NL8105484A - Afdichtingsconstructie voor roterende assen, in het bijzonder afdichting voor een schroefaskoker. - Google Patents

Description

V

it 4 « VO 2506

Titel: Afdichtingsconstructie voor roterende assen, in het bijzonder afdichting voor een schroefaskoker.

De uitvinding heeft betrekking op een afdichtingsconstructie voor roterende assen, in het bijzonder op de uitwendige afdichting van een schroefaskokerconstructie bij schepen.

Voor schroefaskokerafdichtingen werden reeds verschillende glij-5 ringpakkingen voorgesteld, welke het indringen van buitenwater in het met olie gevulde lager moeten verhinderen. Omdat het buitenwater, zoals bijvoorbeeld water uit zee of de haven, vaak vervuild is en de slijtage-bevorderende stoffen bevat, zijn alle aan het water blootgestelde afdichtingen aan grote slijtage onderworpen. Men heeft reeds voorgesteld 10 een vóór een buitenste, naar het uitwendige medium toegekeerde lipaf- dichting gelegen kamer met een vloeistof te vullen, waarvan de druk hoger is dan de druk van het medium, zodat de vloeistof naar buiten toe door het afdichtende vlak sijpelt en dit schoon houdt.(Duitse octrooiaanvrage 29 25244). Als vloeistof wordt hierbij een millieuvriendelijk medium, 15 zoals bijvoorbeeld schoon-water,'gebruikt. De kamer is aan zijn andere, binnenzijde, door een glijringafdichting afgesloten, welke door een zuiger of een veer samengedrukt wordt en waarop een lekruimte aansluit.

Door de uitvinding moet de voorbedoeld beschreven oplossing verbeterd worden, doordat ook de uitwendige afdichting als glijringafdichting 20 uitgevoerd kan worden, waarbij een kleinere slijtage van deze buitenste glijringafdichting wordt nagestreefd en dat de aanpersdruk, in het bijzonder de binnenste glijringafdichting, door de van de indompeldiepte van de schroefaskoker afhangende druk van het omgevende medium, zoals bijvoorbeeld het buitenwater, beïnvloed wordt.

25 Voorts moet voor het verminderen van de wrijving de glijring als gevolg van verbuigingen of dergelijke standveranderingen van de schroefas de parallelliteit van de glijvlakken en dus de gelijkmatige verdeling van de aanpersdruk over de afdichtende omtrek gewaarborgd worden.

Voor het oplossen van dit probleem wordt voorgesteld, twee glij-30 ringafdichtingen coaxiaal en bij voorkeur concentrisch ten opzichte van elkaar te plaatsen, waartussen zich een kamer bevindt, waarin vloeistof, onder druk wordt toegevoerd.

' 8 1 0 3 4 8 4 --------------- 1' » -2-

De beide glijringen zijn functioneel en constructief verschillend waarbij de binnenste glijring als hydrodynamische afdichting uitgevoerd en door de statische druk van het omgevende medium, dus bijvoorbeeld het zeewater, aangedrukt wordt en waarbij de buitenste glijring als hydro-5 statische afdichting uitgevoerd en ten minste ten dele door de statische druk van de vloeistof in de kamer tussen de beide glijringen belast en als gevolg van deze druk en een afzonderlijke elastische lagerring met kleinere kracht dan de binnenste glijring aangedrukt wordt, waardoor een smeerspleet ontstaat.

10 De glijringen bestaan uit koolstof, uit een harde slijtvaste kunststof, welke ook koolstof kan bevatten of uit een dergelijk materiaal dat tegen zeewater, bestand is.

