IT202000021259A1 - Tenuta a cassetta per uso in ambienti estremi - Google Patents
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Description
Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: TENUTA A CASSETTA PER USO IN AMBIENTI ESTREMI
DESCRIZIONE
Stato dell?arte dell?Invenzione
La presente invenzione riguarda assiemi di tenuta, e pi? in particolare assiemi di tenuta a labbro radiale per l?uso in ambienti ostili o estremi.
Assiemi di tenuta a labbro radiale sono noti e includono tipicamente almeno un elemento elastomerico con uno o pi? labbri di tenuta impegnabili verso l?interno con un albero o impegnabili verso l?esterno con un alloggiamento, un mozzo o un altro elemento montato attorno a un albero. Quando usate in ambienti relativamente ostili o estremi, come in linee di rulli di macchine per la colata di metalli, le tenute possono essere necessarie per impedire che sostanze potenzialmente dannose, quali vapore, scaglie metalliche, eccetera, entrino a contatto con altri componenti meccanici, ad esempio cuscinetti.
In tali applicazioni, queste tenute a labbro radiale possono essere usate in combinazione con componenti di tenuta rigidi, quali raschiatori termoplastici, per fornire una protezione o barriera iniziale contro tali sostanze dannose.
Sommario dell?invenzione
In un aspetto, la presente invenzione ? un assieme di tenuta per chiudere a tenuta tra un albero centrale e un elemento esterno disposto attorno all?albero, l?elemento esterno essendo ruotabile attorno a un asse estendentesi attraverso l?albero. L?assieme di tenuta comprende un involucro anulare esterno disposto all?interno del e accoppiato all?elemento esterno in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale. Una tenuta flessibile anulare ? disposta all?interno del e accoppiata all'involucro in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale quando l?elemento esterno ruota attorno all?asse. La tenuta flessibile ha almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna dell?albero o di un manicotto disposto attorno all?albero. Una tenuta rigida anulare interna ? disposta almeno parzialmente all?interno dell'involucro esterno e ha un?estremit? radiale interna, l?estremit? radiale interna essendo distanziata assialmente dal labbro di tenuta e accoppiata all?albero o al manicotto disposto attorno all?albero. Un?estremit? radiale esterna della tenuta rigida ? disposta in modo scorrevole contro la tenuta flessibile in modo tale che la tenuta flessibile sia spostabile radialmente rispetto alla tenuta rigida quando l?elemento esterno si sposta radialmente rispetto all?albero. Inoltre, una tenuta rigida anulare esterna ? disposta attorno alla tenuta rigida interna, accoppiata all'involucro in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale e ha un?estremit? interna impegnabile a tenuta con la tenuta rigida interna. Un elemento di spinta ? configurato per spingere la tenuta rigida esterna verso la tenuta rigida interna in modo tale che la tenuta rigida esterna si impegni a tenuta con la tenuta rigida interna.
In un ulteriore aspetto, la presente invenzione ? ancora un assieme di tenuta come descritto nel paragrafo precedente e nel quale l'involucro ha una porzione cilindrica con una prima e una seconda estremit? assiale, una prima flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla prima estremit? assiale della porzione cilindrica e una seconda flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla seconda estremit? assiale della porzione cilindrica. Inoltre, la tenuta flessibile ? una prima tenuta flessibile e l?assieme di tenuta comprende inoltre una seconda tenuta flessibile anulare disposta all?interno del e accoppiata all'involucro in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale quando l?elemento esterno ruota attorno all?asse. La seconda tenuta flessibile ? distanziata assialmente dalla prima tenuta flessibile e ha almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna dell?albero o di un manicotto disposto attorno all?albero. Inoltre l?elemento di spinta ? disposto assialmente tra la prima flangia radiale dell'involucro esterno e la tenuta rigida esterna o disposto attorno a una porzione cilindrica della tenuta rigida esterna.
Breve Descrizione delle diverse viste dei Disegni
Il precedente sommario, nonch? la descrizione dettagliata delle forme di realizzazione preferite della presente invenzione, verranno compresi meglio quando letti in concomitanza con i disegni allegati. Allo scopo di illustrare l?invenzione, sono mostrate nei disegni, che presentano diagrammi, forme di realizzazione che sono attualmente preferite. Va compreso, tuttavia, che la presente invenzione non ? limitata alle precise disposizioni e strumentazioni mostrate. Nei disegni:
- la Figura 1 ? una vista in sezione trasversale assiale in spaccato di un assieme di tenuta secondo la presente invenzione, mostrato con un manicotto preferito e tenuta tra un albero centrale e un elemento esterno;
- la Figura 2 ? una vista prospettica in spaccato in sezione trasversale parziale dell?assieme di tenuta della Figura 1;
- la Figura 3 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione della Figura 1;
- la Figura 4 ? una vista in spaccato ingrandita di un?altra porzione della Figura 1;
- la Figura 5 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione dell?assieme di tenuta, mostrata con una costruzione alternativa di una tenuta rigida esterna;
- la Figura 6 ? una vista in sezione trasversale assiale di un involucro esterno dell?assieme di tenuta;
- la Figura 7 ? una vista in sezione trasversale assiale del manicotto dell?assieme di tenuta;
- la Figura 8 ? una vista in sezione trasversale assiale di una tenuta rigida interna;
- la Figura 9 ? una vista in sezione trasversale assiale della tenuta rigida esterna;
- la Figura 10 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione superiore della Figura 8;
- la Figura 11 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione superiore della Figura 9;
- la Figura 12 ? una vista in sezione trasversale assiale di una prima tenuta flessibile;
- la Figura 13 ? una vista in sezione trasversale assiale di una seconda tenuta flessibile;
- la Figura 14 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione superiore della Figura 12;
- la Figura 15 ? una vista in spaccato ingrandita di una porzione superiore della Figura 13; e
- la Figura 16 ? un?altra vista in sezione trasversale assiale dell?assieme di tenuta, mostrato senza un manicotto e tenuta direttamente contro un albero.
