СИСТЕМА УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ РАЗЪЕМНОГО КОРПУСА Российский патент 2021 года по МПК F16J15/02 

Настоящее изобретение касается корпуса, состоящего, по меньшей мере, из двух частей, причем обе части корпуса герметично соединены друг с другом. Из уровня техники известны разнообразные системы уплотнения. Независимо от того, контактируют ли друг с другом части корпуса торцевой стороной стенки корпуса или соответственно имеют фланцы, то, по меньшей мере, часть корпуса имеет проходящую вдоль места соединения канавку, в которой расположен уплотнительный элемент. Кроме того, известны формы осуществления, в которых в обеих противолежащих друг другу частях корпуса расположена канавка, причем уплотнительный элемент простирается вдоль противолежащих друг другу канавок и при этом перекрывает зазор между обоими фланцами.

Независимо от конкретной формы осуществления известных решений имеет место конфликт, с одной стороны нужно добиться предпочтительного уплотнения, и с другой стороны иметь возможность простого монтажа, как уплотнения в канавке одной части корпуса, так и, в частности, монтажа второй части корпуса на первой части корпуса с установленным уплотнением. Это часто ведет к проблеме при монтаже-, в частности, особенно тяжелых, больших частей корпуса – возникает опасность повреждения уплотнения, либо с другой стороны не может реализоваться заданная эффективность уплотнения.

Поэтому задачей настоящего изобретения является создание системы уплотнения, которая делает возможным как предпочтительный монтаж, так и обеспечивается предпочтительное уплотнение, причем, в частности, это должно быть справедливым, в части возможности применения при больших тяжелых составных частей корпуса, например, газовых турбин.

Поставленная задача решается с помощью предложенной в соответствии с изобретением формой осуществления согласно техническому решению пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

В соответствии с родовым понятием система уплотнения служит для уплотнения зазора между двумя частями корпуса. При этом первая часть корпуса имеет первую торцевую поверхность и вторая часть корпуса, противолежащую первой торцевой поверхности, вторую торцевую поверхность. При этом обе части корпуса на торцевых поверхностях состыкованы друг с другом, так что между торцевыми поверхностями образуется зазор. В связи с этим несущественно, лежат ли торцевые поверхности полностью друг на друге или только частично. По меньшей мере, система уплотнения необходима, так как идеально плотное, не имеющее зазора прилегание торцевых поверхностей друг к другу по их всей длине не может обеспечиваться. Таким образом, система уплотнения предназначена для того, чтобы уплотнить возможный, но не обязательно присутствующий зазор между торцевыми поверхностями.

Дальше в соответствии с родовым понятием система уплотнения частей корпуса нужна только в случаях, если имеет место разность давлений, которая ведет к проходу среды через зазор. При этом система уплотнения может рационально применяться и эффективна также только в случаях, когда давление среды на внутренней стороне больше или, по меньшей мере, равно давлению среды на противолежащей наружной стороне внутренней стороне. Если рассматриваются части корпуса с противолежащими друг другу торцевыми поверхностями и подлежащим уплотнению между ними зазором, то внутренняя сторона лежит на одной стороне и наружная сторона лежит на противолежащей стороне зазора. При этом внутренняя сторона не обязательно должна совпадать с внутренней частью корпуса и наружная сторона с наружной частью корпуса. Если внутри корпуса согласно назначению в окружении корпуса господствует меньшее давление, то внутри расположена наружная сторона (то есть сторона с уменьшенным давлением).

Дальше соответствующая родовому понятию система уплотнения имеет в первой части корпуса первую установочную канавку. При этом первая установочная канавка проходит вдоль первой торцевой поверхности и открывается к противолежащей второй торцевой поверхности. Дальше является необходимым, что противолежащим образом во второй части корпуса вдоль второй торцевой поверхности имеется вторая установочная канавка, которая открывается по направлению у первой части корпуса. Для реализации соответствующей уплотнительной поверхности в установочных канавках смотрящая к внешней стороне боковая поверхность первой установочной канавки образует первую внешнюю боковую поверхность и смотрящая к внешней стороне боковая поверхность второй установочной канавки вторую внешнюю боковую поверхность.

В соответствии с родовым понятием система уплотнения имеет уплотнительный элемент, который простирается вдоль обеих установочных канавок и при этом входит в зацепление с обеими противолежащими установочными канавками. При этом уплотнительный элемент прилегает как к первой внешней боковой поверхности, так и ко второй внешней боковой поверхности и при этом обеспечивает уплотнение.

