FI113888B - Laite pyörivää akselia varten - Google Patents

Description

113888

Laite pyörivää akselia varten - Anordning for roterande axel

Keksintö kohdistuu laitteeseen pyörivää akselia varten. Erityisesti se kohdistuu tiivisteisiin ja laakereihin pyöriviä akseleita varten ja on erityisen sovelias käytettäväk-5 si moottorikäyttöisissä keskipakopumpuissa. Laite käsittää staattorikomponentin ja roottorikomponentin sovitettuina pyörimään akselin ympäri ja varustettuina komplementaarisilla kartiomaisesti suippenevilla tukipinnoilla, jotka on sijoitettu sama-akselisesti akselin ympärille.

Vaatimus tiivisteiden konstruoimiseksi siten, että tiiviste ei voi pettää sillä tavoin, 10 että se päästää myrkyllistä virtaavaa aineita ympäristöön, lisääntyy. Tämän uuden vaatimuksen lisäksi on tiivisteen suunnittelussa olemassa se yleinen tarve, että tiiviste kestää niin pitkän eliniän kuin mahdollista ilman vioittumista; että tiivisteen alkaessa vuotaa tiiviste vastustaa vuotovirtausta eikä aukea laajalti; että tiiviste on halpa korjata - mitä tulee itse tiivisteeseen, tiivisteen esille saamisen vaatimaan pur-15 kamisen määrään ja aikaan, jonka laite on pois toiminnasta. Keksinnön mukaiset tii-viste-laakerikokoonpanon versiot osoittavat nämä erilaiset tarpeet, kuten kuvataan jäljempänä.

Keksinnön eräs päämäärä on aikaansaada välineet kehittämään suuri paine keskipakopumpun tiivistysholkissa, so. suurempi paine kuin prosessiväliaineen paine.

♦ . * 20 Keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada tämä korkea paine turvautumatta vis- koosisten ja liukkaiden sulkunesteiden käyttöön vaan saavuttaa korkea paine jopa käytettäessä vettä sulkunesteenä.

; Keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada välineet paineen kontrolloimiseksi .'; ’· tiivistysholkissa ja tämän paineen kontrolloimiseksi prosessiväliaineen paineen suh- 25 teen ja ulkopuolisen ympäristön paineen suhteen.

• » i ’ Keksintö tarjoaa yhdistetyn tiiviste- ja laakerikokoonpanolaitteen, joka käsittää « * : staattorin ja roottorin, jotka on sovitettu pyörimään akselin ympäri. Laite voidaan .· : asentaa keskipakopumpun tiivistysholkin asemasta. Laitteen pääasiallisimmat tun- ,. : nusmerkit ilmenevät oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkeistä.

: : 30 Roottori- ja staattorikomponentit on varustettu komplementaarisilla kantopinnoilla, . · . jotka on järjestetty siten, että ne pyyhkäisevät toisiaan hydrodynaamisessa kantavas sa suhteessa alueessa, jota nimitetään laakeripinnaksi.

2 113888

Yksi kantopinnoista on varustettu uralla, joka ulottuu spiraalimuodossa kantopintaa pitkin ja sen ympäri laakeripinnan yli. Spiraaliura käsittää useita kierroksia, jotka ulottuvat kantopinnan yli, sen järjestelyn ollessa sellainen, että leveydeltään huomattavat välipaikat jäävät spiraaliuran vierekkäisten kierrosten väliin. Spiraaliurassa on 5 sisäänmenoaukko ja poistoaukko.

Laite on rakennettu siten, että se määrittää sisäänmenokammion ja poistokammion, jotka ovat kammioita, jotka ovat virtaavaa ainetta kuljettavassa yhteydessä sisään-menoaukon ja vastaavasti poistoaukon kanssa, ja laite sisältää välineet sulkunesteen kuljettamiseksi sisäänmenokammioon ja pois poistokammiosta.

10 Kun laitetta käytetään pyörimisliikkeessä, sulkuneste virtaa pitkin spiraaliuraa si-säänmenoaukosta poistoaukkoon.

Keksinnössä laite on rakennettu siten, että kantopintojen sovite on välyksellinen tiukka sovite (tight running clearance), välyksen tai raon pintojen välin ollessa tarpeeksi pieni, ja välipaikkojen leveyden kierroksien välissä ollessa tarpeeksi laaja, 15 jotta varmistetaan hydrodynaamisen kalvon aikaansaaminen ja pysyminen kantopintojen välillä.

Kantopinnat ovat edullisesti kartiomaisesti suppenevia, ja joko roottori tai staattori on tehty aksiaalisesti siirrettäväksi kartioon ja pois kartiosta.

, : Tekniikan taso sisältää rakenteet, joissa ruuvikierrettä käytetään pakottamaan pro- *,; ] 20 sessiväliaine poispäin tiivistysholkin tiivisteestä. Kyseinen ruuvikierre toimii potku- rin tavoin, tai Arkimedeen ruuvin tavoin, prosessiväliaineen ajamiseksi takaisin ,* kohti siipipyöräkammiota ja sen sisään. Eräs esimerkki on esitetty patenttijulkaisus- } sa US-3 558 238 (1971, Van Herpt).

Muut konventionaaliset rakenteet ovat käyttäneet Arkimedeen ruuveja kehittämään 25 tarpeeksi suuren voiman saamaan hoikin liukumaan aksiaalisesti pitkin akselielintä tarkoituksena keventää voimaa, joka vaikuttaa jousikuormitteisten tiivistepintojen • · välillä. On järjestetty siten, että reaktio kyseiseen voimaan toimii väliaineen ajami- ‘!' seksi takaisin kohti siipipyörää. Täten, mitä nopeammin akseli pyörii, sitä enemmän • · :,’i väliainetta työnnetään takaisin poispäin tiivisteestä ja sitä enemmän tiivisteen kon- ’: ’ ’ i 30 taktivoimaa vapautetaan.

• » : Esimerkkejä sellaisista rakenteista on esitetty julkaisuissa US-3 746 350 (1973, ·'] J Mayer+) ja US-4 243 230 (1981, Baker+).

3 113888

Matalia uria ruuviviivojen muodossa on järjestetty tiivistepinnoille ja ne toimivat tii-vistepinnassa olevan nesteen siirtämiseksi haluttuun suuntaan. Esimerkkejä on esitetty julkaisuissa US-4 290 611 (1981, Sedy), US-5 249 812 (1993, Volden+) ja US-Re.34 319 (1993, Boutin+).

5 Hyvin pienten säteittäisten välyksien käyttö pyörivien komponenttien välillä virtauksen edistämiseksi halutulla tavalla on esitetty julkaisussa US-5 372 730 (1994, Wamer+).

Keksinnön lisäselvityksenä kuvataan nyt keksinnön esimerkkisuoritusmuotoja viittauksena oheen liitettyihin piirustuksiin, joissa: 10 kuvio 1 on sivukuvan to pumppumoottoriasennuksesta; kuvio 2 on poikkileikattu sivukuvanto laitteesta, joka on sopiva käytettäväksi kuvion 1 asennuksessa; kuvio 3 on kuvion 2 kanssa samankaltainen kuvanto eräästä toisesta laitteesta; kuvio 4 on kuvanto komponentista, joka on sovelias käytettäväksi kyseisessä lait-15 teessä, kuvio 5 on kuvanto eräästä toisesta laitteesta, joka on sopiva käytettäväksi asennuksessa; kuvio 6 on kuvanto eräästä toisesta sopivasta laitteesta; kuvio 7 on piirikaavio, 20 kuvio 8 on kuvanto eräästä toisesta sopivasta laitteesta; '· kuvio 9 on kuvanto eräästä toisesta sopivasta laitteesta; kuvio 10 on kuvanto eräästä toisesta sopivasta laitteesta; ’: ‘ ‘: kuvio 11 on kuvanto laitteesta, esitettynä asennettuna muiden rakenteiden kanssa; : : : kuvio 12 on kuvanto eräästä toisesta laitteen piiristä; ; 25 kuvio 13 on kuvanto eräästä toisesta komponentista, joka on sopiva käytettäväksi 1; kyseisessä laitteessa.

Oheisissa piirustuksissa esitetyt ja jäljempänä kuvatut laitteet ovat esimerkkejä, jotka toteuttavat keksinnön. On huomattava, että keksinnön suoja-ala on määritelty .· oheen liitettyjen vaatimuksien avulla eikä välttämättä esimerkkisuoritusmuotojen : 30 määrättyjen tunnuspiirteiden avulla.

Kuvio 1 esittää pumppumoottoriasennuksen. Sähkömoottori 20 on asennettu perus-: : ‘: rungolle 23, jonka päälle on myös asennettu laakerin kotelo 25 ja keskipakopumppu : : 27. Moottorin ankkuri on kytketty pumpun käyttöakseliin 29 kytkimen 30 kautta.

4 113888

Pyörivä akseli 29 on tiivistetty tiivistysholkissa 32. Esillä oleva keksintö kohdistuu kyseisen tiivistysholkin rakenteeseen.

Kuvio 2 esittää keksinnön erään version sovitettuna pumpputiivistysholkkitilantee-seen. Pumpun siipipyörä 34 on kiilattuna akselille 29. Pyörivä sisäholkki 36 on 5 myös kiilattu akselille 29. Staattinen ulkoholkki 38 on kiilattu pumpun 27 koteloon 40.

Ulkoholkin 38 sisäpinta 42 on tasainen. Pyörivän hoikin 36 ulkopinta 43 on varustettu (yhdellä ainoalla) spiraaliuralla 45. Uran 45 vasemman käden puoleinen aukko 47 avautuu sisäänmenokammioon 49. Uran 45 oikean käden puoleinen aukko 50 10 avautuu poistokammioon 52.

Sisäänmenokammio 49 on suljettu ulospäin tavanomaisen kumisen huulityyppisen tiivisteen 54 avulla. Sisäänmenokammio 49 on liitetty sulkunesteen lähteeseen portin 56 kautta. Poistokammio 52 avautuu siipipyöräkotelon 40 sisäpuolelle, so. avautuu prosessi väliaineeseen, jota pumpataan pumpulla 27.

15 Sisempi ja ulompi holkki, roottori ja staattori, tiivistetään akselin ja vastaavasti kotelon suhteen 0-renkaiden 58 avulla.

