FI68010C

FI68010C - Foerfarande foer anslutning av tvao ringformiga element

Info

Publication number: FI68010C
Application number: FI783199A
Authority: FI
Inventors: Dag Nordin
Original assignee: Itt
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1985-07-10
Also published as: BR7807804A; SE425224B; FI68010B; DE2850557A1; JPS54115660A; FI783199A; GB2008463B; GB2008463A; FR2409818B1; US4425699A; JPS6215301B2; AR219769A1; FR2409818A1; SE7713479L

Description

_ KU ULUTUSJULK AISU

•^^8 B (11 UTLÄGGNINGSSKRIFT 6801 0 c (45) - ^ ! , JT 1:3 (51) Kv.ik.*/lnt.ci.‘ B 23 p 17/00 // B 21 K 23/00 SUOMI — FINLAND (21) patenttihakemus — Patentansöknlng 783199 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 20 10 78 (FI) (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 20.10.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 30.05-79

Patentti- ja rekisterihallitus /44\ Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.— 29-03.85

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 29-11 -77 Ruotsi-Sverige(SE) 7713**79“9 (71) ITT Industries, Inc., 320 Park Avenue, New York 22, N.Y., USA(US) (72) Dag Nordin, Täby, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Koister Ab (5*0 Menetelmä kahden renkaanmuotoisen elementin yhteen liittämiseksi -Förfarande för anslutning av tvä ringformiga element

Keksinnön kohteena on menetelmä renkaanmuotoisen kovametallia, keraamista materiaalia tms. ainetta olevan elementin liittämiseksi alumiinia, ruostumatonta terästä tai jotakin muuta suhteellisen pehmeää materiaalia olevaan pitimeen.

Mekaanisissa tiivistelaitteissa, joissa pinnan sileydelle tai tasaisuudelle, kulumiskestävyydelle, lämmönjohtavuudelle ja luotettavuudelle asetetut vaatimukset ovat hyvin suuret, on tavallista käyttää kovametallia tai keraamista ainetta toisessa tai molemmissa toisiaan vasten pyörivissä renkaissa. Tiivisterengas muovataan silloin sellaiseksi, että siihen käytetään mahdollisimman vähän materiaalia tämän kalleuden vuoksi. Tästä syystä tiivisterengas täytyy kiinnittää kannatusrenkaaseen, joka on pehmeämpää, helppotyöstöisempää ja lämpöä hyvin johtavaa materiaalia.

Tällaisten tiivisterenkaiden liittäminen kannatusrenkaisiin on tähän saakka suoritettu juottamalla, liimaamalla tai kutistamalla. Muita menetelmiä ovat rullaus, lukitus jne. Esimerkki ensimmäisestä 2 6801 0 menetelmästä on esitetty ruotsalaisessa patentissa 347 344 ja toisesta menetelmästä ruotsalaisessa julkaistetussa hakemuksessa 398 152. On kuitenkin osoittautunut, että kaikissa näissä menetelmissä on tiettyjä epäkohtia. Nämä johtuvat olennaisesti siitä, että näitä renkaita on vaikea valmistaa toleranssirajojen sisäpuolelle. Sen vuoksi on ollut välttämätöntä sijoittaa renkaita esim. timantilla, mikä on hyvin kallista. Kuumentuminen aiheuttaa myös vaaran, että rengas deformoituu eri tavoin. Liimauksessa ja lukituksessa nämä epäkohdat on osittain eliminoitu. Käyttöä kuitenkin rajoittaa liiman ja elastomeerien tms. huono lämmönkestävyys. Juottoa käyttäen on eliminoitu joitakin epäkohtia, mutta suhteellisen kallis jälkityöstö on välttämätön. Normaalisti ei juottoliitoksia voida käyttää tiivisteissä, jotka joutuvat tekemisiin syövyttävien väliaineiden kanssa.

Keksinnön mukaan renkaanmuotoinen elementti puristetaan pidin-tä vasten niin suurella voimalla, että renkaanmuotoinen elementti muovaa plastisesti ja elastisesti pitimen materiaalia, niin että saadaan hyvä liitos, että sekä renkaanmuotisen elementin että puristus-työkalun, elementtiä päin olevan pinnan pintatasaisuus on parempi kuin 10 μτη, edullisesti parempi kuin 1 ^m, sekä että renkaanmuotoi-sen elementin ulomman vaippapinnan sillä osalla, joka puristetaan pitimeen, on suureneva halkaisija, jolloin renkaanmuotoisen elementin kapein osa on puristettu eniten sisään.

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin alla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1-5 esittävät nämä kaksi elementtiä ennen yhteen puristetusta ja kuviot 6-10 esittävät tuloksen eri suoritusmuotojen osalta. Tässä keskitytään etupäässä kuvioihin 2 ja 7.

Tiivisterengas 1 on valmistettu suuren puristuslujuuden omaavasta kovametallista tai keraamisesta aineesta. Sen vaippapinta 2 on lieriömäinen tai pienenee halkaisijaltaan kosketuspintaa kohti (kuviot 2-5). Erikoinen muoto on kartiokas pinta. Tiivisterenkaan 1 kosketuspinta 9 on niin mitoitettu, että se voidaan asettaa kannatus-renkaan 4 kosketuspinnalle 10. Kuvion 5 mukaan ei pinnan 10 tarvitse välttämättä olla tasainen. Kannatusrengas 4 on valmistettu aineesta, joka myöntää, so. juokseen, puristuspaineissa, jotka ovat pienempiä kuin arvo, joka vastaa tiivisterenkaan 1 murtolujuuden arvoa. Voidaan käyttää sellaisia aineita kuin alumiini ja ruostumaton teräs.