Descrizione dettagliata dell?Invenzione
Certa terminologia ? usata nella seguente descrizione solo per praticit? e non ? limitante. Le parole ?interno?, ?verso l?interno? ed ?esterno?, ?verso l?esterno? si riferiscono a direzioni verso e in allontanamento da, rispettivamente, una linea centrale designata o un centro geometrico di un elemento che viene descritto, il significato particolare essendo immediatamente evidente dal contesto della descrizione. Inoltre, come usate nella presente, le parole ?collegato? e ?accoppiato? sono ciascuna atta a includere collegamenti diretti tra due componenti senza nessun altro componente fra essi interposto e collegamenti indiretti tra componenti nei quali uno o pi? altri componenti sono fra essi interposti. La terminologia include le parole specificamente menzionate sopra, loro derivati, e parole di simile valenza.
Facendo riferimento ora ai disegni in dettaglio, in cui numeri simili sono usati per indicare elementi simili in tutta la descrizione, ? mostrato nelle Figure 1-16 un assieme di tenuta 10 per chiudere a tenuta uno spazio anulare tra un albero 1 centrale e un elemento esterno 2 disposto attorno all?albero 1. L?assieme di tenuta 10 funziona per impedire a fluidi, quali acqua riscaldata, vapore, eccetera, e/o solidi (ad esempio, particelle di scaglie metalliche) di passare da un lato esterno ES dell?assieme di tenuta 10 a un lato interno IS al fine di proteggere il componente o i componenti 3 interni, ad esempio un cuscinetto 4 (Figura 1) accoppiante l?elemento esterno 2 all?albero 1. In un?applicazione preferita, l?elemento esterno 2 ? un rullo di una linea di rulli per la colata di metalli (non mostrata) ed ? ruotabile attorno a un asse centrale AC estendentesi attraverso l?albero 1, ma pu? essere qualsiasi altro componente appropriato montato in rotazione attorno a un albero 1. L?assieme di tenuta 10 comprende sostanzialmente un involucro 12 esterno, almeno una tenuta flessibile anulare 14 accoppiata all'involucro 12, un ?raschiatore? anulare interno o tenuta rigida 16 accoppiata all?albero 1 o a un manicotto 18 disposto attorno all?albero 1, una tenuta rigida esterna/raschiatore 28 disposto attorno alla tenuta rigida interna 16 e un elemento di spinta 48 configurato per spingere la tenuta rigida esterna 28 contro la tenuta rigida interna 16, e include preferibilmente anche il manicotto 18.
Pi? in particolare, l'involucro 12 esterno ? disposto all?interno del e accoppiato all?elemento esterno 2 in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale AC. La tenuta flessibile 14 ? disposta all?interno del e accoppiata all'involucro 12 in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale AC quando l?elemento esterno 2 ruota attorno all?asse AC. La tenuta flessibile 14 ha almeno un labbro di tenuta 15 elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna 1a dell?albero 1, come mostrato nella Figura 16, o preferibilmente con una superficie circonferenziale esterna 19A del manicotto 18 disposto attorno all?albero 1. Inoltre, la tenuta rigida interna 16 ? disposta almeno parzialmente all?interno dell'involucro 12 esterno e ha un?estremit? radiale interna 16a e un?estremit? radiale esterna 16b.
Specificamente, l?estremit? radiale interna 16a della tenuta rigida interna 16 ? distanziata assialmente dal labbro di tenuta 15 ed ? accoppiata all?albero 1 (Figura 16), o preferibilmente al manicotto 18, per accoppiare o collegare in modo fisso la tenuta 16 all?albero 1. L?estremit? radiale esterna 16b della tenuta ? disposta in modo scorrevole contro la tenuta flessibile 14 in modo tale che la tenuta flessibile 14 sia radialmente spostabile rispetto alla tenuta rigida 16 quando l?elemento esterno 2 si sposta radialmente rispetto all?albero 1, nonch? per scorrere contro la tenuta rigida 16 durante lo spostamento angolare della tenuta 14 attorno all?asse AC. Tale spostamento radiale della tenuta flessibile 14 rispetto alla tenuta rigida 16 si verifica tipicamente quando l?elemento esterno 2 ? montato eccentricamente attorno all?albero 1, ovvero, quando l?asse AC dell?elemento esterno ? sfalsato dalla linea di mezzeria LC dell?albero (struttura non indicata).
Inoltre, la tenuta rigida esterna 28 ? accoppiata all'involucro 12 in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale AC e ha un?estremit? interna 28a impegnabile a tenuta con la tenuta rigida interna 16, preferibilmente per mezzo di un labbro di tenuta 40 come descritto nel seguito. Quando l?elemento esterno 2 ruota ruota attorno all?asse centrale AC, l?estremit? interna 28/il labbro 40 della tenuta rigida esterna 28 scorre contro la tenuta rigida interna 16 mantenendo al contempo l?impegno a tenuta. Inoltre, la tenuta rigida esterna 28 ? distanziata radialmente verso l?esterno dalla tenuta rigida interna 16 in modo tale da definire uno spazio libero SC, come descritto nel seguito, per permettere lo spostamento radiale della tenuta rigida esterna 28 rispetto alla tenuta rigida interna 16 durante la rotazione eccentrica dell?elemento esterno 2 attorno all?asse centrale AC. Inoltre, l?elemento di spinta 48 ? disposto assialmente tra una prima flangia radiale 22 dell'involucro 12 esterno e la tenuta rigida esterna 26 o ? disposto attorno a una porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28, come descritto in dettaglio nel seguito. L?elemento di spinta 48 funziona per mantenere l?impegno a tenuta tra l?estremit? interna 28a dell?elemento rigido esterno, preferibilmente il labbro 40, e la tenuta rigida interna 16, in particolare durante lo spostamento angolare dell?elemento esterno 2 attorno all?asse centrale AC.