Käytössä akselia 29 käytetään pyörimisliikkeessä sähkömoottorin avulla, jolloin holkki 36 pyörii. Täten ura 45 pyörii ja sen spiraalimuoto merkitsee sitä, että uraan : sijoitettu nestemolekyyli kuljetetaan pitkin uraa. Moottorin 20 pyörimissuunta on ' 7 20 järjestetty olemaan sellainen, että molekyylit kuljetetaan oikealle (piirustuksien " ‘, suuntauksessa); so. sisäänmenokammiosta 49 kohti poistokammiota 52.

• » : : I Spiraaliuran 45 toiminta ajamalla sulkunesteen molekyylejä oikealle toimii kor- : ; : keamman sulkunesteen paineen muodostamiseksi poistokammioon 52 kuin sisään- menokammioon 49. Itse asiassa sulkunesteen paine sisäänmenokammiossa, jossa 25 sisäänmenoneste poimitaan uran avulla, voi olla ilmakehän paine tai suunnilleen ilmakehän paine; paine poistokammiossa, jossa sulkuneste poistuu urasta, voi, spi-: _ raaliuran vaikutuksesta, ylittää prosessiväliaineen paineen.

: Sellaisenaan hoikkien 36 ja 38 pari toimii erittäin tehokkaana tiivisteenä prosessi- väliaineen tiivisteholkin 32 läpi tapahtuvia ulos vuotoja vastaan. Niin kauan kuin ak-30 seli 29 jatkaa pyörimistään, ja sulkunesteen varasto on olemassa portissa 56, poisto-:.: : kammio 52 täyttyy paineistetulla sulkunesteellä.

» · 5 113888

Vaikka prosessiväliaine olisi eteenpäin siirtymätön (dead-headed) (so. prosessiväli-ainetta poispäin pumpusta kuljettava poistoputki on tukkeutunut) holkit 36, 38, spi-raaliuran avulla, toimivat yhä sulkunesteen pumppaamiseksi poistokammioon 52.

Mikäli pumpulle johtava sisäänmenoputki tukkeutuisi, jolloin pumpun sisäosa tai 5 siipipyöräkammio on altis tyhjölle ja kavitoi, sulkunestettä pumpataan edelleen läpi poistokammioon. Päinvastoin joissakin konventionaalisissa rakenteissa kavitaatio pumpun sisäänottolinjassa voi johtaa nesteiden imemiseen pois tiivistysholkista, ka-vitaatioon tiivistysholkissa, ja siitä seurauksena olevaan tiivistysholkin tiivistysky-vyn huononemiseen.

10 Sulkuneste voidaan helposti pitää puhtaana (esimerkiksi suodattamalla), ja sulku-neste pakotetaan uran 45 poistoaukosta 50. Tämän vuoksi holkit 36, 38 ja pinnat 42, 43 pidetään vapaina missä tahansa kovista hiukkasista, joita voi esiintyä prosessivä-liaineessa. Prosessiväliaine on usein likaista ja se voi sisältää kovia hiukkasia tai muita haitallisia materiaaleja mutta lika suodatetaan pois, ennen kuin prosessiväli-15 aine voi työntyä uraan tai pintoihin 42,43.

Sulkuneste täyttää uran 45 ja muodostaa myös hydrodynaamisen kalvon, joka pysyy ulomman hoikin 38 sisäpinnan 42 ja sisemmän hoikin 38 ulkopinnan 43 välissä; tai ainakin pinnan 42 ja pinnan 43 välipaikkojen 43A välillä, jotka välipaikat sijaitsevat uran 45 kierroksien välissä.

: ' 20 Sulkuneste syötetään sisäänmenokammioon 49 ja vedetään uran sisäänmenoauk- ··· koon 47. Tämän seurauksena mikään osa laakeripinnasta, so. pintojen 42, 43 pyyh- • * » » käisemästä alueesta, ei ole kuivana. Itse asiassa mikään laakeripinnan osa ei ole : . . kuiva, vaikka pumppu kavitoisi (so. ei imisi mitään prosessiväliainetta).

".:. ’ Sulkuneste syötetään porttiin 56 ilmakehän paineessa tai suunnilleen ilmakehän pai- v * 25 neessa. Sulkunestettä ei tarvitse esipaineistaa tiivisteholkin ulkopuolella prosessipai- netta korkeampaan paineeseen: spiraaliuran 45 vaikutus toimii sulkunesteen paineis-tamiseksi. Itse asiassa portti 56 voi olla liitettynä syöttöputkeen, joka yksinkertai-sesti uppoaa sulkunesteen säiliöön, ja säiliössä olevan nesteen korkeustaso voi olla .* . portin korkeustason alapuolella, jolloin sulkuneste vedetään sisäänmenokammioon ’ ; 30 49 hieman ilmakehän painetta alemmassa paineessa. (Huulitiiviste 54 olisi tällöin valittava sillä perusteella, että se tukee lievää tyhjöä.) • » » « · • · ·

Kuviossa 2 esitetyn pyörivän spiraaliuran vaikutuksen rajoitus on se, että kun pro-' *1 sessiväliaineen paine tulee liian suureksi, sulkuneste ei voi ilmestyä uran 45 poisto- aukosta 40.

6 Ί13888

Niinpä, mikäli prosessiväliaineen paine on korkeampi kuin uran kehittämä paine, prosessiväliaine pyrkii työntymään välipaikkojen 43A ja pinnan 42 väliseen rajapintaan ja muodostamaan sen oman hydrodynaamisen kalvon. Tämä kalvo voi sitten hajota, tai tulla puhalletuksi pois, erityisesti, jos prosessiväliaineella on alhainen 5 viskositeetti tai voitelevuus.

Mitä pienempi vapaa väli pintojen 42, 43 välillä on, sitä korkeampi paine vaaditaan hydrodynaamisen kalvon siirtämiseksi. Sylinterimäisten (so. ei-suppenevien) pintojen 42, 43 tapauksessa ei ole käytännössä mahdollista pienentää kyseisten pintojen välistä välystä alle noin 0,1 mm tai enemmän, mikäli odotettavissa on voimakas 10 käyttö.

Tällaisen raon avulla ja käyttäen voiteluöljyä sulkunesteenä on joskus havaittu mahdolliseksi spiraaliuran ajavan nestettä poistokammioon paineissa, joiden suuruus on monta kymmentä psi:tä, esim. 80 tai 100 psi (100 psi = 690 kN/m2). Sellaiset paineet voivat olla tarpeeksi varmistamaan, että mitään prosessiväliaineen vuo-15 toa ei voi tapahtua, vaikka pumppu olisi eteenpäin siirtämättömässä tilassa (deadheaded).

Kuitenkin, kun sulkunesteellä on voiteluöljyn viskositeettia pienempi viskositeetti, on havaittu, että huomattavasti alhaisempia paineita voidaan avustaa, kun välys on niin suuri kuin 0,1 mm. Kun esimerkiksi vettä käytetään sulkunesteenä, on havaittu, 20 että painetta poistokammiossa ei voida saada nousemaan enemmän kuin 2 tai 3 psi '· '· sisäänmenokammion paineen yläpuolelle. Tämä ei ole tarpeeksi suuri suojaamaan ..! Γ prosessiväliaineen vuodolta spiraaliuraan j a laakeriraj apintaan.

« · «« · • · : Kuvion 2 rakenteessa sulkuneste, tultuaan esiin poistokammioon 52, työntyy proses- • · 1 ” V siväliaineeseen. Tämän vuoksi kuviossa 2 sulkunesteen on oltava nestetyyppiä, jota 25 voidaan sietää prosessiväliaineessa. Vaikkakin sulkunesteen määrä, joka työntyy • ’ prosessiväliaineeseen, on pieni, verrattuna pumpun avulla pumpattavan prosessiväli aineen virtausnopeuteen, monissa tapauksissa prosessiväliaine on sellaista, että ei : voida sallia voiteluöljyn, tai muun viskoosin nesteen, työntyvän prosessiväliainee- .., · seen edes mitättömän pieninä määrinä.

; 30 Monissa teollisissa pumppuasennuksissa pumpun kautta pumpattava prosessiväliai ne on vettä tai vesipohjaista nestettä. Usein voiteluöljyä (edes sen pieniä määriä) ei ; : ’: voida sietää vedessä, mutta kantopintojen välisellä välyksellä suuruudeltaan 0,1 mm

» 1 1 I

vesi sinänsä on lähes käyttökelvoton sulkunesteenä. Jotta muodostettaisiin hyödylliset paineet poistokammiossa 52, kun vesi on sulkunesteenä, tarvitaan paljon pie-35 nemmät välykset kuin 0,1 mm. Mutta sylinterimäisiä pintoja, jotka on järjestetty 7 113888 uros-naaras-laakerirakenteeksi, edes kun ne tehdään suurella tarkkuudella, ei käytännössä voida käyttää tätä pienemmillä välyksillä. Sylinterimäiset pinnat voivat olla sallittuja tapauksessa, jossa voiteluöljyn pienet määrät voidaan sietää prosessiväliai-neessa mutta tämä esiintyy vain hyvin pienessä pumppuasennuksien osuudessa. Niil-5 lä on niukasti käyttöä, kun sulkunesteenä on vesi.

Kuviossa 2 kyseinen (tasainen) staattoriholkki 38 on kiinnitetty koteloon mutta roottoriholkki 36 on vapaa liukumaan aksiaalisesti akselilla 29 (vaikkakin se on kiilattu pyörimään yhdenmukaisesti akselin kanssa). Jousi 65 pakottaa roottoriholkin kartioon.

10 Suppenevat pinnat 43, 43 on limitetty yhteen yhteensovitettuna parina siten, että niiden välinen sovite on erittäin hyvä koko kyseisten pintojen pyyhkäistyn liittymäpinnan, tai laakeripinnan, yli.

Kuviossa 2 pyörimisen aikana muodostuu hydrodynaaminen kalvo itsestään kartio-maisten pintojen välille. Hydrodynaaminen kalvo voi olla niin ohut tai paksu kuin 15 sen tarvitsee olla, kuten määrätty sulkunesteen viskositeetin, prosessipaineen, pyörimisnopeuden, uran mittojen jne. johdosta. On havaittu, että jopa silloin, kun sulku-neste on vettä, jolla on vain hyvin pieni viskositeetti ja voiteluominaisuudet, kalvo voi muodostua pintojen 42, 43 väliin ja suurehko paine voidaan kehittää poistokam-miossa 52.