Met buitenste glijring wordt die glijring bedoeld, welke de kamer ten opzichte van het omgevende buitenwater, respectievelijk zeewater 15 afdicht. Bij de weergegeven uitvoeringsvoorbeelden heeft deze de grootste afdichtende diameter. Door een afdichtvlak van de buitenste glijring moet de in de kamer zich bevindende vloeistof in kleine mate naar buiten dringen, waarbij de vloeistof het glijvlak smeert en eventueel . van indringend vuil zuivert.- 20 . De binnenste glijring dicht de kamer ten opzichte van een druk- loze lekruimte af, waarop de naar het inwendige van het vaartuig toe het met olie gevulde schrcefaskokerlager aansluit. De. vloeistof van de kamer smeert ook het inwendige van de glijring en kan uit de lekruimte wegvloeien. De binnenste glijringafdichting biedt een extra zekerheid 25 tegen het indringen van buitenwater in de lekruimte en het schroefas-kokerlager, ingeval de afdichting op de.buitenste glijring onvoldoende wordt.. .

Bij de buitenste hydrostatische glijringafdichting worden de spleet en de smering tussen glijring en tegenring door de druk en de 30 hoeveelheid van de naar de kamer toegevoerde vloeistof beïnvloed.

De glijring of een axiaal daarmee verschuifbare andere ring hebben dus een aangrijpingsvlak, waarop-de vloeistof een de spleet vergrotende, tegen een elastische kracht iu.gerichte .druk kan uitoefenen.

Bij de binnenste, hydrodynamische glijringafdichting vormt zich 35 een bepaalde smeerfilm en spleet slechts dan, wanneer glijring en tegenring relatief ten opzichte van elkaar worden verdraaid. De druk in de * - 8 10-54 8-4.......—---—--—-' .

t « -3- kamer heeft geen invloed op de spleet of op de daardoorheen tredende hoeveelheid van de smerende vloeistof.

Beide glijringen worden doelmatig in een vasthoudring aangebracht/ waarvan het achtervlak tenminste ten dele beïnvloed wordt door de druk 5 van het omgevende medium. Hierdoor wordt de binnenste glijring met een bijvoorbeeld van de indompeldiepte van de schroefaskoker afhankelijke druk, aangedrukt, welke ook bij ontoereikende uitwendige afdichting nog voldoende zekerheid tegen een indringen van omgevend medium biedt, anderzijds echter een te grote slijtage verhindert, welke zou kunnen optreden 10 wanneer constant de maximale aandrukkracht werkt.

Bij de binnenste giLjrii^afdichtirg is doelmatig het glij vlak. kleiner dan het door het omgevende medium belnvloedè achtervlak van de vasthoudring.

Opdat ook bij een eventueel uitvallen van de buitenste glijring-15 afdichting de binnenste nog voldoende wordt aangedrukt, is het aan de druk van het omgevende medium blootgestelde gedeelte van het achtervlak van de vasthoudring groter dan de som van alle vlakken radiaal buiten de binnenste glijringafdichting en aan de andere kant van de vasthoudring, waarop de glijringen zijn aangebracht.

20 De vasthoudring is axiaal verschuifbaar op de as aangebracht en kan zich op de, bij scheepsassen vaak aanzienlijke lengteveranderingen instellen bij 'eenzijdig gelagerde aseinden, zoals bijvoorbeeld bij een schroefas, moet met een wisselende doorbuiging van het aseinde rekening gehouden worden, welke bij glijringafdichtingen tot een ongelijkmatige 25 verdeling van de aandrukkrachten over de omtrek en dus een verschillende spleetdikte en verhoogde slijtage kan leiden. Volgens een verdere ontwikkeling van de uitvinding is de vasthoudring of een dienovereenkomstige ring dus zodanig met betrekking tot het aseinde gelagerd, dat relatieve hoekveranderingen tussen het aseinde en de as van de glijringen respec-30 tievelijk de vasthoudring mogelijk zijn. Daarbij is de vasthoudring bijvoorbeeld door middel van een ringvormige kraag kantelbaar om een cilindervlak van het aseinde, respectievelijk de loopbus of van de de afdichtingsconstructie aan de schroefesfcker bevestigende fles aangebracht en gecentreerd en omgeeft het aseinde met een bepaalde, deze beweeglijk-35 heid mogelijk makende afstand.

