasticamente premuto contro detta superficie (11) esercitando su di essa una pressione iniziale prestabilita; una seconda configurazione, in funzione della temperatura di esercizio, ruotata in risposta alla dilatazione termica, in cui almeno un labbro (12) è elasticamente premuto contro detta superficie (11) esercitando su di essa una pressione di esercizio prestabilita e di entità minore di detta pressione iniziale.
2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (10) è costituito da un materiale polimero avente modulo di Young compreso tra i valori di 4 MPa e 20 MPa.
3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (10) è costituito da un materiale polimero avente coefficiente di Poisson compreso tra i valori di 0,4 e 0,5.
4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il corpo (10) è costituito da un materiale polìmero avente coefficiente dì dilatazione termica almeno quattro o cinque volte superiore a quello dell'acciaio costituente i cuscinetti.
5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il corpo (10) è costituito da un materiale polimero avente coefficiente di dilatazione termica dell'ordine di 10<-4>.
6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la gola circonferenziale (14) individua due superfici cilindriche affacciate (16a, 16b), sostanzialmente coassiali rispetto all'asse del cuscinetto, suscettibili di avvicinarsi tra loro in detta seconda configurazione di esercizio.
7. Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 e 6, caratterizzato dal fatto che la gola (14) presenta la propria apertura (14a) sul lato rivolto all'esterno del cuscinetto; detta strozzatura laterale (15) essendo disposta in corrispondenza dell'interno del cuscinetto.
8. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la guarnizione (10) è resa solidale all'anello esterno del cuscinetto tramite interposizione di un supporto intermedio semirigido.