: 20 Itse asiassa on havaittu, että paineet 60 psi tai korkeammat voidaan helposti saavut- ··· taa poistokammiossa, pumpun ollessa eteenpäin siirtämätön, kun sulkunesteenä on • · · · vesi. On myös havaittu, normaalin pyörimisen aikana, että hydrodynaamisella kai- : volla on sellainen kestävyys, että pitkien käyttöajanjaksojen jälkeen ei ole mitään , * V merkkejä suorasta kosketuksesta pintojen 42, 43 välillä.

» · « v · 25 Kuitenkaan suoraa kosketusta pintojen 42, 43 välillä ei voida jättää pois laskuista ja holkit on tehtävä sellaisesta materiaalista, joka mukautuu tilapäiseen kosketukseen ilman kiinnileikkautumista, rasvaamista, hiukkasten mukaantarttumista (pick-up), jne. Yksi holkki voi olla esimerkiksi valurautaa ja toinen pronssia. Tai voidaan ,* . käyttää muovisia laakerimateriaaleja, kuten PTFE.

• I · :1 * i 30 Itse asiassa jopa veden kanssa, hydrodynaamisen kalvon, joka syntyy pintojen 42,43 ; X väliseen liittymäpintaan, vaikkakin se on hyvin ohut, on kuitenkin havaittu olevan tarpeeksi luja, jotta liittymäpinta voi toimia varsinaisena liukulaakerina siipipyörän '·' akselille 29.

8 113888

Kuvio 2 esittää käsitteellisen laakerin 67, joka on sijoitettu laakerikoteloon 25 ja joka, tavanomaisessa asennuksessa, on huomattavan välimatkan siipipyörän takana. So. siipipyörä 34 on asennettu akselin pitkän ulkoneman päähän. Sellaisenaan siipi-pyörä voi olla taipuvainen ajanjaksoltaan ja amplitudiltaan kiusalliselle värähtelylle.

5 Voidaan ajatella, että holkit 36, 38 voivat toimia laakeroinnin avustajana: so. että hoikkien avulla muodostettu laakeri voi toimia avustamaan laakeria 67 vaimentamalla osan liiallisista värähtelyistä. Kuitenkin on havaittu, että laakerista 67 voidaan jopa luopua useimmissa tapauksissa. Jopa silloin, kun sulkuneste on vesi, pumpun akseli ja siipipyörä ovat riittävästi tuetut hoikkien avulla muodostetun laakerin 10 avulla.

Eräs syy tähän erinomaiseen tukeen on siinä, että laakeri on niin lähellä siipipyörää. Kuviossa 2 ei tarvitse olla mitään järjestelyä erillistä tiivisteholkin tiivistettä varten, minkä avulla laakeri olisi sijoitettava siipipyörästä vähintään tiivisteen leveyden verran: kuviossa 2 tiivisteholkin tiiviste ja laakeri ovat yksi ja sama.

15 Vaikka pumppu kavitoisi sisäänotossa, mitkään epätasapainossa olevat kuormitukset ja muut väärät värähtelyjä indusoivat tilanteet, jotka voisivat esiintyä, eivät aiheuta akselin ja siipipyörän värähtelypoikkeamia, koska laakeri on niin lähellä siipipyörää. Akseli pyörii tasaisesti ja rauhallisesti olosuhteissa, joiden voitaisiin olettaa aiheuttavan perinteisen pumpun täristävän tiivistysholkkinsa tiivisteen vuototilaan.

·’,'·· 20 Spiraaliura suppenevassa hoikissa palvelee sulkunesteen ajamiseksi pitkin uraa si- :* säänmenoaukosta poistoaukkoon. On ymmärrettävä, että sulkunesteen kulkema •: · · matka per uran kierros vaihtelee kartiokkuudesta johtuen: uran kierroksen rengaspi- : .·. tuus kartion ohuessa päässä on pienempi kuin kierroksen rengaspituus paksussa . päässä.

* « > « · : : ; 25 Tämän sallimiseksi suunnittelijan on järjestettävä, että ura tulee hieman suuremmak si poikkileikkauspinta-alaltaan kohti kartion ohutta päätä pienentyneen rengaspituu-den kompensoimiseksi. Kuvio 3 osoittaa, kuinka ura 70 voi olla leikattu hieman ; ”: syvemmäksi ohuessa päässä.

•. ’ ·: Holkit ja ura, sekä moottorin pyörimissuunta on asetettava siten, että ura ajaa sulku- ’ ': 30 nesteen kohti siipipyörää. Näin tehtäessä, kuten esitetty kuviossa 4, suunnittelija voi : ’ . järjestää holkit 72, 73 ajamaan sulkunesteen kohti kartion paksua päätä. Jälleen uran

t > I

70 tulee olla hieman suurempi pinta-alaltaan (leikattu hieman syvemmäksi) ohuimmassa päässä tasoittamaan väheneminen rengaspituudessa.

9 113888

Eräässä toisessa variaatiossa (ei esitetty) roottoriholkki voi olla ulompi holkki ja staattori sisempi holkki. Tässä tapauksessa ura tulisi sijoittaa ulkoholkin sisäpinnalle, joka on paljon vaikeampi valmistaa kuin uran sijoittaminen ulkopinnalle. Kuitenkin parhaan hydrodynaamisen vaikutuksen aikaansaamiseksi suunnittelija voi toisi-5 naan asettaa etusijalle järjestää urat (joko spiraalit tai renkaat) ulomman, staattori-holkin, kuten holkki 38 kuviossa 2, sisäpintaan.

Voi olla suotavaa suojata järjestelmä prosessiväliaineen vuotoa vastaan myös, kun moottori lakkaisi pyörimästä. Esimerkiksi kuvion 2 järjestelmä sallisi prosessiväliaineen vuotamisen takaisin spiraaliuraan, mikäli pyöriminen lakkaisi. Jotta suojattai-10 siin vuotoa vastaan, kun moottori pysähtyy, kuten esitetty kuviossa 5, huulitiiviste 74 on järjestetty poistokammion 52 ja pumppukotelon 40 sisäosan tai siipipyörä-kammion välille.

Normaalikäytön aikana poistokammiossa 52 kehitetty paine ylittää siipipyöräkam-miossa kehitetyn paineen ja huulitiiviste puhalletaan auki sallien sulkunesteen vir-15 taavan siipipyöräkammioon. Kun pyöriminen lakkaa, tällöin siipipyöräkammiossa vallitseva korkeampi paine pakottaa huulitiivisteen sulkeutumaan estäen täten siipipyöräkammiossa olevaa väliainetta työntymästä poistokammioon.

Kuvio 6 esittää vielä erään tavan, jolla komponentit voidaan tehdä. Tässä roottoriholkki 76 on muodostettu yhtenäisesti siipipyörän 78 kanssa. Ulompi, staattoriholkki 20 80, on jousikuormitettu kartioon. Voidaan huomata, että ainoastaan yksinkertainen » ) · *’ '·' tasainen halkaisija 79 on tarpeen järjestää tiivistysholkkikoteloon ilman olaketta • ii’ siipipyörän puoleisessa päässä.

: Eräänä vaihtoehtona kuviolle 6 (ei esitetty) staattoriholkki voi olla rakennettu tiivis- . tysholkkikotelon sisälle. Kuitenkin hoikkien ollessa suppenevat, ei ole suositeltavaa, y.'.' 25 että rakennetaan sekä roottoripinta siipipyörään että staattoripinta koteloon, koska » · * yhden näistä pinnoista on oltava vapaa liukumaan aksiaalisesti, mikäli kartion etu on tarkoitus realisoida.

* · : ‘ “: Kuvatuissa kokoonpanoissa, edellyttäen, että sulkunesteellä on riittävä viskositeetti . ja voitelevuus, kokoonpanon voidaan olettaa antavan erittäin luotettavan tiivistyksen * ; 30 prosessiväliaineen kaikkia olosuhteita vastaan, joiden odotetaan tulevan vastaan • · · i · käytännön asennuksessa. Kuitenkin on tärkeää huomata, että mikäli sulkunesteen : syöttö epäonnistuisi, uran sisäänmenoaukko pyörii kuivana, ja sitten koko laakeri- : ’ ‘ ’; pinta pintojen välissä voi käydä kuivana, tai tämän pinnan osat voivat käydä kuivi-

• · I

na. Mikäli tämä tapahtuu, paine poistokammiossa 52 putoaa, sallien mahdollisesti 35 prosessiväliaineen työntyvän spiraaliuraan ja jopa vuotavan ulos (vasemmalle) tii- 10 113888 vistysholkin tiivisteistä. Pintojen käydessä kuivana, tai osittain kuivana, niiden toiminnallinen elinaika alenee huomattavasti.

Tämän vuoksi suunnittelijan on huolehdittava siitä, että sisäänmenokammio 49 ei käy milloinkaan sulkunesteestä kuivana.

5 Sopivissa tapauksissa sulkuneste voidaan ottaa prosessiväliaineesta. Tämä voidaan tehdä luonnollisestikin, mikäli prosessiväliaine on voitelevaa öljyä mutta jonkin muun tyyppiset esteet ovat myös soveliaita.

Voidaan ajatella, että prosessiväliaineen ollessa voiteluöljyä, ei olisi väliä, mikäli sisäänmenokammio 49 (kuvio 2) kävisi kuivana, koska tällöin prosessiväliaine työn-10 tyisi uraan 45 poistopäästä ja voitelisi laakerirajapinnan. Kuitenkin, mikäli sisäänmenokammio kävisi kuivana, niin, vaikka prosessiväliaine on voiteluöljyä, prosessi-väliaineen ei voida olettaa saavuttavan ja kostuttavan pintojen koko pyyhkäistyä aluetta, minkä johdosta pintojen kuivakosketusta ei voida jättää pois laskuista. Varmistamalla, että sisäänmenokammio 49 pidetään täytettynä, suunnittelija varmistaa, 15 että hydrodynaaminen kalvo pidetään vahingoittumattomana ja pinnat eivät kosketa.