Для осуществления простого монтажа и, тем не менее, для достижения наилучшего уплотнения согласно изобретению предусмотрено, что для реализации уплотнительного элемента используется проходящая вдоль установочной канавки уплотнительная лента, которая имеет плоскую форму и при этом с одной стороны простирается вдоль установочной канавки и с другой стороны простирается поперек к торцевым поверхностям. При этом уплотняющий лист прилегает вдоль главным образом общей длины установочных канавок к обеим внешним боковым поверхностям.

Для обеспечения положения уплотнительной ленты, в частности, в первой установочной канавке с одной стороны для осуществления монтажа второй части корпуса после монтажа уплотнительной ленты, так и с другой стороны для обеспечения надежного прилегания уплотнительной ленты к обеим внешним боковым поверхностям независимо от давления среды применяется простирающаяся вдоль первой установочной канавки спиральная лента, которая упруго деформировано в радиальном направлении спиральной ленты закреплена в первой установочной канавке и радиальное усилие действует на уплотняющий лист.

С помощью предложенного в соответствии с изобретением применения простой уплотнительной ленты в комбинации с применением спиральной ленты становится возможным как простой монтаж, так и может обеспечиваться к тому же главным образом герметичность.

Система уплотнения может применяться как при противолежащих торцевых сторонах стенок частей корпуса, так и разнообразным способом во фланцевом соединении частей корпуса. При этом каждая часть корпуса имеет, по меньшей мере, проходящий вдоль торцевых поверхностей фланец, причем соответственно поверхности фланцев, которые входят в контакт друг с другом, образуют торцевые поверхности.

Как более простое, так и более предпочтительное формообразование для первой установочной канавки достигается с помощью прямоугольного в поперечном сечении формообразования. Это делает возможным простое изготовление, так и точно также может достаточно может фиксироваться положение уплотнительной ленты с помощью спиральной ленты. Дальше внешняя боковая поверхность может предпочтительно обрабатываться для обеспечения уплотнения.

В противоположность этому для достижения заданной герметичности особенно предпочтительно, если вторая внешняя боковая поверхность, если смотреть в поперечном сечении, имеет наклонную, соответственно, дугообразную форму. То есть, что вторая внешняя боковая поверхность не простирается в продолжение первой внешней боковой поверхности, а скорее прямолинейно или дугообразно наклонена по отношению к первой внешней боковой поверхности. Таким образом предпочтительно может оказываться воздействие на прижим уплотнительной ленты как к первой внешней боковой поверхности, так и ко второй внешней боковой поверхности.

При этом дальше особенно предпочтительно, если теоретическое продолжение первой внешней боковой поверхности примерно в середине пересекает вторую внешнюю боковую поверхность. Середина при этом относится к половине глубины второй установочной канавки, исходя из второй торцевой поверхности до дна второй установочной канавки. Геометрическое расположение секущей линии между продолжением первой внешней боковой поверхности со второй внешней боковой поверхностью рассматривается как примерно в середине, если расстояние от середины, если смотреть перпендикулярно ко второй торцевой поверхности, составляет максимально 20% глубины второй установочной канавки.

При этом предпочтительно, если внешний конец второй внешней боковой поверхности в виде кромки расположен на второй торцевой поверхности смотрящим к внешней стороне на расстоянии от первой внешней боковой поверхности.

С помощью этой предпочтительной конфигурации второй установочной канавки с наклонной или дугообразной формой, при которой продолжение первой внешней боковой поверхности пересекает вторую внешнюю боковую поверхность примерно в середине, точно также как предпочтительное расположение внешнего конца второй внешней боковой поверхности со смешением по отношению к внешней стороне ведут к тому, что при сборке второй части корпуса с первой частью корпуса торцевая поверхность по соседству со второй установочной канавкой не случайно вступает в контакт с выступающей из первой установочной канавки уплотнительной лентой. Напротив, наклон, соответственно дугообразная форма, ведет к тому, что обеспечивается заправка уплотнительной ленты во вторую установочную канавку.

Дальше является предпочтительным, если внутренний конец второй внешней боковой поверхности в виде кромки расположен на дне второй установочной канавки, смотрящим к внутренней стороне на расстоянии от теоретического продолжения первой внешней боковой поверхности.