8 1 05 4 84-------------------1 -4- i Sr

Deze opstelling waarborgt de parallelliteit van de samenwerkende glijvlakken en is dus bij de toepassing van twee concentrische glijringen en bij zeer grote glijringdiameter zoals bijvoorbeeld bij schroe'faskoker-afdichtingen voordelig. Voor het vergemakkelijken van de montage en het '5 uitwisselen kunnen alle de as omgevende delen uit twee helften bestaan, waarbij bij voorkeur de aan het scheidingsvlak grenzende delen onderling verzet zijn. in het bijzonder zijn de slijtdelen tweedelig, opdat zij ook .zonder demontage 'van de schroef vernieuwd kunnen worden. ,

Verdere bijzonderheden van de afdichtende constructie worden aan 10 de hand van uitvoeringsvoorbeelden beschreven, welke schematisch in de tekening zijn weergegeven. Daarin toont: fig'. 1 een doorsnede voor een afdichtingsconstructie voor een sctoroefekckecafdi chting; fig. 2 een vergrote doorsnede door de afdichtende constructie 15 overeenkomstig fig. 1; fig. 3 een andere uitvoeringsvorm van de afdichtingsconstructie volgens fig. 2; ;i · fig. 4 een gedeeltelijke doorsnede door een anders uitgevoerde afdichtconstructie. - . ; ' 20 In fig. 1 is op een as 1 een loopbus 2 aangebracht, waarvan het ene einde een flens 3 voor het bevestigen aan een niet weergegeven schroefflens bezit waarvan het andere einde tot in het niet meer geteken-; de schroefaskokerlager kan reiken. De afdichtende constructie wordt door : middel van een bevestigingsflens 4 aan de schroefaskoker, welke niet ; 25 getekend is, aangebracht. In de bevestigingsflens 4 kan ten minste de eerste afdichting 5'van de met olie gevulde schroefaskoker ondergebracht zijn. . · · · , :

Voor de afdichting tegen het omgevende medium zijn de buitenglij-ring 11 en de binnenglijring 12 aanwezig. Deze zijn in een vasthoudring 30 13 gelagerd en worden tegen een tegenring 14 aangedrukt, welke meedraaien! op de loopbus 2 en afdichtend bijvoorbeeld door middel van een klemring 40 bevestigd is. Tussen de glijringen 11 en 12 bevindt zich een kamer 15 voor een onder druk via een kanaal 16, 17, 18 toegevoerde vloeistof..

De binnenglijring 12 zit vast in een groef van de vasthoudring 13, ter-35 wijl de buitenste glijring 11 in een groef 19 in axiale richting verschuifbaar is ondergebracht en door drukveren 20 belast wordt. . <! - 8 1 0 5 4 84 j-—---—...... ' - Λ · -5-

Deze heeft een door de druk van de vloeistof in de kamer 15 belastbaar aangrijpingsvlak 21, zodat de statische druk de glijring 11 in de groef 19 tegen de kracht van de veer 20 in, kan terugschuiven, waardoor een zekere. spleet, in de buitenste afdichting wordt ingesteld.

5 Een 'gedeelte van de rugzijde 22 van de vasthoudring 13 wordt door de druk van het omgevende medium beïnvloed, dat in een spieetvormige ruimte 23 kan dringen en beide glijringafdichtingen, in het bijzonder echter de binnenste, onafhankelijk van eventuele axiale uitzetting van de as 1 tegen de tegenring aandrukt. Drukveren 24 hebben alleen betekenis, 10 wanneer de afdichtingsconstructie uit het water komt.

De vlakken van de tegenring 14 welke met de glijringen 11, 12 samenwerken, liggen bij voorkeur.in een vlak, dat haaks op het hart van de as 1 staat.