Kuvio 7 esittää järjestelmän varmistamaan, että sisäänmenokammio pidetään täytettynä sulkunesteellä. Tässä tapauksessa sulkuneste on johdettu prosessiväliaineesta putkijohdon 83 kautta ja lisäksi myös erillisestä syöttölähteestä 85. Syöttöä kontrolloidaan venttiilien avulla, kuten esitetty, jotka voivat olla tarpeenmukaisesti manu-20 aalisesti tai automaattisesti kontrolloituja.

• ' Sulkuneste kulkee lämpötilaohjaimen 86 ja suodattimen 87 läpi. On tärkeää, että , sulkuneste suodatetaan puhtaaksi, koska kovien hiukkasten jyväset, jotka ovat jää- : : neet ansaan kantopintojen väliin, voivat pilata hydrodynaamisen kalvon itseylläpitä- ‘ ·: · * vän ominaisuuden.

s » · » * · I * · 25 Sulkunesteen painetta sisäänmenokammiossa 49 kontrolloidaan paineensäätimen 89 ; v. avulla. Vaihtoehtoisesti voi olla järjestetty, että painetta sisäänmenokammiossa • · kontrolloidaan ottamalla sulkunestettä nesteen pinnantasosta. Pinnantason korkeus • · ’! * määrittää painekorkeuden tai paineen.

* · * * I · • · Tähän mennessä kuvatuissa rakenteissa on ollut tilanne se, että sulkunesteen • 30 voidaan sallia vuotavan prosessiväliaineeseen ja itse asiassa, että prosessiväliaine on • · · :.: : sulkunesteen lähde. Kuitenkin, vaikkakin tämä on yksinkertaisin asennus mekaani- ·*...· sesti järjestää, sen soveltuvuus ei ole niin tavallista. Enimmäkseen on tarpeen, että 11 113888 prosessiväliainetta ei laimenneta sulkunesteen johdosta, ja prosessiväliaine ei myöskään useimmiten ole sopiva käytettäväksi sulkunesteenä.

Kuvio 7 esittää myös välineet sulkunesteen kontrolloimiseksi siinä tapauksessa, että sulkuneste on pidettävä erillään prosessiväliaineesta. Kun kyseiset kaksi ainetta ovat 5 erillään, lisäainetta voidaan lisätä sulkunesteeseen, kuten halutaan, erityisesti kun sulkuneste on vesipohjainen, jotta lisätään sen viskositeetti- ja voitelevuusominai-suuksia. Sulkuneste uudelleenkierrätetään ottamalla nestettä poistokammiosta putken 82 kautta samalla kun säilytetään paine poistokammiossa halutussa arvossa säätimen 84 avulla.

10 Selätysten olevat huulitiivisteet voidaan järjestää siipipyöräkammion ja poistokam-mion välille yhden huulitiivisteen 74 asemasta (kuvio 5). Vastaavasti selätysten olevat huulitiivisteet voidaan asemoida suppenevien hoikkien toiseen päähän tiivistämään sisäänmenokammio 49 (kuvio 2) vuodoilta sekä sisäänpäin että ulospäin.

Huulitiivisteet voivat tukea ainoastaan muutaman psi:n paine-eroja. Tämän vuoksi 15 on tärkeää suojata tiivisteet suurilta paine-eroilta. Tämä tehdään paineensäätimen avulla, kuten esitetty, edullisesti automaattisesti. Painetta poistokammiossa 52 verrataan siipipyöräkammiossa 49 olevan paineen kanssa ja poistopainetta säädetään siten, että paine poistokammiossa on muutaman psi:n suurempi kuin paine siipipyöräkammiossa. Sitten, mikäli tiiviste pettäisi, prosessiväliaine ei voi vuotaa tiivistys-20 hoikkiin. Siinä tapauksessa, että prosessiväliaineen vuotaminen sulkunesteeseen on t · '· ]· vähemmän tärkeää kuin sulkunesteen vuotaminen prosessiväliaineeseen, paine-ero * I · ·..·* voidaan järjestää päinvastaisesta, so. paine poistokammiossa 94 pidetään sitten » • '· muutaman psi:n alempana kuin paine siipipyöräkammiossa 92. Kuvion 7 piirissä I kyseistä kahta painetta voidaan (automaattisesti) verrata, ja erolaskelmaa voidaan : : 25 käyttää säätämään, kohdassa 84, painetta poistokammiossa.

i I · i r · » * · ‘ Paine poistokammiossa kehitetään spiraaliuran vaikutuksen avulla (tässä ei ole mitään ulkopuolista painelähdettä) ja luonnollisestikin suunnittelijan tulee huolehtia ' · · ·’ siitä, että spiraaliuran paineenkehityskyky on riittävä - kun tiedetään sulkunesteen viskositeetti, pyörimisnopeus ja loput parametreista. Mikäli spiraaliura kykenee 30 ainoastaan toimittamaan esimerkiksi 60 psi, tällöin, mikäli prosessipaine saattaa ...,j nousta arvoon 100 psi (esimerkiksi kärkipään etenemisen ollessa estyneenä (dead heading)), tiiviste 90 pettää.

I · I I · t • * · t

Vastaavasti huulitiivisteitä 49 ei tule altistaa enemmän kuin muutamalle psi:lle, ja jälleen paineensäädin 69 kontrolloi sisäänmenokammion painetta. (Kuten mainittu 12 113888 aiemmin, paine sisäänmenokammiossa voi vaihtoehtoisesti olla kontrolloituna ottamalla sulkunestettä kontrolloidusta nestekorkeuden tasosta.)

Kun nämä ennakkotoimet suoritetaan, sulkuneste kierrätetään pitkin piiriä, joka on täysin erillään prosessiväliaineesta. Erotettu sulkuneste suodatetaan ja sen lämpöti-5 laa ja muita ominaisuuksia kontrolloidaan.

Voidaan huomata, että sulkuneste, joka on johdettu putken 82 kautta ja joka kierrätetään piirin ympäri on koko nestemäärä, joka kulkee spiraaliuran läpi. Aiemmissa toteutuksissa, joissa (ulkopuolisesta paineistettu) sulkuneste on erikseen kierrätetty, kierrätys on ollut ohivirtauspohjalla. Kuviossa 9 koko se sulkuneste, joka kulkee 10 pitkin spiraaliuraa, kulkee putkiin 82 ja uudelleenkierrätetään.

Kuten mainittu, elastomeeriset huulitiivisteet voivat tukea ainoastaan muutamaa psi:tä ja kun tämä ei ole tarpeeksi hyvä tai kun huulitiivisteet eivät ole soveliaita muista syistä, ne voidaan korvata mekaanisilla tiivisteillä.

Kuvio 8 esittää erään esimerkin tiivistysholkista, joka on varustettu kahdella mekaa-15 nisella tiivisteellä 105, 107. Tiivisteet on sijoitettu kumpaankin päähän kartiomais-ten hoikkien 108, 109 yhteensovitettua paria, spiraaliuran ollessa muodostettuna sisemmän, roottoriholkin 109 ulkopintaan. Sisempi holkki 109 on kiilattu kohdassa 120 pyörimään akselin 123 kanssa ja se voi liukua pitkin akselia. Sisäänmeno- ja poistokammiot 125, 127 on muodostettu komponenttien järjestelyjen avulla, ja : /20 putket 128, 129 kuljettavat sulkunesteen kammioiden läpi ja spiraaliuran läpi.

’" *. Ymmärretään, että holkit ja tiivisteet, kuten esitetty kuviossa 8, käsittävät patruunan, joka voidaan tehdä sopivana alikokoonpanona, joka on sovelias asennettavaksi, « « · : ; : integroituna yksikkönä, tiivistysholkkikoteloon 130.

» * ·

Kuvio 9 esittää erään toisen järjestelmän, joka käyttää mekaanisia tiivisteitä. Tässä 25 tapauksessa hoikkien kartiomainen liityntäpinta on suunnattu toisella tavalla: ylimääräistä tilaa sisäpuolella, joka on nyt sisemmän hoikin 132 paksu pää (so.

I · '..! # oikean käden puoleinen pää kuviossa 9) käytetään majoittamaan yhden mekaanisista • » **, tiivisteistä 134. Tämä sallii kyseisen tiivisteen ja hoikkien yhteisen kokonaispituu- • · ; ,* · den pitämisen minimissä. Sikäli kuin hoikkien pari merkitsee liukulaakeria pyöriväl- *: *1: 30 le akselille 135, on tärkeää, että akselin ja siipipyörän ulkonema laakerin yli on niin : !·. pieni kuin mahdollista. Tiivisteen 134 sijoittaminen hoikin 132 sisäpuolelle avustaa » * » tässä. Ei ole niin tärkeää, että toinen mekaaninen tiiviste 136 on lyhyt aksiaalisessa ’' * * * suunnassa.

13 113888

Kuten kuviossa 9 on esitetty, toinen kammio 137 voi olla järjestettynä sisäänmeno-kammion 147 ulkopuolelle. Sulkunestettä käytetään voitelemaan laakereita 138 laakerikotelossa. Usein tämä ei kuitenkaan ole soveliasta ja kuvion 10 järjestely on etusijalle asetettu.

5 Tiiviste 139 on asennettu käyttöholkille 140, joka on kiristetty akselille 135 kiristys-ruuvien 141 avulla. Käyttöholkin 140 oikean käden puoleinen pää on varustettu käyttöhampailla 142, jotka tarttuvat vastaaviin käyttöloviin sisäpuolisessa hoikissa 143.

Kartiomaisten hoikkien yhteensovitettu pari ja tiiviste 134 muodostavat ensimmäi-10 sen patruuna-alikokoonpanon, joka on sovelias asennusta varten koteloon 144; käyt-töholkki 140 ja tiiviste 139 muodostavat toisen patruuna-alikokoonpanon, joka on tukittu akseliin 135 ja kannen 145 avulla pukattu koteloon 144.

Jälleen kuvio 7 esittää piirin sulkunesteen syöttämiseksi sisäänmenokammioon 147 (kuvio 9) ja sulkunesteen talteenottamisen poistokammiosta 149. Kuten esitetty, 15 tämä piiri on passiivinen, so. siinä ei ole mitään energian sisäänsyöttöä (lukuunottamatta sitä, että voidaan järjestää mahdollisuudet nesteen jäähdyttämiselle/kuumen-tamiselle). Voi olla järjestetty siten, että prosessiväliaineen painetta tarkkaillaan ja verrataan poistokammiossa olevan paineen kanssa, jotta varmistetaan, että tiivistys-osa 34 ei altistu väärälle paine-erolle.