Наклонная, соответственно дугообразная форма, с секущей линией примерно в середине второй внешней боковой поверхности точно также как предпочтительное расположение внутреннего конца второй внешней боковой поверхности со смешением к внутренней стороне ведут к тому, что уплотнительная лента при сборке надежно прилегает не только к первой внешней боковой поверхности, но и также ко второй внешней боковой поверхности. Следовательно, становится возможным простой и надежный монтаж, как и точно также может обеспечиваться требуемый эффект уплотнения.

Если на внутреннем конце или внешнем конце второй внешней боковой поверхности имеются фазы или закругления, то они в теоретическом продолжении должны рассматриваться в качестве теоретической кромки между второй внешней боковой поверхностью и дном канавки относительно второй торцевой поверхности.

Особенно предпочтительная конфигурация с наклонной, соответственно дугообразной, формой второй внешней боковой поверхностью получается, если расстояние внешнего конца второй внешней боковой поверхности от первой внешней боковой поверхности соответствует, по меньшей мере, 2-х кратному расстоянию внутреннего конца от теоретического продолжения первой внешней боковой поверхности. То есть, что вторая внешняя боковая поверхность, исходя от примерно половины по направлению к торцевой поверхности, наклонена примерно вдвое сильнее чем форма по направлению к дну канавки.

Особенно предпочтительным является то, что расстояние внешнего конца от первой внешней боковой поверхности соответствует, по меньшей мере, 0,2-х кратной ширине первой установочной канавки. Таким образом, этим путем – при тщательном монтаже – предотвращается сталкивание второй детали корпуса при установке на уплотнительную ленту. В противоположность этому является предпочтительным, если расстояние внешнего конца от внешней боковой поверхности выбирается не больше 0,4-кратной ширины первой установочной канавки. Таким образом, обеспечивается, что уплотнительная лента надежно может заправляться во вторую установочную канавку и случайно не надламывается.

Расстояние внутреннего конца второй внешней боковой поверхности от теоретического продолжения первой внешней боковой поверхности особо предпочтительным образом выбирается меньше 0,1-кратной ширины первой установочной канавки. Как правило, это отклонение от продолжения первой внешней боковой поверхности достаточно для обеспечения надежного прилегания уплотнительной ленты ко второй внешней боковой поверхности. В противоположность этому является предпочтительным, если расстояние первого конца от продолжения первой внешней боковой поверхности соответствует максимально 0,2-кратной ширине первой установочной канавки.

Для обеспечения надежного уплотнения с помощью уплотнительной ленты с прилеганием к первой внешней боковой поверхности и второй внешней боковой поверхности, в частности, с соблюдением наклонной, соответственно дугообразной, формы второй внешней боковой поверхности предпочтительно, если ширина уплотнительной ленты соответствует, по меньшей мере, 0,8-кратной глубине установочной канавки. Особенно предпочтительным является, если ширина соответствует, по меньшей мере, 0,9-кратной глубине установочных канавок. Глубина установочных канавок при этом определяется с помощью расстояния от первого дна канавки первой установочной канавки до второго дна второй установочной канавки. При этом ширина уплотнительной ленты должна соответствовать максимально глубине обеих установочных канавок.

На чертежах приводятся эскизы показанной в качестве примера формы осуществления для предложенной в соответствии с изобретением системы уплотнения, а также показанные в качестве примера конфигурации второй внешней боковой поверхности. На чертежах представлено следующее:

фиг. 1: пример предложенной в соответствии с изобретением системы уплотнения между двумя фланцами корпуса;

фиг. 2: детальное представление для осуществления по фиг. 1;

фиг. 3-5: приведенные в качестве примера формы для второй внешней боковой поверхности.

На фиг. 1 представлен эскиз примера осуществления для предложенной в соответствии с изобретением системы 01 уплотнения, причем участками представлен эскиз первой части 11 корпуса (нижняя сторона) и второй части 12 корпуса (верхняя сторона) с соответственно фланцем 12, 22. Противолежащие поверхности фланцев образуют при этом первую торцевую поверхность 13 первой части 11 корпуса соответственно вторую торцевую поверхность 23 второй части 21 корпуса. Между торцевыми поверхностями определен зазор, который подлежит уплотнению с помощью системы 01 уплотнения. При этом на стороне зазора, соответственно торцевых поверхностей 13, 23, находится внутренняя сторона 03 и противолежащая внешняя сторона 04. Система 01 уплотнения эффективна в случае, когда давление среды на внутренней стороне 03 соответствует, по меньшей мере, давлению среды на внешней стороне 04.