Facendo riferimento alle Figure 1, 2 e 6, l'involucro 12 esterno include preferibilmente una porzione cilindrica 20, la porzione cilindrica avendo le superfici circonferenziali interna ed esterna 21A, 21B e la prima e la seconda estremit? assiale 20a, 20b opposte, e la prima e la seconda flangia radiale 22, 24, rispettivamente. Ciascuna flangia 22, 24 radiale si estende verso l?interno da una separata estremit? assiale 20a, 20b, rispettivamente, della porzione cilindrica 20. La superficie circonferenziale esterna 21B ? impegnata in modo frizionale con la superficie circonferenziale interna 2a dell?elemento esterno 2 per accoppiare l?assieme di tenuta 10 all?elemento esterno 2. La prima flangia 22 ? preferibilmente un?unica porzione continua dell'involucro 12, mentre la seconda flangia 24 ? preferibilmente formata da diverse porzioni di flangia 24a, ad esempio, sei porzioni 24a, le quali sono inizialmente formate piatte ed estendentisi assialmente dalla seconda estremit? 20b della porzione cilindrica 20, come rappresentato nella Figura 6. Con una tale seconda struttura di flangia, i vari componenti dell?assieme di tenuta 10 possono essere installati all?interno dell'involucro 12 attraverso un?apertura OC (Figura 6) definita in corrispondenza della seconda estremit? 20b della porzione cilindrica 20 dell'involucro, e quindi curvati verso l?interno per trattenere i componenti all?interno dell'involucro 12, come discusso nel seguito.
Come rappresentato nelle Figure 1 e 4, l'involucro 12 esterno include preferibilmente almeno una e in modo massimamente preferito una pluralit? di porzioni distanziatrici 25 solidali ciascuna estendentesi assialmente dalla seconda estremit? assiale 20b della porzione cilindrica 20 dell'involucro e avente un?estremit? esterna 25a che pu? entrare a contatto con un componente 3, quale il cuscinetto 4, che si distanzia assialmente dall?assieme di tenuta 10. La porzione o le porzioni distanziatrici 25 funzionano per trasferire il carico assiale tra il componente 3 e l'involucro 12 esterno dell?assieme di tenuta 10, in particolare a causa dell?espansione termica del componente 3. Preferibilmente, la porzione o le porzioni distanziatrici 25 sono generalmente arcuate e sono formate almeno generalmente simili alle porzioni di flangia 24a, ovvero, senza essere curvate verso l?interno, ma possono essere dimensionate o formate in modo diverso rispetto alle porzioni di flangia 24a. Inoltre, l'involucro 12 esterno include preferibilmente una porzione elastomerica anulare stampata 13 disposta su una porzione sfalsata verso l?interno 20c della porzione cilindrica 20 dell'involucro adiacente alla prima estremit? 20a della porzione cilindrica, la quale funziona per chiudere a tenuta l'involucro 12 e l?elemento esterno 2.
Facendo riferimento alle Figure 1, 2 e 7, come indicato sopra, l?assieme di tenuta 10 include preferibilmente il manicotto 18 tubolare, il quale ? disposto attorno all?albero 1 e include la superficie circonferenziale esterna 19A e una superficie circonferenziale interna 19B opposta. La superficie interna 19B definisce un foro centrale BS (Figura 7) per ricevere una porzione dell?albero 1. Con il manicotto 18 preferito, il labbro o i labbri di tenuta 15 della tenuta flessibile 14 impegnano a tenuta la superficie esterna 19A e il labbro di tenuta 17 sull?estremit? radiale interna 16a della tenuta rigida 16 ? accoppiato per attrito al manicotto 18. Inoltre, il manicotto 18 ha preferibilmente almeno una e in modo massimamente preferito una pluralit? di scanalature 23 anulari estendentisi radialmente verso l?esterno dalla superficie interna 19B e un numero corrispondente di elementi di tenuta 27 anulari, preferibilmente anelli toroidali, disposti ciascuno all?interno di una scanalatura 23 separata. Di conseguenza, gli elementi di tenuta 27 impediscono il flusso di fluido tra il manicotto 18 e l?albero 1.
Facendo riferimento ora alle Figure 1-3, 5, 8 e 10, la tenuta rigida interna 16 include preferibilmente una porzione cilindrica 30 e una porzione di flangia 32 radiale ed ? preferibilmente formata da un materiale polimerico rigido, in modo massimamente preferito polietere etere chetone (?PEEK?), ma pu? essere formata da un altro materiale polimerico rigido appropriato, un materiale metallico, eccetera. La porzione cilindrica 30 ? disposta almeno parzialmente attorno al labbro di tenuta 15 della tenuta flessibile 14 e ha una prima estremit? assiale 30a disposta contro la tenuta flessibile 14, una seconda estremit? assiale 30b opposta e le superfici circonferenziali opposte interna ed esterna 31A, 31B. Preferibilmente, uno spallamento 30c anulare estendentesi verso l?esterno ? formato adiacente alla prima estremit? 30a della porzione cilindrica 30 per aumentare l?area superficiale a contatto con la tenuta flessibile 14. La porzione di flangia 32 radiale ha un?estremit? radiale esterna 32a formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale 30b della porzione cilindrica 30 e alle superfici radiali opposte interna ed esterna 33A, 33B, rispettivamente.