; : 20 Voidaan huomata, että sulkunesteen kierrätys hoikkien välillä ja sisäänmeno- ja poistokammion läpi toimii myös mekaanisten laakereiden huuhtomiseksi mistä ; tahansa liasta ja jätteistä, jotka voivat muodostua kammioihin. Tavanomaiset me kaaniset tiivisteet on usein varustettu huuhtelu- ja kuivatusvalmiuksilla jätteiden puhdistamiseksi: sellaiset valmiudet ovat automaattisesti läsnä esillä olevassa ta- » 25 pauksessa ilman tarvetta energian syöttämiseen, ja käytännöllisesti katsoen ilman mitään tarvetta.

:***: Voidaan huomata, että sisempi holkki 132; 143 (kuvio 9; kuvio 10) on vapaa liuku- maan aksiaalisesti akselilla 135, ja että jousi 150 (kuvio 10) pakottaa sisemmän hoi- • * « . kin vasemmalle, so. entistä syvemmälle kartioon. Kuitenkin jousen 150 ominaispiir- *· ; 30 teet on valittu pääasiallisesti mekaanisen tiivisteen 134 vaatimuksien perusteella.

’ ‘ Voidaan ajatella, että voimaa, jolla kartiomaisia holkkeja työnnetään yhteen, tarvit- i see kontrolloida tiukasti tiukkojen rajojen välillä. Kuitenkaan näin ei ole asianlaita.

Hydrodynaaminen kalvo, joka muodostuu kartiomaisten pintojen välille, on erittäin • · · lujatekoinen. Kun kalvo on syntynyt pintojen väliin, pintoja yhteenpakottavan voi-35 man lisäyksellä on vähäinen vaikutus saamaan pinnat tosiasiallisesti liikkumaan toi- I 113888 14 siaan kohti, samalla kun voima, joka tarvitaan fyysisesti puhkaisemaan kalvon ja sulkemaan pinnat yhteen kosketuksissa olevaan kontaktiin, on huomattava. Täten kalvon täyttämä rako kartiomaisten pintojen välissä on itseasettuva ja itsepidättävä suuressa määrässä, vaikkakin voima, joka työntää pintoja yhteen, voi vaihdella, tai 5 voi olla asetettu mekaanisten tiivisteiden vaatimuksien avulla.

Aksiaalisesti siirrettävä holkki 132 on altis paineelle poistokammiossa 149, joka, kuten jousi 150, toimii myös hoikin 132 pakottamiseksi syvemmälle kartioon.

On mainittu, että hoikkien pari muodostettuna spiraaliuralla toimii liukulaakerina siipipyöräakselia varten. Tavanomaisten tiivistysholkkityyppisten pumppujen ta-10 pauksessa, kun akselilaakerien (sijoitettuna laakerikoteloon 25) vaatimuksia määritettiin, yksi avaintekijöistä laskelmissa oli sen ulottuman pituus, jonka siipipyörä ulottuu laakerin yli.

Tämä ulottuma määritti värähtelyjen ajanjakson ja amplitudin, jotka voitiin kohdata, ja jotka laakerin oli hillittävä. Esillä olevassa tapauksessa tämä ulkonema on 15 kuitenkin käytännöllisesti katsoen nolla (vähemmän kuin akselin halkaisija). Tämän vuoksi, kun akselilaakeri muodostetaan hoikkien avulla, jotka on sijoitettu hyvin lähelle siipipyörää, laakerin kuormitus on merkittävästi vähempi kuin kuormitus, joka normaalisti kohdataan pumppulaakereissa, joiden on huolehdittava ulkonema-akseleista.

20 Täten kyseinen uusi rakenne ei pelkästään eliminoi laakerikotelon (kuten 25) tar-: · vettä, yhdessä sen voitelu- jne. tarpeen kanssa, vaan lisäksi uusi rakenne asettaa • huomattavasti vähemmän kuormitus- ja käyttövaatimuksia itse laakerille.

» · ; : Olettaen, että tavanomaisissa rakenteissa siipipyörää lähinnä oleva laakeri voi tyy- '·:·* pillisesti olla 15 cm tai 20 cm poispäin siipipyörästä, ei ole vaikeaa esillä olevan : 25 rakenteen avulla aikaansaada huomattava parannus. Suunnittelijan tulee sijoittaa laakerin liitäntäpinnat aksiaalisesti pitkin akselia, edullisesti korkeintaan noin yhden : ’ ’: akselin läpimitan sisälle siipipyörästä.

» ·

Luonnollisestikin suunnittelijan tulee huolehtia siitä, että varaudutaan tukemaan - Ί aksiaalisia työntövoimia pumpun akselilla, ja usein on sopivaa järjestää tukilaakeri ‘30 pumppukotelon ulkopuolelle ja pumppukotelon ja kytkimen (kuten 30) välille tätä : ' *. tarkoitusta varten. (Kytkimet eivät tavallisesti voi siirtää aksiaalivoimia.) :: Kuvio 11 esittää erään järjestelyn, jossa ei pelkästään laakerikoteloa 25 ole eliminoi tu vaan myös kytkin 30 moottoriakselin ja pumppuakselin välillä. Akseli 152 toimii 15 113888 sekä sähkömoottorin 154 ankkurina että pumpun siipipyörän 156 käyttöakselina. Pumpun kotelo ja moottorin kotelo voivat olla pultatut yhteen yhdeksi yksiköksi, tarkasti koneistettujen putkimuhvin 158 toimiessa kohdistuksen varmistamiseksi. Koska tässä ei ole mitään kytkintä, aksiaaliset työntövoimat akselilla voidaan tukea 5 tukilaakerin 160 avulla itse moottorikotelossa.

Kuvio 12 esittää kartiomaisten hoikkien yhteensovitetun parin järjestettynä tiivisty s/laakerirakentee na, missä ei ole mitään läpimenevää akselia. Roottori 163 on muodostettu nysänä.

Ulompi holkki 164 on kiilattu kohdassa 165 stationääriseen koteloon 167. Ulompi 10 holkki voi uida aksiaalisesti (pystysuuntaisesti) kotelon sisäpuolella ja sitä painetaan ylöspäin jousilla 167.

Roottoriholkin 163 kartiomainen pinta on varustettu spiraaliuralla 169. Spiraaliuran vaikutuksen avulla, kun hoikkia 163 pyöritetään, sisäänmenokammioon 170 syötetty sulkuneste pakotetaan alas poistokammioon 172 ja hydrodynaaminen voitelukalvo 15 muodostetaan kartiopintojen välille.

Sisäänmenokammion 170 yläpää on tiivistetty tiivistysliitäntäpinnan 174 avulla roottori- ja staattoriholkkien välissä. Tässä tiivistysliitäntäpinnassa on hyvin vähän painetta, koska neste sisäänmenokammiossa 170 vedetään spiraaliuran 169 sisään-menoaukkoon.

! 1 , i] 20 Kuvio 13 esittää kuvatuissa rakenteissa käytettyä tyyppiä olevan roottoriholkin 174.

'. Hoikkien testeissä havaittiin seuraavat suorituskyvyt.

> « ; | Uroskartio Holkki nro 1 (pyörii sileässä naarasholkissa): ! i # - kartiokulma 20 astetta; - halkaisija x 47,6 mm; 25 - halkaisija y 31,8 mm; ; · ‘ - pituus z = 44,4 mm; •. .' - spiraaliura = yksinkertainen, leikkaus 2,03 mm leveä x 0,20 mm syvä; :; - uran nousu = 6,35 mm kierrosten välillä; * · ....: - välipaikan leveys kierrosten välissä = 4,32 mm » I » I · • »

Testi 1: 16 113888 - neste = vesi 18 °C:ssa (viskositeetti =1,15 senttistokea) - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 70 psi, 5 virtausnopeus = 2,2 1/h

Testi 2: - neste = vesi 18 °C:ssa - pyörimisnopeus = 3500 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 100 psi, 10 virtausnopeus = 4,5 1/h

Testi 3: - neste = vesi 18 °C:ssa - pyörimisnopeus = 1100 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 40 psi, virtausnopeus = 1,5 1/h 15 Testi 4: - neste = SÄE 30 min. öljy 18 °C:ssa, viskositeetti 50 sentistokea - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 300 psi, ·;· virtausnopeus = 3,0 1/h , . * 20 Holkki nro 2 (sama kuin holkki nro 1, paitsi pituus z pienennetty 38 mm:iin koneis- - * « : · · : tamalla ohut pää pois) (pyörii sileässä naarasholkissa).

Testi 5: - neste = vesi 18 °C:ssa

• t I

·* ·* - pyörimisnopeus = 1750 rpm; *...: 25 Tulos: kehitetty paine = 60 psi, j * * · virtausnopeus =1,5 1/h # »

Holkki nro 3 (sama kuin holkki nro 1, paitsi pituus z pienennetty 31,6 mm:iin ko-·*·· ' neistamalla ohut pää pois) (pyörii sileässä naarasholkissa).

C’: 30

Testi 6: 17 113888 - neste = vesi 18 °C:ssa - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 50 psi, 5 virtausnopeus = 1,5 1/h

Holkki nro 4 (kuten holkki nro 1, paitsi kaksi uraa leikattuna, kunkin nousu 12,7 mm, välipaikan leveys kierrosten välissä = 4,32 mm) (pyörii sileässä naarashol-kissa):

Testi 7: 10 - neste = vesi 18 °C:ssa - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 32 psi, virtausnopeus = 5,4 1/h

Testi 8; 15 - neste = vesi 93 °C:ssa (viskositeetti 1,13 senttistokea) - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 64 psi, : Holkki nro 5 (kuten holkki nro 1, yksi ura, paitsi uran syvyys kasvatettu 0,25 mm i * syväksi) (pyörii sileässä naarasholkissa): 20 Testi 9: : : - neste = vesi 18 °C:ssa : *': - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 60 psi, virtausnopeus = 3,0 1/h 25 Holkki nro 6 (kuten holkki nro 1, yksi ura, paitsi uran syvyys kasvatettu 0,30 mm • ; syväksi) (pyörii sileässä naarasholkissa):

Testi 10: 18 113888 - neste = vesi 18 °C:ssa - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 45 psi, 5 virtausnopeus = 4,5 1/h

Holkki nro 7 (kuten holkki nro 1, yksi ura, paitsi uran syvyys kasvatettu 0,35 mm syväksi) (pyörii sileässä naarasholkissa):

Testi 11: - neste = vesi 18 °C:ssa 10 - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 20 psi, virtausnopeus = 6,7 1/h

Testi 11: - neste = melassi 18 °C:ssa 15 - pyörimisnopeus = 1750 rpm;

Tulos: kehitetty paine = 500+> psi.