Система 01 уплотнения хорошо различима из детального представления на фиг. 2. Во-первых, сначала можно видеть первую установочную канавку 14 в первой части 11 корпуса. Она 14 имеет простое и предпочтительно прямоугольное очертание. При этом смотрящая к внешней стороне 04 боковая поверхность первой установочной канавки 14 образует внешнюю боковую поверхность 15. Лежащей напротив во второй части 21 корпуса находится вторая установочная канавка 24, которая равным образом на смотрящей к внешней стороне 04 стороне имеет вторую боковую поверхность 25.

Система 01 уплотнения при этом включает сначала, во-первых, действующую в качестве уплотнения уплотнительную ленту 06, которая 06 простирается вдоль установочных канавок 14, 24, а также поперек к торцевым поверхностям 13, 23. Как легко можно видеть, уплотнительная лента 06 при этом имеет особенно простую плоскую форму. При этом уплотнительная лента 06 с боковым краем прилегает к первой внешней боковой поверхности 14 и со вторым боковым краем ко второй внешней боковой поверхности 25. Уплотнительный эффект обеспечивается с одной стороны благодаря разности давлений между внутренней стороной 03 и внешней стороной 04. Обеспечение первоначального уплотнения, в частности, при небольших разностях давления, а также, в частности, для фиксации положения уплотнительной ленты 06 при сборке, система 01 уплотнения имеет дальше простирающуюся вдоль первой установочной канавки 14 спиральную ленту 07. При этом предусмотрено, что спиральная лента 07 под очень небольшим нажимом защемлена в первой установочной канавке между внутренней боковой поверхностью и первой внешней боковой поверхностью 15, соответственно уплотнительной лентой 06. Эта упругая деформация спиральной ленты 07 способствует при этом передаче от спиральной ленты 07 радиального усилия уплотнительной ленте 06, так что она прижимается к первой внешней боковой поверхности 15 и второй внешней боковой поверхности 25.

Далее представлена особенно предпочтительная конфигурация второй внешней боковой поверхности 25, которая имеет наклонную по отношению к первой внешней боковой поверхности 15 форму, к тому же представлено продолжение 15 первой внешней боковой поверхности 15. Можно видеть, что внешний конец 26 второй внешней боковой поверхности 25 на второй торцевой поверхности 23 имеет расстояние по отношению к первой торцевой поверхности соответственно ее продолжению и при этом расположена со смещением в направлении к внешней стороне 04. В противоположность этому внутренний конец 27 второй внешней боковой поверхности 25 расположен на дне второй установочной канавки 24 со смещением к внутренней стороне 03 и отстоит на расстоянии к продолжению 15а первой внешней боковой поверхности 15.

Очевидно, что эта дугообразная, соответственно наклонная, форма второй внешней боковой поверхности 25 при сборке второй части 21 корпуса с первой частью 11 корпуса, когда смонтирована система с уплотнительной лентой 06 и спиральной лентой 07, ведет к тому, что уплотнительная лента 06 заправляется во вторую установочную канавку 24. Дальше очевидно, что наклонная форма со смещением к внутренней стороне 03 смотрящей выше середины второй внешней боковой поверхности 25 ведет к тому, что может обеспечиваться, что в смонтированном состоянии уплотнительная лента 06 в любом случае надежно прилегает ко второй внешней боковой поверхности 25.

Существенным аспектом для особенно предпочтительной конфигурации является наклонная, соответственно дугообразная, форма второй внешней боковой поверхности 25. На фигурах 3-5 показаны другие возможные формы конфигурации соответственно с помощью продолжения 15а первой внешней боковой поверхности 15. На фиг. 3 внешняя боковая поверхность образуется 2 наклоненными прямолинейно участками, причем участок, смотрящий к внешнему концу 26, наклонен сильнее, чем участок, смотрящий к внутреннему концу 27. На фиг. 4 форма второй внешней боковой поверхности 25’ выполнена дугообразной, исходя из середины к внутреннему концу 27. В противоположность этому на фиг. 5 представлен пример осуществления, в котором вторая внешняя боковая поверхность 25’’ в ходе к внешнему концу 26 имеет дугообразную форму.