Inoltre, l?estremit? radiale interna 32b della porzione di flangia 32 ? dimensionata per essere accoppiata per attrito all?albero 1 o al manicotto 18 disposto attorno all?albero 1. Ossia, la porzione di flangia 32 radiale ha un?apertura centrale ORI (Figura 8) con un diametro interno IDR (Figura 8) dimensionato inferiore rispetto al diametro esterno (non indicato) dell?albero 1 o al diametro esterno ODS (Figura 7) del manicotto 18, in modo tale che la tenuta rigida 16 sia accoppiata all?albero 1, o preferibilmente al manicotto 18, con un accoppiamento di interferenza. Di conseguenza, la tenuta rigida 16 interna ? generalmente statica o non rotante durante la rotazione dell?elemento esterno 2, e in tal modo anche la rotazione della tenuta flessibile 14, della tenuta rigida esterna 28, eccetera, ma consente un grado di spostamento assiale scorrevole lungo l?albero 1 o il manicotto 18 quando la tenuta flessibile 14 ? spostata assialmente (ad esempio, a causa dell?espansione termica). Inoltre, la porzione di flangia 32 radiale ha preferibilmente una sezione angolata 35 interna estendentesi generalmente verso il lato esterno ES dell?assieme di tenuta 10 e fornente il labbro di tenuta 17, la sezione angolata 35 essendo orientata in modo tale che la pressione di fluido sulla tenuta rigida 16 spinga il labbro di tenuta 17 radialmente verso l?interno per facilitare la chiusura a tenuta.
Facendo riferimento alle Figure 1-3, 5, 9 e 11, la tenuta rigida anulare esterna 28 ? formata preferibilmente dallo stesso materiale della tenuta rigida interna 16, in modo massimamente preferito materiale PEEK come discusso sopra. Preferibilmente, la tenuta rigida esterna 28 include la porzione cilindrica 34, una porzione di flangia 36 radiale estendentesi verso l?interno fornente il labbro di tenuta 40 e una flangia o uno spallamento 38 radiale estendentesi verso l?esterno. Pi? specificamente, la porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28 ? disposta preferibilmente almeno parzialmente attorno alla porzione cilindrica 30 della tenuta rigida interna 16 e include la prima e la seconda estremit? assiale 34a, 34b, rispettivamente, opposte, e le superfici circonferenziali opposte interna ed esterna 35A, 35B, rispettivamente. Inoltre, la porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28 ? distanziata radialmente verso l?esterno dalla porzione cilindrica 30 della tenuta rigida interna 16 in modo tale da definire lo spazio libero SC anulare (Figure 3 e 5) tra la tenuta rigida interna 16 e la tenuta rigida esterna 28. Lo spazio libero SC consente alla tenuta rigida esterna 28 di spostarsi radialmente rispetto alla tenuta rigida interna 16 e viceversa.
Inoltre, la porzione di flangia 36 radiale si estende verso l?interno dalla porzione cilindrica 34 ed ? impegnata a tenuta con la porzione di flangia 32 radiale della tenuta rigida interna 16. Pi? specificamente, la porzione di flangia 36 ha un?estremit? radiale esterna 36a formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale 34b della porzione cilindrica 34, un?estremit? radiale interna 36b fornente il labbro 40, e le superfici radiali opposte interna ed esterna 37A, 37B. L?estremit? interna 36b della flangia definisce un?apertura centrale ORO (Figura 9) dimensionata sostanzialmente maggiore dell?apertura centrale ORI (Figura 8) della tenuta rigida interna 16, in modo tale che l?estremit? radiale interna 36b sia disposta contro una porzione centrale della superficie radiale esterna 33B della tenuta rigida interna 16. Preferibilmente, la porzione di flangia 36 radiale della tenuta rigida esterna 28 ha inoltre una sezione rastremata 42 adiacente all?estremit? interna radiale 36b della tenuta estendentesi assialmente verso la tenuta interna 16 e fornente il labbro di tenuta 40.
Facendo riferimento alle Figure 1-3, in alcune costruzioni, la porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28 ? dimensionata in modo tale che la prima estremit? assiale 34a della tenuta rigida esterna 28 sia disposta contro la tenuta flessibile 14 e l?elemento di spinta 48 anulare sia disposto tra la prima flangia 24 radiale dell'involucro esterno 12 e la tenuta rigida esterna 28. Preferibilmente, l?elemento di spinta 48 ? formato come una molla discale 50 scanalata con una pluralit? di denti 52 estendentisi radialmente verso l?interno, come meglio mostrato nella Figura 2. L?elemento di spinta a molla discale 50 ? configurato per spingere la flangia 36 radiale della tenuta rigida esterna 28 contro la flangia 32 radiale della tenuta rigida interna 16, in modo tale da mantenere l?impegno a tenuta tra le tenute rigide 16, 28, nonch? per accoppiare per attrito la tenuta rigida esterna 28 all'involucro 12 e alla tenuta flessibile 14.
Facendo riferimento in particolare alla Figura 5, in altre costruzioni, la porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28 ? distanziata assialmente dalla tenuta flessibile 14 e l?elemento di spinta 48 include preferibilmente un corpo tubolare 56 disposto attorno alla porzione cilindrica 34 della tenuta rigida esterna 28. Il corpo tubolare 56 ha una prima estremit? 56a disposta contro la flangia 22 dell'involucro esterno e una seconda estremit? assiale 56b disposta contro la flangia/lo spallamento 38 radiale estendentesi verso l?esterno della tenuta rigida esterna 28. La molla di spinta del corpo tubolare 56 ? configurata per spingere la flangia 36 radiale della tenuta rigida esterna 28 contro la flangia 32 radiale della tenuta rigida interna 16, e accoppia la tenuta rigida esterna 28 all'involucro 12. Preferibilmente, l?elemento di spinta tubolare 56 ? formato come un tubo solido di un materiale polimerico comprimibile, in modo massimamente preferito gomma naturale o sintetica, ma pu? essere formato come molla elicoidale o in qualsiasi altro modo appropriato che funzioni generalmente come descritto nel presente documento.