Testit 1, 2, 3 esittävät sen laajuuden, jonka lisääntynyt pyörimisnopeus antaa sekä : suurempana paineena että suurempana virtauksena spiraaliurasta.

Testi 4 verrattuna testin 1 kanssa esittää paljon suuremman käytettävissä olevan 20 paineen, kun öljyä käytetään nesteenä veden asemasta.

: : Testit 5, 6 verrattuna testin 1 kanssa: kukin 6,4 mm vähentäminen pituudessa •'; osoittaa 10 psi putoamisen käyttökelpoisessa paineessa.

Testi 7 verrattuna testin 1 kanssa puolitetaan ja virtausnopeus kaksinkertaistetaan, ; ’ kun käytetään kahta uraa, verrattuna yhteen uraan.

» . 25 Testi 8 osoittaa, että kun vesi on lähes kiehuvaa, painekyvyssä tapahtuu karkeasti ; 8 % putoaminen.

: Testit 9, 10, 11 osoittavat paineen putoamisen, kun spiraaliura leikataan syvem- . ‘ mäksi. Kun neste on vettä, uran syvyys enemmän kuin noin 0,50 mm kehittää tuskin lainkaan painetta.

19 113888

Testi 12 osoittaa, että kun neste on melassia, uran syvyys 0,50 mm tuotti yli 500 psi. Melassin yhteydessä kuitenkin tehtiin vähäinen vaikutus melassiin, kun urat olivat alle 0,3 mm syviä.

Testit myös esittivät, että viskoosit nesteet, kuten öljy, olivat paljon sietokykyisem-5 piä muutoksille nopeudessa, uran syvyydessä jne. kuin vesi. Kuitenkin on selvää, että uralla, kuten kuvattu, on suuri suorituskyky paineen ja tilavuusvirtauksen tuottamisessa jopa silloin, kun neste on vettä.

Useimmissa tapauksissa vaatimuksena on, kun muodostetaan paine sulkunesteeseen tiivistysholkissa, että saavutetaan korkea paine. Itse asiassa usein vaatimuksena on, j 10 että sulkuneste on korkeammassa paineessa kuin prosessin väliaine.

Teoreettisesti ei olisi tarvetta suurelle tilavuusvirtausnopeudelle niin kauan kuin painetta kehitetään. Itse asiassa voidaan sanoa, että korkea virtausnopeus olisi haitallista, erityisesti mikäli virtaus vuotaa läpi prosessiväliaineeseen.

Kuitenkin on tärkeää, kun muodostetaan painetta sulkunesteeseen tiivistysholkissa, 15 että välineet paineen muodostamiseksi ovat tarpeeksi vankat sallimaan tämän paineen muodostamisen, vaikkakin sulkuneste kierrätetään voimakkaasti tiivistysholkin läpi, ja vaikkakin tiivistysholkin tiivisteet voivat vuotaa.

Tässä yhteydessä voidaan tarkastella pyrkimyksiä paineen luomiselle käyttämällä , : kierremerkintöjä, kuten esitetty US-patentissa 4 290 611. Näillä kierremerkinnöillä ,; ] 20 voi olla potentiaalia paineen kehittämiseksi, mutta ainoastaan, mikäli virtaus on nol- lassa tai pelkän häivähdyksen tasolla. Paine muodostetaan ainoastaan, kun mitään • · , . vuotoa ei ole. Se mitä voi tapahtua, kun mitattavissa oleva vuodon määrä alkaa • · * : esiintyä tiivisteessä, mistä tahansa syystä, on, että paineenkehityskyky romahtaa, ja • · · ’··'·’ tiiviste avautuu välittömästi ja sallii runsaan vuodon.

· * 25 Tätä ei haluta. Mekanismin paineen kehittämiseksi tulee olla joustava ja tarpeeksi vankka ylläpitämään sulkunesteen paineen, vaikka tiivisteet voivat vuotaa. On vain niukasti järkevää käyttöä, mikäli prosessiväliaine voi purskahtaa suoraan läpi tiivis-i ‘ tysholkkiin niin pian kuin vähäinen vuoto alkaa kehittyä tiivisteessä prosessiväli- *.' · i aineen ja tiivistysholkin välillä.

30 Kuvatuissa rakenteissa tämä toivottu joustava paineenkehityksen vahvuuden määrä : ·! · voidaan saavuttaa. Edellyttäen, että uran koon jne. parametrit on oikein räätälöity •... · pyörimisnopeuteen ja sulkunesteen viskositeettiin nähden sulkuneste tunkeutuu ulos heltymättömästi ja jatkuvatoimisesti spiraaliuran poistoaukosta.

20 113888

Useimmissa keskipakopumppujen asennuksien tapauksissa on tarpeeksi yksinkertaista suunnittelijan varmistaa, että tarpeeksi painetta on käytettävissä spiraaliurasta ylittämään mikä tahansa paine, joka voi esiintyä prosessiväliaineessa ja tekemään näin myös silloin, kun spiraaliura tuottaa virtausnopeuksia, jotka ovat suuruudeltaan 5 muutamia litroja per tunti.

On havaittu, että tämä suorituskyvyn taso voidaan saavuttaa, vaikka sulkunesteenä i on vesi.

j j i Suunnittelijan tulee tehdä spiraaliura oikeisiin mittoihin saavuttamaan haluttu paine ja virtaus.

10 Uraa ei tulee leikata syvemmäksi kuin noin 0,4 mm, olettaen, että sen leveys on suunnilleen 2 mm. Yleisesti spiraaliuran tai urien kokonais- tai yhdistelmäpoikki- <"y leikkauspinta-alan ei tule olla enempää kuin noin 1 mm , ja edullisesti sen ei tule olla enempää kuin noin 0,5 mm .

Ura ei saa olla liian pieni. Pieni ura saattaisi yhä kyetä tuottamaan paineen mutta se 15 ei olisi kykenevä toimittamaan riittävää tilavuus virtausnopeutta tässä paineessa. Uran poikkileikkauspinta-ala noin 0,3 mm2 on minimi, jonka alapuolella sulkunes-teen virtausnopeus olisi riittämätön useimmissa tapauksissa.

Tämä pätee vedelle: ura voi olla noin kaksinkertainen pinta-alaltaan, kun nesteenä ; on öljy.

; 20 Voidaan huomata, että spiraaliura, kuten kuvattu, voi tuottaa sekä korkean paineen • että samanaikaisesti muodostaa hyvän virtausnopeuden tässä paineessa. Tätä ei ole • aiemmin saavutettu pumpun tiivistysholkkitilanteessa.

•

Uran yhden kierroksen tilavuus on tyypillisesti noin 0,06 ml: voidaan laskea, että kun neste virtaa uran poistoaukosta nopeudella 3 1/h (kuten tyypillisesti tapahtuu) , , 25 tämä vastaa noin 0,03 ml nesteen syöttöä per pyörähdys, tai noin puolet uran yhden • ; * kierroksen tilavuudesta per pyörähdys.

, · ’ ; Uran kokonaispituus sisäänmenoaukon ja poistoaukon välillä on tyypillisesti vähin- ! tään 50 cm tai 70 cm. 30 cm voidaan pitää miniminä. Mikäli uran kokonaispituus on . ’ liian lyhyt, painetta ei voi kehittää.

• t · 30 Avaintekijä keksinnön käytössä on hydrodynaamisen kalvon muodostamisessa pin- • · tojen välille. Käyntivälyksen tai raon pintojen välitä tulee olla tarpeeksi pieni, ja välipaikkojen spiraaliuran viereisten kierroksien välillä tulee olla tarpeeksi leveitä, 21 113888 jotta varmistetaan se, että kalvo on lujatekoinen ja luotettava. Välipaikan leveys 4 mm kierroksien välillä on osoittautunut tyydyttäväksi. 2 mm voidaan pitää miniminä.

Kuten kuvattu tässä, kun pinnat ovat kartiomaisia, ja yksi kartiopinnoista on muo-5 dostettu hoikille, joka liikkuu aksiaalisesti, suunnittelija voi lähteä siitä, että pinnasta pintaan oleva rako, joka määrittää kalvon paksuuden, voi olla hyvin pieni, j Mitä pienempi rako on ja mitä leveämpi välipaikka, sitä suurempi paine-ero, joka voidaan tukea uran kierroksien välillä.

Mitä pidempi spiraaliura on, sitä suurempi on lopullinen paine, joka voidaan saavutit) taa. Voidaan myös huomata, että pidempi ura on, sitä enemmän ura vastustaa takai-sinvuotoa ja sitä suurempi ura voi olla poikkileikkauspinta-alaltaan, tinkimättä paineesta poistoaukossa, ja siten sitä enemmän tilavuutta voidaan siirtää pitkin uraa.

Havaitaan, että tyypillisen tiivistysholkin asennuksen mittaverhokäyrä on sellainen, että spiraaliuran koko, joka voidaan helposti sovittaa siihen, voi tuottaa enemmän 15 kuin riittävän paineen ja tilavuusvirtausnopeuden yhdistelmän uran läpi.

Spiraaliuran rakenne merkitsee sitä, että vaikka mekaaniset tiivisteet pettäisivät, ja vaikka moottori lakkaisi pyörimästä, väliaine voi virrata ainoastaan uran läpi hyvin alhaisella virtausnopeudella. Ura voi olla 1 mm pinta-alaltaan ja 50 cm pitkä, jonka läpi vuoto on vääjäämättä hidasta.