Het achtervlak 22 van de vasthoudring 13 en de opstelling van de 15 binnenste glijring 12 aan de andere zijde van de vasthoudring 13 zijn zodanig uitgevoerd, dat ook bij indringen van zeewater in de kamer 15 en in het bijzonder bij een relatief hoge druk van de vloeistof in de kamer 15 de vasthoudring 13 en dus ook de binnenste afdichting 12 nog voldoende tegen de tegenring-14 aangedrukt worden. Door de keuze van een 20 geschikte verhouding van de vlakken is de kracht in de richting van de tegenring steeds groter dan de tegengesteld werkende kracht. De druk in de kamer 15 is bij voorkeur ten minste iets hoger dan de druk van het omgevende medium, zodat steeds wat vloeistof door de smeerspleet van de buitenste afdichting naar buiten kan dringen. De druk van de vloeistof 25 in de kamer 15 kan in overeenstemming met de druk van het omgevende medium geregeld worden, terwijl dit in de meeste toepassingsgevallen niet noodzakelijk is.

De vasthoudring 13 omgeeft de loopbus 2 op enige afstand, zodat deze ook bij verbuiging van de as 1 zijn door het aanliggen van de glij-30 ringen 11, 12 tegen de tegenring 14 bepaalde stand behoud. Om de vasthoudring 13. ten opzichte van de as te centreren, is aan zijn buitenomtrek een ringvormige kraag 25 gevormd, welke met een een kantelbeweging toelatende speling tegen een binnenst cilindervlak 26 van de bevestigings-flens aanligt.

35 De speling is ook voor een drukvereffening van het medium 'tussen de omgeving en spleetruimte 23 voldoende.

.....8 1 0 5 4 8 4 1 ' : - 1 * -6-

De ruimte tussen vasthoudring 13, loopbus 2 en bevestigingsflens » 4 vormt een lekruimte 27. Deze wordt aan de ene zijde door de binnenste glijringafdichting 12 afgesloten, welke zich tussen de met de as meedraaiende tegenring 14 en de verschuifbare en kantelbewegingen toelaten-5 de vasthoudring 13, welke op geschikte, niet weergegeven wijze tegen verdraaiing ten opzichte van de bevestigingsflens 4 geborgd is, bevindt. ·

Aan de andere zijde wordt de lekruimte 27 door de eerste afdichting 5 van de schroefaskoker begrensd. Ten opzichte van de spleetruimte 23 wordt de lekruimte 27 door een lipafdichting 28 afgedicht, welke in de beves-10 tigingsflens 4 is ondergebracht en verschuivingen alsmede kantelbewegingen van de vasthoudring 13 mogelijk maakt.

Bij het weergegeven uitvoeringsvoorbeeld vindt de toevoer van vlceL-_.

- ' stof vanaf het inwendige van het vaartuig in de kamer 15 plaats via de kanalen 16, 17, 18, waarbij het het' middelste, de lekruimte 27 overbrug-15 genda..kanaal flexibel is en uit buigzaam, aan het ene uiteinde verschuifbaar gelagerd buisstuk bestaat. Ook kan een flexibele slang worden toegepast, zoals in fig. 2 en 3 weergegeven is.

• De lekruimte 27 neemt de door de binnenste glijringaf dichting 12 - als smeermiddel tredende vloeistof en eventueel andere· door de andere 20 afdichtingen tredende media op. Hij is van een afvoerleiding 29 voorzien.:

De lekruimte 27 staat niet onder druk en bevat normaliter slechts lucht.

Fig. 2 toönt de constructie overeenkomstig fig. 1 een verdere details. '

De glijringen 11, 12 zijn door middel van pakkingen 31, 32 gemonteerd en afgedicht en worden door een ring 30 vastgehouden, welke ook de beweeg-25 lijkheid van de buitenste glijring 11 begrenst.

Tussen de verschuifbare buitenste glijring 11 en de deze terugdrukkende veer 20 bevindt zich een steunring 33. Ten minste een gedeelte ' van het aangrijpingsvlak. 21 kan door een tot in de kamer uitstekende .

schouder 34 van de steunring 33 gevormd worden.

30 De afsluitring 13 wordt onder druk van hö: buitenwater op zijn achterzijde 22 in de richting van de tegenring !4 gedrukt. Bij lengte-veranderingen van de as verschuift de ring ten opzichte van de bevestigingsflens. Bij doorbuigingen van de as stelt deze zich eveneens onder invloed van het buitenwater zodanig in, dat de. glijvlakken van de glij-35 ringen 11, 12 en de tegenring 13 evenwijdig blijven en de aandrukkrachten van het water over de omtrek zijn verdeeld. De druk van de vloèistof in - · . . . i .