Facendo riferimento alle Figure 1-3, 5, 12, 14 e 16, la tenuta flessibile 14 include preferibilmente una porzione di involucro 60 radialmente esterna accoppiata all'involucro 12 esterno e una porzione di tenuta 62 elastomerica radialmente interna attaccata alla porzione di involucro 60 e fornente l?almeno uno e preferibilmente almeno due labbri di tenuta 15. La porzione di involucro 60 della tenuta ? formata preferibilmente da una combinazione di materiali metallici ed elastomerici, ? generalmente a forma di C e include una sezione assiale 64 esterna, una sezione radiale centrale 66 estendentesi verso l?interno dalla sezione assiale 64, e una sezione assiale 68 interna. La sezione assiale 64 esterna ha le superfici circonferenziali interna ed esterna 65A, 65B, la superficie esterna 65B essendo impegnata per attrito con la superficie circonferenziale interna 21B dell'involucro 12 esterno per accoppiare la tenuta 14 all'involucro 12. La sezione centrale 66 ha un?estremit? radiale esterna 66a formata in modo solidale con la sezione assiale 64 esterna, un?estremit? radiale interna 66b formata in modo solidale con la sezione assiale 68 interna, e la prima e la seconda superficie radiale 67A, 67B, rispettivamente. L?estremit? radiale esterna 16b della tenuta rigida 16 ? disposta in modo scorrevole contro la prima superficie di contatto radiale 67A della sezione radiale centrale 66 della porzione di involucro 60 della tenuta, in modo tale che la superficie 67A dell'involucro scorra in rotazione contro l?estremit? 16b della tenuta rigida durante la rotazione dell?elemento esterno 2 e radialmente contro l?estremit? 16b durante lo spostamento radiale dell?elemento esterno 2 rispetto all?albero 1 (ad esempio, a causa di eccentricit?). Inoltre, la sezione assiale 68 interna si estende assialmente dall?estremit? interna 66b della sezione radiale 66 in modo tale da essere generalmente parallela alla sezione assiale 64 esterna.
La porzione di tenuta 62 elastomerica ? preferibilmente stampata alla porzione di involucro 60, in modo massimamente preferito con una sezione o pi? sezioni elastomeriche della porzione di involucro 60, ed ? disposta in modo tale che l?uno o pi? labbri di tenuta 15 si estendano radialmente verso l?interno dalla sezione assiale 68 interna della porzione di involucro. Pi? specificamente, i due labbri 15 preferiti sono distanziati assialmente, sono ciascuno generalmente anulare e includono un?estremit? radialmente esterna 15a solidale alla parte rimanente della porzione elastomerica e un?estremit? radialmente interna 15b libera impegnabile a tenuta con la superficie esterna 1a dell?albero, o preferibilmente con la superficie esterna 19A del manicotto. Inoltre, ciascun labbro 15 ? preferibilmente generalmente inclinato verso il lato esterno ES ad alta pressione dell?assieme di tenuta 10, e pertanto generalmente verso la tenuta rigida 16.
Facendo riferimento ora alle Figure 1, 2, 4, 13, 15 e 16, la tenuta flessibile 14 ? preferibilmente una prima tenuta flessibile 14 e l?assieme di tenuta 10 comprende inoltre una seconda tenuta flessibile 70 formata generalmente in modo analogo alla prima tenuta 14. La seconda tenuta flessibile 70 ? disposta all?interno dell'involucro 12 esterno ed ? distanziata assialmente dalla prima tenuta flessibile 14 in modo tale che la prima tenuta 14 sia disposta assialmente tra la tenuta rigida 16 e la seconda tenuta flessibile 70. Di conseguenza, la seconda tenuta flessibile 70 funziona da ?riserva? alla prima tenuta 14 per bloccare il flusso di eventuali fluidi (o solidi) passanti attraverso di essa. La seconda tenuta flessibile 70 ha almeno uno e preferibilmente tre labbri di tenuta 72 elastomerici impegnabili con la superficie circonferenziale esterna 1a dell?albero 1 o preferibilmente con la superficie esterna 19A del manicotto 18.
Pi? specificamente, la seconda tenuta flessibile 70 include preferibilmente una porzione di involucro 74 a forma di C accoppiata all'involucro 12 esterno e una porzione di tenuta 76 elastomerica attaccata alla porzione di involucro 74 e fornente i labbri di tenuta 72. La porzione di involucro 74 della tenuta include una sezione assiale 78 esterna impegnata per attrito con l'involucro 12 esterno, una sezione radiale centrale 80 estendentesi verso l?interno dalla sezione assiale 78, e una sezione assiale 82 interna estendentesi dalla sezione radiale 80 e parallela alla sezione assiale 78 esterna. La porzione di tenuta 76 elastomerica ? preferibilmente stampata alla porzione di involucro 74, in modo massimamente preferito con porzioni elastomeriche della porzione di involucro 74, ed ? disposta in modo tale che i labbri di tenuta 72 si estendano radialmente verso l?interno dalla sezione 82 interna della porzione di involucro. Inoltre, i labbri di tenuta 72 sono distanziati assialmente, sono ciascuno generalmente anulare e includono un?estremit? radialmente esterna 72a solidale alla parte rimanente della porzione 76 elastomerica e un?estremit? radialmente interna 72b libera impegnabile a tenuta con la superficie esterna 1a dell?albero, o preferibilmente con la superficie esterna 19A del manicotto. Come con i labbri 15 della prima tenuta flessibile 14, ciascun labbro 72 ? preferibilmente generalmente inclinato verso il lato esterno ES ad alta pressione dell?assieme di tenuta 10, e pertanto generalmente verso la prima tenuta flessibile 14.