’ 20 Kuten mainittu, toisinaan suunnittelijan on järjestettävä, että mitään prosessiväliai- . neen virtausta ei voi tapahtua, vaikka mekaaninen tiiviste poistokammion ja siipi- pyöräkammion välillä pettäisi (olettaen, että moottori jatkaa käymistään) olevan * * • · paineen olevan säädeltävissä paineeseen, joka on hieman suurempi kuin siipipyörä- : · ’ kammiossa oleva paine. Paineensäätimet on järjestetty tiivistysholkkikotelon uiko- ν' · 25 puolelle ja kytketty kammioihin putkien avulla, kuten kuvattu.

; v. Edullisesti suunnittelijan tulee huolehtia poistokammiossa olevan paineen automaat- |. · ’ t tisesta säätämisestä arvoon, joka on juuri korkeampi kuin prosessiväliaineen paine

I I

siipipyöräkammiossa. Insinööri varmistaa tämän avulla, mikäli tiiviste vuotaisi, että • · ·.' : sulkuneste virtaa poistokammiosta siipipyöräkammioon sen sijaan, että prosessiväli- ! 30 aine virtaisi siipipyöräkammiosta poistokammioon. Niin kauan kuin paine poisto- : , ·, kammiossa pidetään korkeampana kuin prosessinesteen paine, prosessineste ei voi

I I

vuotaa poistokammioon ja siten ulkopuolelle.

22 113888

Insinööri voi vaihtoehtoisesti päättää, että poistokammion paine, mikäli tämä on tarkoituksenmukaisempaa. Päänäkökohta paineiden asettamisessa on se, että poisto-kammiossa oleva paine tulee asettaa arvoon, joka ei eroa kovin paljon, riippumatta siitä, onko se korkeampi tai alempi, siipipyöräkammion paineesta.

5 Vastaavasti suunnittelija voi järjestää, että paine-ero pidetään samoin pienenä mekaanisen tiivisteen poikki sisäänmenokammion ja ulkopuolen välillä. Prosessiväli-aineen ja ilmakehän välisen kokonaispaine-eron dynaaminen kuormitus otetaan sitten spiraaliuralla, joka kulkee sisäänmenokammion ja poistokammion välillä. So. spiraaliuraa käytetään pitämään paine-erot tiivisteiden välillä minimissä. Mitä 10 pienempi paine-ero mekaanisen hankaustyyppisen tiivisteen poikki on, sitä pidempi kyseisen tiivisteen odotettu käyttöikä on.

Insinööri voi säätää poistokammiossa olevan paineen tasoa, joka on juuri prosessi-paineen alapuolella tai juuri sen yläpuolella. Vaikka prosessi väliaineen paine voi olla sitten korkea, ero mekaanisessa tiivisteessä on alhainen. Tämä on luonnolli-15 sestikin hyvä mekaanista tiivistystä varten mutta myös se seikka, että paine poisto-kammiossa on korkea, merkitsee sitä, että rajapintapaine kartiopintojen välillä on myös korkea, mikä on hyvä pinnoille, jotka toimivat laakerirajapintana.

Kun prosessiväliaineen paine on korkea, so. enemmän kuin muutama psi, vaikkakin eropaine tiivisteessä voi olla alhainen, järkevä insinööri asettaa etusijalle, että pro-20 sessikammioon liittyvän tiivisteen tulee olla mekaanista tyyppiä eikä elastomeeristä » • huulityyppiä. Toisaalta tiiviste sisäänmenokammion ja ulkopuolisen ympäristön ... ’ välillä voi usein olla turvallisesti järjestetty elastomeerisenä huulityyppinä. Mekaa- •' : niset tiivisteet ovat yleisesti kalliimpia kuin elastomeeriset huulitiivisteet.

rt» i i t , ' · * Sisäänmenoaukkoon ei käy kuivana. Kuitenkaan tämä ei ole liian vaativa edellytys ::: 25 normaalissa teollisuuspumppuympäristössä. Lisäksi sulkunesteen syöttöpuolen ei * tarvitse olla paineistettu, koska spiraaliura vetää sulkunesteen sisäänsä (lievästä) tyhjöstä (negatiivinen painekorkeus), mikäli tarpeen.

Sulkuneste on pidettävä puhtaana. Mikäli likaa esiintyisi kartiopintojen välissä, se .* . voisi vaikuttaa hydrodynaamisen kalvon kykyyn ylläpitää oikea rako pintojen välil- • ; 30 lä. Kuitenkin on korostettava, että testeissä spiraaliura kartiopinnoissa itse asiassa » I 1 . ( toimi itse kovien ainesten hiukkasten puhdistamiseksi pinnoista.

> > » !!! / Voidaan arvella, että syy tähän itsepuhdistuskykyyn on siinä, että likahiukkaset pyr kivät kokoontumaan yhteen, ei hydrodynaamisen kalvon sisäpuolelle vaan pikemminkin spiraaliuraan. Pitkin uraa liikkuvan nesteen nopeus pyrkii sitten huuhtomaan 23 113888 lian uran poistopäähän. Spiraaliuran kierroksien välillä olevat välipaikat ovat tarpeeksi kapeita, jotta kalvoissa oleva neste, välipaikoissa, kykenee huuhtoutumaan uriin. Välipaikkojen ei tule olla enempää kuin noin 8 mm leveitä tältä näkökannalta.

Niiden materiaalien valinta, joista roottori- ja staattoriholkit tehdään, on tärkeää. 5 Tämä pitää paikkansa, vaikkakin, kun hydrodynaaminen kalvo on muodostettu, ei teoreettisesti ole mitään kosketusta pintojen välillä, koska tilapäinen kosketuskon-takti on vääjäämätön.

Komponentin, jossa on pinta, johon spiraaliura on leikattu, tulee olla kovempaa materiaalia kuin komponentin, johon on muodostettu tasainen pinta. Tällöin, mikäli 10 mitään kulumista tapahtuisi, kyseinen tasainen pinta kuluisi jättäen uran koskemattomaksi. Itse asiassa vähäinen kuluminen on eduksi, sikäli kun se tuottaa pintojen kiillotuksen, ja tehostaa niiden sovituksen läheisyyttä.

Soveliaita yhdistelmiä ovat sellaiset, että uritettu, urospuolinen roottori on ruostumatonta terästä, joka on pinnoitettu noin 0,1 mm kovalla kromilla, tai keraamisella 15 laakerimateriaalilla. (Ruostumaton teräs ilman pinnoitetta ei ole sovelias, koska se pyrkii tahraamaan.) Tasainen, naaraspuolinen staattori voi olla hiiltä (grafiittia), PTFE, tai yhtä (monista) komposiittimateriaaleista, jotka on kehitetty pidennettyä käyttöä varten kosketuksessa kovan metallin kanssa.

Suunnittelijan on järjestettävä jotkin välineet pakottamaan kartiopinnat yhteen.

• 20 Tämä voi olla mekaanisen jousen muodossa, tai voidaan tehdä järjestelyt siten, että : * sulkunesteen paine, tai prosessiväliaineen paine vaikuttaa aksiaalisesti siirrettävään • hoikkiin sillä tavalla, että pinnat pakotetaan yhteen. (Mikäli mitään aksiaalista pidä-tintä ei järjestettäisi, pinnat liikkuisivat vain erilleen ja hydrodynaaminen kalvo ei . . ·. voisi kehittyä.) v : 25 Arvioitaessa, kuinka tämä on tehtävä, suunnittelijan tulee ottaa huomioon se, mikä on kaikkein tärkeintä: sulkunesteen vuotaminen prosessiväliaineeseen vai prosessi-ί väliaineen vuotaminen sulkunesteeseen. Kun pumpataan esimerkiksi juotavaa nes- : ‘ : tettä, on tärkeää, että juotava neste on vapaa sulkunesteen jäännöksistä, mutta juota- . va neste ei ole myrkyllistä ja siten ei merkitse niin paljon, mikäli vähän juotavaa * ; 30 nestettä vuotaa ulos tiivistysholkin läpi. Eräässä toisessa tapauksessa, prosessi- väliaine voi olla myrkyllistä nestettä, tai sellaista, joka on karsinogeenista vähäisin \ [ : määrinä, ja tässä tapauksessa myrkyllisen nesteen laimeneminen sulkunesteen joh- dosta on etusijalle asetettua verrattuna myrkyllisen nesteen vuotamiseen tiivistys-hoikkiin ja sen läpi.

24 113888

Suunnittelija voi järjestää, että prosessiväliaineen paine on päätekijä pakottamaan kartiopinnat yhteen, tai sulkunesteen paine. Tai komponentit voi olla järjestetty siten, että siirrettävä holkki on neutraali jommalle kummalle tai molemmille paineille ja sen aksiaalinen voima määrätään mekaanisen jousen avulla. Tai jokin sovelias 5 paineenkohdistuksen ja mekaanisten jousien yhdistelmä voidaan järjestää.

Sulkunesteen paineen lisääntyessä hydrodynaaminen kalvo lisää pyrkimystään ajaa kartiopinnat erilleen. Tämän vuoksi on yleisesti etusijalle asetettua, että aksiaalisesti siirrettävä holkki pakotetaan voimakkaammin kartioon, kun prosessipaine lisääntyy.

Mikäli liikkuvan hoikin poispäin siirtymiselle olisi liian vähäinen vastus, paine ei 10 voisi kehittyä oikein. Tämän vuoksi suunnittelijan on huolehdittava siitä, että liikkuvaan hoikkiin vaikuttavat aksiaalivoimat ovat tarpeeksi suuria pitämään kartiopinnat yhdessä sallimaan halutun paineen saavuttaminen.

Ei ole kovin suurta merkitystä, mikäli kartiopinnat puristetaan yhteen tiukemmin kuin välttämätöntä, koska hydrodynaaminen kalvo on hyvin vahva. Toisaalta holk-15 keja ei tule painaa yhteen niin kovaa, että kalvo itse asiassa hajoaa ja sallii kartio-pintojen koskettavan mekaanisesti. Vaikka kyseiset pinnat voisivat, sellaisessa tapauksessa, kestää pyörimisen yhdessä, testit osoittavat, että pakotettu kosketus pintojen välillä aiheuttaa paineen putoamisen poistokammiossa.

Kartiokulman ei tule olla liian suuri eikä liian pieni. Mitä jyrkempi kulma on, sitä » > 20 suurempi voima tarvitaan pitämään kartiopinnat yhdessä, jotta sallitaan paineen ; · kehittyminen. Kulma tulee liian jyrkäksi, kun hoikkien yhdessäpitämiseen tarvittava • voima on liian suuri sopivasti järjestettäväksi tai sopivasti kontrolloitavaksi.