$1G 5 4 -8- 4 —---; ; “ -7- de kamer 15 werkt op het aangrijpingsvlak 21 en tegen de drukveer 20 in.

Door deze statische druk ontstaat op de buitenste glijringll een smeer-spleet, waardoorheen de vloeistof naar buiten komt en het indringen van vuil in de smeerspleet verhindert. De binnenste glijringafdichting 12 5 wordt door de druk in de kamer 15 niet beïnvloed. De smeerfilm uit de vloeistof, vormt zich dynamisch dat wil zeggen bij het draaien van de as 1 en tegenring 14. Wanneer de druk in de kamer 15 tijdelijk .lager dan de druk van het buitenwater wordt, dan treedt ook bij de buitenste glijring een dynamische smering op.

10 Tenminste de glijringen 11, 12 en de tegenring 14 zijn als slijt- delen tweedelig uitgevoerd. Voor het vergemakkelijken van het uitwisselen van deze slijtdelen en om een kortere lengte te verkrijgen, is het doelmatig, ook de ringdelen 13, 30 en 33 tweedelig uit te voeren.

Fig. 3 toont een uitvoeringsvoorbeeld, waarbij ook de tegenring 15 54 ten opzichte van de loopbus 2 beweeglijk is om de parallelliteit van de glijvlakken te waarborgen. De tegenring wordt hier door een schijf 55 gesteund, die zelf wederom tegen een buitenflens 56 steunt, waarbij deze delen met de as meedraaien- Aan elke zijde van de schijf 55 bevindt zich een paar uitstekende legerplaatsen, nokken of walslichamen 57, waarbij 20 een paar aan de ene zijde over 90° ten opzichte van het paar aan de andere zijde verzet is. De tekening toont slechts één paar nokken 57. Door de schijf 55 kan een foutieve parallelliteit tussen de op de as 1 bevestigde buitenflens 56 en de tegenring 54 vereffent worden. In plaats van de tegenring 54 te steunen, kan bij een vaste tegenring ook de vasthoud-25 ring door middel van een schijf 54 beweeglijk gelagerd worden.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 4 zijn de glijringen 11, 12 in een met de as meedraaiende vasthoudring 63 aangebracht en worden door*; de druk van het buitenwater tegen een tegenvlak 64 van de bevestigings-flens 60 gedrukt. De vasthoudring 63 wordtvia een meenemer 61 met de 30 buitenflens 66, welke de flens voor de schroef kan zijn, gedraait.

Een in een ring 62 gelegerde drukveer 65 steunt de vasthoudring 63 bij de montage tegen de flens 66. '

Ook bij dit uitvoeringsvoorbeeld is een afstand tussen het cilindervlak 69, de loopbus 2 en de binnenomtrek van de vasthoudring 63 aan-35 wezig, doch de centrering geschiedt hier via een in deze tussenruimte uitstekende kraag 67. De lekruimte 27 wordt door een lipafdichting 68 •8 1 0 5 4 84-' ---—-: - -8- i * tussen vasthoudring 63 en loopbus 2 afgedicht. De overige delen stemmen overeen met die van de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen.

De afdichtingsconstructie is bijvoorbeeld bij de toepassing van schoon water als vloeistof in de kamer 15 milieuvriendelijk, omdat geen 5 schadelijke stoffen in het omgevende medium kunnen komen. Door de toegepaste smering heeft ook de buitenste glijring een lange levensduur, terwijl de binnenste glijring een extra zekerheid geeft, zoals dit in het bijzonder bij afdichtingen voor schroefaskokers vereist wordt. Het aandrukken van de binnenste glijring afhankelijk van de druk van het omge-, 10 vende medium vermindert de slijtage. Het in stand houden van een gelijk- . matig over de omtrek verdeelde aandrukkracht als gevolg van het automatisch instellen van de glijvlakken draagt vooral bij grote afmetingen van de afdichting van schroefaskokers wezenlijk tot verhoging van de levensduur bij. Toepassing van de afdichting is echter niet beperkt tot 15 die voor schroefaskokers, doch ook andere assen aan vaartuigen, machines voor waterkracht en dergelijke kunnen óp .de eerder beschréven .wijzè afgedicht worden. ' . ' -- ! ; , s \ *' ^ *'.· . .