Facendo ancora riferimento alle Figure 1, 2, 4, 13, 15 e 16, con le due tenute flessibili 14, 70 preferite, l?assieme di tenuta 10 comprende inoltre preferibilmente un distanziatore 84 anulare formato da un materiale rigido, quale un polimero rigido o un materiale metallico, e disposto tra le due tenute flessibili 14, 70. Il distanziatore 84 ha una prima estremit? assiale 84a disposta contro la prima tenuta flessibile 14 e una seconda estremit? assiale 84b opposta disposta contro la seconda tenuta flessibile 70. Preferibilmente, il distanziatore 84 ? racchiuso tra le porzioni radiali centrali 66, 80 delle porzioni di involucro 60, 74 della tenuta, rispettivamente, ed ? configurato per trasferire il carico assiale tra la prima e la seconda tenuta flessibile 14, 70. Inoltre, le cavit? 90 (Figura 1) tra le due tenute flessibili 14, 70, tra i singoli labbri 15 o 72 di ciascuna tenuta 14, 70, rispettivamente, e tra la prima tenuta flessibile 14 e la tenuta rigida interna 16 sono riempite ciascuna preferibilmente con un lubrificante viscoso, quale il grasso.
Con l?assieme di tenuta 10 includente la seconda tenuta flessibile 70 preferita e il distanziatore 84, la seconda flangia 24 radiale dell'involucro 12 ? disposta contro la seconda tenuta flessibile 70, specificamente contro una superficie radiale 81 della sezione centrale 80 della porzione di involucro della tenuta. Di conseguenza, la tenuta rigida esterna 28, la prima tenuta flessibile 14, il distanziatore 84 anulare e la seconda tenuta flessibile 70 sono trattenuti assialmente tra la prima e la seconda flangia 22, 24 dell'involucro 12 esterno, e in tal modo accoppiati all'involucro 12 e all?elemento esterno 2. Come risultato, l?intero assieme di tenuta 10 ? in grado di resistere a un carico assiale relativamente elevato ed ? assialmente spostabile rispetto all?albero 1, scorrevole direttamente contro o contro la superficie esterna 19A del manicotto, come un?intera unit?, in particolare a causa dell?espansione termica.
Il presente assieme di tenuta 10 ha una serie di vantaggi rispetto agli assiemi di tenuta precedentemente noti usati in applicazioni relativamente ostili o estreme, quale una linea di rulli per la colata di metalli come discusso sopra. La struttura delle tenute rigide o ?raschiatori? 16, 28 interni ed esterni permette sia uno spostamento radiale relativo per accomodare l?eccentricit? tra l?elemento esterno 2 e l?albero 1 nonch? di impedire la separazione tra le tenute 16, 28 durante lo spostamento assiale relativo. Formando le tenute rigide 16, 28 in un materiale polimerico rigido quale il PEEK, le tenute 16, 28 forniscono una barriera resistente alla temperatura contro sostanze ad alta temperatura quali vapore, acqua riscaldata, particelle di scaglie metalliche, eccetera.
Inoltre, le tenute flessibili 14, 70 sono protette mediante le tenute rigide 16, 28 da materiali i quali potrebbero danneggiare i materiali elastomerici dei labbri 15, 17, fornendo al contempo una chiusura a tenuta pi? efficiente a causa della maggiore malleabilit? e resilienza del materiale elastomerico rispetto a materiali polimerici pi? rigidi, grafite, materiali metallici, eccetera. Inoltre, i molteplici labbri 15, 70 delle due tenute flessibili 14, 70 forniscono una barriera sostanziale per impedire eventuali fuoriuscite di fluidi al lato interno IS dell?assieme di tenuta 10. Inoltre, come discusso sopra, ?l?impilatura? assiale dell?elemento di spinta 48, della tenuta rigida esterna 28, della prima tenuta flessibile 14, del distanziatore 84 e della seconda tenuta flessibile 70 tra le due flange 22, 24 dell'involucro fornisce un assieme 10 che ? in grado di muoversi assialmente come un?unit? (ad esempio, a causa dell?espansione termica) e in grado di assorbire un carico assiale elevato senza danneggiamento di questi componenti o malfunzionamento dell?assieme di tenuta 10.
Esempi rappresentativi, non limitativi della presente invenzione sono stati descritti sopra in dettaglio con riferimento ai disegni allegati. Questa descrizione dettagliata ? intesa esclusivamente a insegnare a un tecnico del ramo ulteriori dettagli per attuare aspetti preferiti dei presenti insegnamenti e non ? destinata a limitare la portata dell?invenzione.
Inoltre, combinazioni di caratteristiche e passaggi divulgati nella descrizione dettagliata di cui sopra possono non essere necessarie per praticare l?invenzione nel senso pi? lato, e sono invece insegnate soltanto per descrivere in particolare esempi rappresentativi dell?invenzione. Inoltre, varie caratteristiche degli esempi rappresentativi sopra descritti, nonch? le varie rivendicazioni indipendenti e dipendenti nel seguito, possono essere combinate in modi che non sono specificamente ed esplicitamente enumerati al fine di fornire forme di realizzazione aggiuntive utili dei presenti insegnamenti.
Tutte le caratteristiche divulgate nella descrizione e/o nelle rivendicazioni sono destinate a essere divulgate separatamente e indipendentemente tra loro ai fini della divulgazione scritta originale, nonch? allo scopo di limitare la materia rivendicata, in modo indipendente dalle composizioni delle caratteristiche nelle forme di realizzazione e/o nelle rivendicazioni. In aggiunta, tutti gli intervalli di valori o le indicazioni di gruppi di entit? sono destinati a divulgare ogni possibile valore intermedio o entit? intermedia ai fini della divulgazione scritta originale, nonch? allo scopo di limitare la materia rivendicata. L?invenzione non ? limitata alle forme di realizzazione sopra descritte e pu? essere variata entro la portata delle rivendicazioni seguenti.