3 68010

Sijoittamalla, tiivisterengas 1 kannatusrenkaalle 4 niin, että pinnat 9 ja 10 ovat sama-akselissa kosketuksessa, ja sitten puristamalla pintoja 11 ja 12 esim. puristimella niin voimakkaasti, että pinnan 10 materiaali myöntää, silloin rengas 1 vajoaa kannatusrenkaaseen 4.

Kun vaippapinta 2 ei ole lieriömäinen, kannatusrengas 4 laajenee kuin kartiomainen puristusliitos, jolloin rengas 1 pysyy rengasmaisen paineen johdosta kannatusrenkaassa 4. Kannatusrenkaan 4 kosketuspinnan muodonmuutos voi olla niin suuri, että myötäämistä-kin saattaa tapahtua. Esiintyvät renkaanmuotoiset paineen rajoitetaan silloin vetämällä saatuun vetomyötörajaan (venymisrajaan).

Osa liitämisvoimasta voi olla lukitseva epätasaisen pintojen tai kitkahitsautumisen vuoksi, mitä tapahtuu paikallisen kuumentu-misen johdosta, kun ilmaa ei pääse ko. kohtaan. On kuitenkin tärkeätä, että rengas 1 kosketuspinnallaan 9 määrittää kannatusrenkaan -muodon puristamisen jälkeen, niin että saadaan liitos tarvitsematta esityöstää kannatusrengasta mihinkään erityiseen toleranssiin. Voidaan sanoa, että rengasta 1 käytetään oman sijansa 7 työstämiseen.

Kun vaippapinta 2 on lieriömäinen, olosuhteet ovat toisenlaiset. Testit ovat osoittaneet, että rengas 1 putoaa pois kannatusren-kaasta 4, jos puristusta ei suoriteta korkeassa lämpötilassa. Tilanne on silloin sellainen, että lineaarinen lämpölaajeneminen on suurempi renkaassa 1 kuin kannatusrenkaassa 4. Jos puristaminen suoritetaan korkeassa lämpötilassa, kannatusrengas 4 ja rengas 1 toimivat kuin normaalissa kutistusliitoksessa, mutta kutistuspaineen määrittää kokonaisuudessaan lämpötilaero ja tämän paine on riippumaton kosketuspinnan 7 työstötoleransseista, koska rengas 1 muovaa tämän kosketuspinnan 7.

Riittävän sileän tiivistepinnan saamiseksi renkaaseen 1 (pro-fiilisyvyys alle 1-10 mikrometriä) myös eri työstölämpötiloissa, on pintaa 11 pakko työstää ennen puristamista ja puristintyökalun vasta-pinnan tulee olla samanlaatuinen. Jos näitä vaatimuksia ei täytetä, rengas 1 deformoituu voimakkaan puristuspaineen vuoksi. Rengas 1 voidaan työstää jälkeenpäin, mutta tämä saattaa aiheuttaa sen, että jännitykset kosketuspinnassa 7 saattavat muuttua lämpötilaerojen johdosta ja siten aiheuttaa pysyvän epätasaisuuden.

Kuvatulla menetelmällä on saatu mekaaninen tiiviste, jossa käytetyn vaikeatyöstöisen materiaalin määrä voidaan minimoida ja jossa 4 68010 vältetään työstö tiukkoihin toleransseihin. Toisaalta kannatusren-kaalle 4 voidaan antaa sopiva muoto ottamatta huomioon renkaan ulko-halkaisijan toleranssia, joka voi olla muutama millimetri. Lisäksi saadaan voimien erittäin hyvä jakautuminen renkaan 1 kehän ympäri.

Mekaanisissa tiivisteissä syntyy kltkalämpöä toiminnan aikana. Tämä lämpö siirtyy pois kannatusrenkaan kautta tiivisterenkaan ja kannatusrenkaan välisen suuren kosketuspinnan johdosta, mikä on omiaan parantamaan tiivisteen luotettavuutta. Lisäksi on elinoitu kiintoainekappaleitten tunkeutumisvaaraa kosketuspintojen väliin. Nämä kappaleet helposti aiheuttavat pistedeformoitumia tiivistepin-taan kutistusliitoksissa. Juoton yhteydessä esiintyvät korroosio-ongelmat on myös vältetty. Kun kannatusrengas 4 valmistetaan esim. alumiinista, on mahdollista peittää nesteeseen päin kääntynyt pinta ohuella metalli-, esim. teräslevykerroksella, joka tehokkaasti kiinnitetään paikoilleen renkaan 1 avulla puristamisen aikana, niin että saadaan parempi korroosionkestävyys.

Claims

5 6801 0

1. Menetelmä renkaanmuotoisen kovametallia, keraamista materiaalia tms. ainetta olevan elementin (1) liittämiseksi alumiinia, ruostumatonta terästä tai jotakin muuta suhteellisen pehmeää materiaalia olevaan pitimeen (4), tunnettu siitä, että renkaan-muotoinen elementti (1) puristetaan pidintä (4) vasten niin suurella voimalla, että renkaanmuotoinen elementti muovaa plastisesti ja elas-tisesti pitimen materiaalia, niin että saadaan hyvä liitos, että sekä renkaanmuotoisen elementin että puristustyökalun, elementtiä päin olevan pinnan pintatasaisuus on parempi kuin 10 /am, edullisesti parempi kuin 1 /am, sekä että renkaanmuotoisen elementin (1) ulomman vaippapinnan (2) sillä osalla, joka puristetaan pitimeen (4), on suureneva halkaisija, jolloin renkaanmuotoisen elementin kapein osa on puristettu eniten sisään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pidin (4) päällystetään toisella aineella ennen puristamista tai sen aikana.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristintyökalun, renkaanmuotoista elementtiä (1) päin oleva pinta on valmistettu samankaltaisesta materiaalista kuin renkaanmuotoinen elementti.