Изобретение относится к системе (01) уплотнения для уплотнения зазора между двумя частями (11, 21) корпуса, причем зазор расположен между противолежащими торцевыми поверхностями (13, 23) частей (11, 21) корпуса. В первой части (11) корпуса на первой торцевой поверхности (13) находится первая установочная канавка (14), в которой (14) расположена выступающая из установочной канавки (14), прилегающая к первой внешней боковой поверхности (15) уплотнительная лента (06). Лента входит в зацепление с противолежащей второй установочной канавкой (24) второй части (21) корпуса и прилегает ко второй внешней боковой поверхности (25). Для фиксации положения и для достижения эффекта уплотнения также при отсутствующей разности давлений предусмотрена спиральная лента (07), которая расположена в первой установочной канавке (14) и оказывает на уплотнительную ленту (06) упругое усилие. Система уплотнения делает возможным как предпочтительный монтаж, так и обеспечивает надежное уплотнение. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (01) уплотнения для уплотнения зазора между первой частью (11) корпуса, которая имеет первую торцевую поверхность (13), и второй частью (21) корпуса, которая имеет противолежащую первой торцевой поверхности (13) вторую торцевую поверхность (23), причем между торцевыми поверхностями (13, 23) определен зазор, на одной стороне определена внутренняя сторона (03) и на противолежащей стороне определена внешняя сторона (04), причем система (01) уплотнения предназначена для применения с небольшим давлением среды на внешней стороне (04) и большим давлением среды на внутренней стороне (03), причем в первой части (11) корпуса расположена проходящая вдоль зазора открывающаяся ко второй торцевой поверхности (23) первая установочная канавка (14) с обращенной к внешней поверхности (04) первой внешней боковой поверхностью (15), и причем во второй части (21) корпуса расположена противолежащая первой установочной канавке (14) вторая установочная канавка (24) с обращенной к внешней стороне (04) второй внешней боковой поверхностью (25), включающая проходящую вдоль установочных канавок (14, 24) уплотнительную ленту (06), которая имеет простирающуюся поперек к торцевым поверхностям (13, 23) плоскую форму, и прилегает к обеим внешним боковым поверхностям (15, 25), включающая упругую спиральную ленту (07), средняя ось которой расположена внутри первой установочной канавки (14) и которая простирается вдоль первой установочной канавки (14) и оказывает усилие нажима на уплотнительную ленту (06).

2. Система (01) уплотнения по п. 1, отличающаяся тем, что обе торцевые поверхности (13, 23) представляют собой лежащие друг на друге фланцевые поверхности (11, 21) корпуса.

3. Система (01) уплотнения по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что первая установочная канавка (14) и вторая установочная канавка (24) в поперечном сечении имеют зеркально симметричную форму.

4. Система (01) уплотнения по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что первая установочная канавка (14) в поперечном сечении по существу выполнена прямоугольной.

5. Система (01) уплотнения по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что вторая внешняя боковая поверхность (25) в поперечном сечении имеет наклонный и/или дугообразный вид.

6. Система (01) уплотнения по п. 5, отличающаяся тем, что теоретическое продолжение (15а) первой внешней боковой поверхности (15) пересекает вторую внешнюю боковую поверхность (25) в середине +/-20% глубины второй установочной канавки (24).

7. Система (01) уплотнения по п. 5 или 6, отличающаяся тем, что внешний конец (26) второй внешней боковой поверхности (25) расположен на второй торцевой поверхности (23) обращенным к внешней стороне (04) на расстоянии от первой внешней боковой стороны (15, 15а) и внутренний конец (27) второй внешней боковой поверхности (25) расположен на дне второй установочной канавки (24) обращенным к внутренней стороне (03) на расстоянии от теоретического продолжения (15а) первой внешней боковой поверхности (15).

8. Система (01) уплотнения по п. 7, отличающаяся тем, что расстояние внешнего конца (26) от первой внешней боковой поверхности (15, 15а) соответствует, по меньшей мере, 2-кратному расстоянию внутреннего конца (27) от первой внешней боковой поверхности (15, 15а); и/или расстояние внешнего конца (26) от первой внешней боковой поверхности (15, 15а) соответствует 0,2-кратной и/или максимально 0,4-кратной ширине первой установочной канавки (24); и/или расстояние внутреннего конца (27) от первой внешней боковой поверхности (15, 15а) соответствует, по меньшей мере, 0,1-кратной и/или максимально 0,2-кратной ширине первой установочной канавки (24).

9. Система (01) уплотнения по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что ширина уплотнительной ленты (06) соответствует 0,8-кратной, в частности, по меньшей мере, 0,9-кратной глубине обеих установочных канавок (14, 24), причем, в частности, ширина уплотнительной ленты (06) соответствует максимально глубине обеих установочных канавок (14, 24).