: t * Eräs toinen ongelma syntyy, kun kartiokulma on liian jyrkkä. Sikäli kuin kartiohol- ' kit toimivat liukulaakerina siipipyöräakselia varten, liukupintakuorma kartiopin- v ·’ 25 noissa indusoi luonnollisesti aksiaalikuormituksen pintojen välillä. Tämä indusoitu aksiaalikuorma pyrkii työntämään siirrettävää hoikkia ulos kartiosta. Mitä jyrkempi • kartiokulma on, sitä suurempi indusoitu aksiaalikuorma liikkuvalla hoikilla on.

Mikäli kulma olisi liian jyrkkä, voisi tapahtua, että välineet, jotka on järjestetty / . vastustamaan liikkuvan hoikin aksiaalista liikettä, tinkisivät liikkuvan hoikin kyvys- ' ; 30 tä asettua itsestään suotuisimpaan asentoon hydrodynaamisen kalvon kehittymiselle.

Kuitenkin, edellyttäen että kartiokulma ei ole jyrkkä, indusoidut aksiaalivoimat liik-i : : kuvalla hoikilla, johtuen hoikin toimimisesta liukulaakerina, voidaan jättää huomi- : ’ ‘ ; oonottamatta.

25 113888

On korostettava jälleen, että, koska siipipyörän ulkonema hoikkien yli on niin pieni, liukulaakerikuormat ovat myös pieniä. Liukupintakuormia siipipyörissä voidaan myös pienentää tasapainottamalla prosessiväliaineen ulosmenot pumppukammiosta. Kun pääliukupintakuormat aiheutuivat värähtelyistä johtuen pitkästä ulkonemasta, 5 usein ei ollut hyötyä tasapainottaa ulosmenopaineita, mutta kun laakeri on hyvin lähellä siipipyörää, liukupintavoimia, sekä ulosmenon epätasapainosta että värähtelyistä tulevat, voidaan pienentää hyvin pieniin tasoihin.

Perustuen yllä esitettyihin tarkasteluihin on havaittu kartiokulman välillä 10-30° kyseiset arvot mukaanlukien (so. välillä 5-15° puolikulmana) antavan hyvät tulokset, 10 20° ollessa etusijalle asetettu arvo.

Maksimikulma, joka voitaisiin tehdä toimimaan oikein keksinnön mukaisesti, on noin 60°. Tämän yläpuolella liikkuvalle hoikille indusoituja aksiaalivoimia ei voida kontrolloida oikein.

Kartiokulman ei toisaalta tule olla liian pieni. Mikäli kartion kulma on liian pieni, 15 kartiopintojen valmistaminen, hiertämällä niitä yhdessä, voi tulla vaikeaksi, koska pinnat voivat pyrkiä kiinnittymään. Samoin, mikäli kartiopinnat tulisivat kuiviksi, ja kitkakerroin niiden välillä kasvaisi tämän vuoksi, yhteenkiinnittyminen voi jälleen tapahtua. Tämän vuoksi kartiokulman ei edullisesti tule olla vähempää kuin kyseinen itselukitseva kulma. Itselukitseva kulma voidaan määrittää kyseisten kahden . 20 hoikin välisestä kitkakertoimesta. Metalleille, kuten valurauta ja pronssi, kulman ei tule olla vähempää kuin noin 70.

- · : Kuvatuissa toteutuksissa, spiraaliura on muodostettu roottoriholkille eikä staattori- i'; hoikille, ja tämä on etusijalle asetettua. On samoin etusijalle asetettua, että roottori- holkki on urosholkki, koska tällöin ura leikataan ulospäin suunnattuun pintaan; , * ·, 25 naarasholkin sisäänpäin suunnattu pinta jätetään tasaiseksi.

*

On ajateltavissa, että spiraaliura voidaan muodostaa staattorin kartiopinnalle jättäen

I I I

• roottorin kartiopinnan tasaiseksi. On myös ajateltu, että urat voidaan leikata sekä :" ‘: roottoriin että staattoriin.

I ( t 1 • » i Keksinnössä hydrodynaamisen kalvon tulee olla vahva ja luotettava. Ellei neste ole : 30 erittäin voitelevaa ja viskoosista, edullista on uran leikkaaminen vain yhteen pin- ; , , noista, kun taas toinen jätetään tasaiseksi. Edullisesti staattorin pinta on pinta, joka / * | jätetään tasaiseksi ja edullisesti naaraspinta jätetään tasaiseksi. Mikäli urat leikataan * > kumpaankin pintaan, se voi pyrkiä hajottamaan kalvon. Kuitenkin tapauksissa, jois- 26 113888 sa sulkuneste on, tai voi olla, likaista ja neste on riittävän viskoosista ja öljyistä, urat kummassakin pinnassa voivat olla etusijalle asetettuja.

Tässä käytetty ilmaisu "psi" on hydraulipaineen mitta. Si-yksiköinä 1 N/mm2 = 1,45 x 10'4 psi.

5 t » > 1 » * · t · » 1 · # 1 1 • · · • » • · • » · · • · • · * » » 1 ·

Claims (10)

1. 27 113888
2. 1. Laite pyörivää akselia (29) varten, joka laite käsittää staattorikomponentin (38) ja roottorikomponentin (36) sovitettuina pyörimään akselin ympäri ja varustettuina komplementaarisilla kartiomaisesti suippenevilla tukipinnoilla (42, 43), jotka on 5 sijoitettu sama-akselisesti akselin ympärille, tunnettu siitä, että laite sisältää seuraavat tunnuspiirteet yhdistelmänä: roottorin ja staattorin tukipinnat on järjestetty siten, että ne pyyhkäisevät toisiaan, roottorin pyöriessä, hydrodynaamisessa laakerointisuhteessa alueella, jota nimitetään laakerialueeksi; 10 tukipinnoista yksi (43) on varustettu jatkuvalla uralla (45), joka ulottuu spiraalin muotoisena tukipintaa pitkin ja sen ympäri laakerialueen yli; kyseinen spiraaliura käsittää useita kierroksia, jotka ulottuvat tukipinnan yli, järjestelyn ollessa sellainen, että spiraaliuran viereisten kierrosten väliin jää leveydeltään huomattavia välialueita; 15 laite on rakennettu siten, että spiraaliurassa on sisäänmenoaukko (47) ja poistoaukko (50); laite on siten rakennettu, että se määrittää sisäänmenokammion (49) ja poisto-i kammion (52), jotka ovat sellaisia kammioita, jotka ovat juoksevaa ainetta kuljetta- * · vassa yhteydessä sisäänmenoaukon ja vastaavasti poistoaukon kanssa; 20 laite sisältää välineen (56) sulkunesteen vastaanottamiseksi sulkunesteen varastosta : ja sulkunesteen kuljettamiseksi sisäänmenokammioon sekä laitteen sulkunesteen kuljettamiseksi poistokammiostapois; laite on rakennettu siten, että roottorin pyöriessä sulkuneste virtaa pitkin spiraaliuraa ; , sisäänmenoaukosta poistoaukkoon; ja 25 laite on rakennettu siten, että tukipintojen sovitus on roottorin pyöriessä välykselli-: nen tiukka sovite, välyksen tai raon pintojen välissä ollessa tarpeeksi pieni ja väli- alueiden leveyden kierroksien välissä ollessa tarpeeksi laaja, niin että varmistetaan • » . hydrodynaamisen kalvon aikaansaaminen ja pysyminen pyörimisen aikana tukipin- : tojen välissä.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sulkuneste on vesi pohjainen. 28 113888
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää välineen (120) ohjaamaan roottori- ja staattorikomponenteista toista komponenttia aksiaaliseen liikkeeseen toisen komponentin suhteen sekä välineen (65) pakottamaan tätä komponenttia aksiaalisesti.
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (65) liikkuvan komponentin pakottamiseksi aksiaalisesti pakottaa suppenevat pinnat yhteen ja että väline on sen komponentin aluetta, joka on järjestetty olemaan altistettuna prosessi-väliaineen paineelle ja joka on siten rakennettu, että mitä korkeampi prosessiväli-aineen paine on, sitä suurempi on voima, joka pakottaa suppenevat pinnat yhteen.
6. 5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että jousi (65) pakottaa liikkuvaa komponenttia aksiaalisesti tarkoituksena pakottaa suppenevat pinnat yhteen.
7. 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on ensimmäinen tiiviste (54, 107), joka on pintaa hankaavaa tyyppiä ja jossa on väline tiivisteen 15 tiivistepintojen pakottamiseksi joustavasti yhteen hankaavaan tiivistävään yhteyteen, ja että ensimmäinen tiiviste sijaitsee siten, että se tiivistää ja erottaa tulokammion ulkoympäristöstä.
8. 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää toisen tiivisteen (105), joka on mainittua pintaa hankaavaa tyyppiä oleva tiiviste; ja . * 20 kyseinen toinen tiiviste on sijoitettu siten, että kun laite on asennettuna koneeseen, •. joka määrittää prosessikammion, joka sisältää paineen alaista prosessiväliainetta, se ' · · tiivistää ja erottaa poistokammion prosessikammiosta.
9. 8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää pai- ‘ I · . ‘\ neensäätöjärjestelmän (84, 89), joka säätää poistokammion (52) painetta ja sisääntu- 25 lokammion (49) painetta. i V 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää väli- '·.,.: neen prosessikammiossa olevan prosessiväliaineen paineenmittaamiseksi, jonka pro- : sessikammion määrittää prosessiväliaineen siirtokone, johon laite sopii asennetta- . ’, j vaksi, ja että paineensäätöjärjestelmä säätää poistokammion (52) painetta tasasuhtei- . 30 seen arvoon lähelle prosessiväliaineen painetta. » I * » *
10. 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että väline (128) sulku-nesteen kuljettamiseksi sisäänmenokammioon (125) ja väline (129) sulkunesteen kuljettamiseksi poistokammiosta (127) pois on yhdistetty toisiinsa piirin avulla, joka 29 113888 ottaa talteen sulkunestettä poistokammiosta (127) ja syöttää sitä sisäänmenokam-mioon (125), jolloin sulkunestettä kierrätetään.