” · S - - • I .

» ·.

r. i - - 8 1 0 5 4 84 -—-=7"-‘

Claims (10)

1. Afdichtingsconstructie voor roterende assen, in het bijzonder als uitwendige afdichting van een schroefaskokerleger onder toepassing van twee afdichtingen en met een toevoer voor een vloeistof in een kamer tussen de beide afdichtingen, met het kenmerk, dat beide afdich-5 tingen glijringen (11, 12) zijn, welke in axiale-richting tegen een tegenring (14) gedrukt worden, waarbij a) de binnenste glijring (12) als hydrodynamische afdichting uitgevoerd en in hoofdzaak door de statische druk van hét omgevende medium aangedrukt wordt, en 10 b) de buitenste glijring (11) als hydrostatische afdichting is uitgevoerd, welke door de druk van de vloeistof in de kamer (15) tussen de beide glijringen (11, 12) beïnvloed en als gevolg van deze druk en een afzonderlijke elastische lagering met kleinere kracht dan de binnenste glijring (12) aangedrukt wordt.

2. Afdichtingsconstructie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat beide glijringen (11, 12) concentrisch in een verschuifbare vast-houdring (13, 63} zijn aangebracht, waarvan het achtervlak (22) althans ten dele onder invloed staat van de druk van het omgevénde medium.

3. Afdichtingsconstructie volgens conclusie 2, met het kenmerk, 20 dat de vlakken van de tegenring (14), waartegen de concentrisch aangebrachte glijringen (11, 12) aangedrukt worden, in één vlak liggen.

4. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, dat de onder invloed van de druk van het omgevende medium staande deel van hef achtervlak (22) van de vasthoudring (13, 63) groter is dan - 25 de som van de buiten de binnenste glijring (12) zich bevindende, naar de tegenring (14) toegekeerde vlakken van de vasthoudring (13, 63).

5. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat voor het verkrijgen van een parallelliteit tussen de dichtingsvlakken van de glijringen (11, 12) en de tegenring (10) ook bij buiging van de 30 schroefas, de vasthoudring (13, 63) kantelbaar ten opzichte van een flens (4) of as (1) gesteund is en de as op enige afstand omgeeft.

6. Afdichtingsconstructie volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de vasthoudring (13, 63) eenr. ringvormige kraag (25, 67) heeft en een —β 10 5 4 84-------——-——:-^ -10- .· deze kraag steunend cilindrische "«lak (22, 69) aanwezig is, dat de vast-houdring (13, 63) centreert, waarbij de vasthoudring en het cilindrische vlak met kleine speling ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn.

7. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, 5 dat de tegenring (54) kantelbaar ten opzichte van de buitenflens (56) gesteund is. ’

8. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 5 of 7, met het kenmerk, dat voor het beweeglijk steunen.een schijf (55) aanwezig is, welke aan zijn beide zijden een paar uitstekende nokken of walslichamen (57) bezit, o 10 waarbij deze paren nokken over 90 verzet zijn.

9. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 1-8, met het. kenmerk, dat de vasthoudring (13) meedraaienden verschuifbaar op de bevestigings-flens (4) is aangebracht, waarbij deze ook kantelbaar ten opzichte daarvan is uitgevoerd.

10. Afdichtingsconstructie volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de vasthoudring (63) meedraaiend en verschuifbaar op de as (1) is t ' aangebracht, waarbij deze kantelbaar ten opzichte daarvan is uitgevoerd. ’ - . i . \ . : --84-0 5-4-8-4—--------—:—---:—-—J