Claims (20)
1. Assieme di tenuta per chiudere a tenuta tra un albero centrale e un elemento esterno disposto attorno all?albero, l?elemento esterno essendo ruotabile attorno a un asse estendentesi attraverso l?albero, l?assieme di tenuta comprendendo:
- un involucro anulare esterno disposto all?interno del e accoppiato all?elemento esterno in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale;
- una tenuta flessibile anulare disposta all?interno del e accoppiata all'involucro in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale quando l?elemento esterno ruota attorno all?asse, la tenuta flessibile avendo almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna dell?albero o di un manicotto disposto attorno all?albero;
- una tenuta rigida anulare interna disposta almeno parzialmente all?interno dell'involucro esterno e avente un?estremit? radiale interna, l?estremit? radiale interna essendo distanziata assialmente dal labbro di tenuta e accoppiata all?albero o al manicotto, e un?estremit? radiale esterna disposta in modo scorrevole contro la tenuta flessibile in modo tale che la tenuta flessibile sia spostabile radialmente rispetto alla tenuta rigida quando l?elemento esterno si sposta radialmente rispetto all?albero;
- una tenuta rigida anulare esterna disposta attorno alla tenuta rigida interna, accoppiata all'involucro in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale e avente un?estremit? interna impegnabile a tenuta con la tenuta rigida interna; e
- un elemento di spinta configurato per spingere la tenuta rigida esterna verso la tenuta rigida interna in modo tale che la tenuta rigida esterna si impegni a tenuta con la tenuta rigida interna.
2. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 in cui: - l'involucro esterno ha una flangia radiale estendentesi verso l?interno;
- la tenuta rigida interna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida interna;
- la tenuta rigida esterna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida esterna; e
- l?elemento di spinta ? disposto tra la flangia radiale dell'involucro e la tenuta rigida esterna e configurato per spingere la flangia radiale della tenuta rigida esterna contro la flangia radiale della tenuta rigida interna.
3. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 2 in cui l?elemento di spinta ? una molla discale scanalata con una pluralit? di denti estendentisi radialmente.
4. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 in cui: - l'involucro esterno ha una flangia radiale estendentesi verso l?interno;
- la tenuta rigida esterna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida esterna; e
- l?elemento di spinta include un corpo tubolare disposto attorno alla porzione cilindrica della tenuta rigida esterna e avente una prima estremit? disposta contro la flangia dell'involucro esterno e una seconda estremit? assiale disposta contro la flangia radiale estendentesi verso l?esterno della tenuta rigida esterna, l?elemento di spinta essendo configurato per spingere la flangia radiale estendentesi verso l?interno della tenuta rigida esterna contro la flangia radiale della tenuta rigida interna.
5. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 4 in cui il corpo tubolare dell?elemento di spinta ? formato da un materiale elastomerico comprimibile o un materiale metallico deflettibile.
6. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 in cui: - la tenuta rigida interna include una porzione cilindrica, la porzione cilindrica essendo disposta almeno parzialmente attorno al labbro di tenuta della tenuta flessibile e avendo una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una porzione di flangia radiale avente un?estremit? radiale esterna formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e un?estremit? radiale interna dimensionata per essere accoppiata per attrito all?albero o al manicotto disposto attorno all?albero; e
- la tenuta rigida esterna include una porzione cilindrica disposta almeno parzialmente attorno alla porzione cilindrica della tenuta rigida interna e una porzione di flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla porzione cilindrica e impegnata a tenuta con la flangia radiale della tenuta rigida interna, la porzione cilindrica della tenuta rigida esterna essendo distanziata radialmente verso l?esterno dalla porzione cilindrica della tenuta rigida interna in modo tale da definire uno spazio libero anulare tra la tenuta rigida interna e la tenuta rigida esterna.
7. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 in cui la tenuta flessibile include una porzione di involucro accoppiata all'involucro esterno e una porzione di tenuta elastomerica attaccata alla porzione di involucro e fornente l?almeno un labbro di tenuta.
8. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 7 in cui la porzione di involucro della tenuta flessibile ? generalmente a forma di C e include una sezione assiale esterna, la sezione assiale esterna avendo una superficie circonferenziale esterna impegnata per attrito con la superficie circonferenziale interna dell'involucro esterno per accoppiare la tenuta all'involucro, una sezione radiale estendentesi verso l?interno dalla sezione assiale e fornente una superficie di contatto radiale, e una sezione assiale interna estendentesi assialmente da un?estremit? interna della sezione radiale, l?almeno un labbro di tenuta estendendosi radialmente verso l?interno dalla sezione assiale interna.
9. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 7 in cui la porzione di tenuta elastomerica della tenuta flessibile include almeno due labbri di tenuta distanziati assialmente, ciascun labbro di tenuta essendo impegnabile con l?albero o il manicotto.
10. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 in cui la tenuta flessibile ? una prima tenuta flessibile e l?assieme di tenuta comprende inoltre una seconda tenuta flessibile disposta all?interno dell'involucro, distanziata assialmente dal primo elemento di tenuta flessibile in modo tale che la prima tenuta flessibile sia disposta assialmente tra la tenuta rigida interna e la seconda tenuta flessibile, e avente almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con la superficie circonferenziale esterna dell?albero o del manicotto.
11. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 10 in cui - ciascuna tra la prima e la seconda tenuta flessibile include una porzione di involucro con una sezione radiale rigida;
- l?assieme di tenuta comprende inoltre un distanziatore anulare avente una prima estremit? assiale disposta contro la sezione radiale rigida della prima tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta disposta contro la sezione radiale rigida della seconda tenuta flessibile, il distanziatore essendo configurato per trasferire il carico assiale tra la prima e la seconda tenuta flessibile.
12. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 11 in cui l'involucro esterno ha una porzione cilindrica con una prima e una seconda estremit? assiale opposte, una prima flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla prima estremit? assiale della porzione cilindrica, l?elemento di spinta essendo disposto tra la prima flangia radiale dell?involucro e la tenuta rigida esterna, e una seconda flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e disposta contro la seconda tenuta flessibile in modo tale che la tenuta rigida esterna, la prima tenuta flessibile, il distanziatore anulare e la seconda tenuta flessibile siano trattenuti assialmente tra la prima e la seconda flangia dell'involucro.
13. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 12 in cui l'involucro include almeno una porzione distanziatrice solidale estendentesi assialmente dalla porzione cilindrica dell'involucro e avente un?estremit? esterna che pu? entrare a contatto con un componente che si distanzia assialmente dall?assieme di tenuta.
14. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 10 in cui ciascuna tra la prima e la seconda tenuta flessibile include almeno due labbri di tenuta elastomerici ciascuno impegnabile con l?albero o il manicotto.
15. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 1 comprendente inoltre un manicotto tubolare disposto attorno all?albero e avente una superficie circonferenziale esterna, l?almeno un labbro di tenuta della tenuta flessibile essendo impegnato con la superficie esterna del manicotto e l?estremit? radiale interna della tenuta rigida essendo accoppiata per attrito al manicotto.
16. Assieme di tenuta per chiudere a tenuta tra un albero centrale e un elemento esterno disposto attorno all?albero, l?elemento esterno essendo ruotabile attorno a un asse estendentesi attraverso l?albero, l?assieme di tenuta comprendendo:
- un involucro anulare esterno disposto all?interno del e accoppiato all?elemento esterno in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale, l'involucro avendo una porzione cilindrica con una prima e una seconda estremit? assiale, una prima flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla prima estremit? assiale della porzione cilindrica e una seconda flangia radiale estendentesi verso l?interno dalla seconda estremit? assiale della porzione cilindrica;
- una prima tenuta flessibile anulare disposta all?interno del e accoppiata all'involucro in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale quando l?elemento esterno ruota attorno all?asse, la tenuta flessibile avendo almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna dell?albero o di un manicotto disposto attorno all?albero;
- una seconda tenuta flessibile anulare disposta all?interno del e accoppiata all'involucro in modo tale da spostarsi angolarmente attorno all?asse centrale quando l?elemento esterno ruota attorno all?asse, la seconda tenuta flessibile essendo distanziata assialmente dalla prima tenuta flessibile e avendo almeno un labbro di tenuta elastomerico impegnabile con una superficie circonferenziale esterna dell?albero o del manicotto disposto attorno all?albero;
- una tenuta rigida anulare interna disposta almeno parzialmente all?interno dell'involucro esterno e avente un?estremit? radiale interna, l?estremit? radiale interna essendo distanziata assialmente dal labbro di tenuta e accoppiata all?albero o al manicotto, e un?estremit? radiale esterna disposta in modo scorrevole contro la tenuta flessibile in modo tale che la tenuta flessibile sia spostabile radialmente rispetto alla tenuta rigida quando l?elemento esterno si sposta radialmente rispetto all?albero;
- una tenuta rigida anulare esterna disposta attorno alla tenuta rigida interna, accoppiata all'involucro in modo tale da essere angolarmente spostabile attorno all?asse centrale e avente un?estremit? interna impegnabile a tenuta con la tenuta rigida interna; e
- un elemento di spinta configurato per spingere la tenuta rigida esterna verso la tenuta rigida interna in modo tale che la tenuta rigida esterna si impegni a tenuta con la tenuta rigida interna, l?elemento di spinta essendo disposto assialmente tra la prima flangia radiale dell'involucro esterno e la tenuta rigida esterna o disposto attorno a una porzione cilindrica della tenuta rigida esterna.
17. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 16 in cui: - la tenuta rigida interna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida interna;
- la tenuta rigida esterna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida esterna; e
- l?elemento di spinta ? disposto tra la flangia radiale dell'involucro e la tenuta rigida esterna e configurato per spingere la flangia radiale della tenuta rigida esterna contro la flangia radiale della tenuta rigida interna.
18. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 16 in cui: - la tenuta rigida esterna include una porzione cilindrica avente una prima estremit? assiale disposta contro la tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta, e una flangia radiale formata in modo solidale con la seconda estremit? assiale della porzione cilindrica e fornente l?estremit? interna della tenuta rigida esterna; e
- l?elemento di spinta include un corpo tubolare disposto attorno alla porzione cilindrica della tenuta rigida esterna e avente una prima estremit? disposta contro la flangia dell'involucro esterno e una seconda estremit? assiale disposta contro la flangia radiale estendentesi verso l?esterno della tenuta rigida esterna, l?elemento di spinta essendo configurato per spingere la flangia radiale estendentesi verso l?interno della tenuta rigida esterna contro la flangia radiale della tenuta rigida interna.
19. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 16 in cui ciascuna tra la prima e la seconda tenuta flessibile include una porzione di involucro accoppiata all'involucro esterno e una porzione di tenuta elastomerica attaccata alla porzione di involucro e fornente l?almeno un labbro di tenuta.
20. Assieme di tenuta come indicato nella rivendicazione 16 in cui - ciascuna tra la prima e la seconda tenuta flessibile include una porzione di involucro con una sezione radiale rigida;
- l?assieme di tenuta comprende inoltre un distanziatore anulare avente una prima estremit? assiale disposta contro la sezione radiale rigida della prima tenuta flessibile e una seconda estremit? assiale opposta disposta contro la sezione radiale rigida della seconda tenuta flessibile, il distanziatore essendo configurato per trasferire il carico assiale tra la prima e la seconda tenuta.
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