SE531613C2 - Tätningsanordning - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 531 613 En mer robust utformning är att använda två uppsättningar av axiellt motstående glidande ytor med ett intermediärt utrymme avgränsat av pumphuset, axeln och de glidande ytorna. Det intermediära utrymmet är fyllt med en smörjande fluid som företrädesvis har ett högre tryck än mediet som avses behandlas i arbetsutrymmet; detta möjliggör den smörjande fluiden att ”blöda” ut genom de glidande ytorna och tillhandahåller smörjning mellan dessa ytor. En ”blödning” av smörjande fluid stoppar också mediet som avses behandlas från att inträda de glidande ytorna, vilket är kritiskt för att minimera slitage av de glidande ytorna.

En annan fördel som kan åstadkommas genom den smörjande fluiden är kylning av tätningsanordningen genom att tillåta smörjande fluid att inträda det intermediära utrymmet vid en position och tillåta den smörjande fluiden att utrymma det intermediära utrymmet vid en annan position. Detta kylarrangemang kräver emellertid en extern pump som cirkulerar smörjande fluid; och naturligtvis adderar en sådan pump en signifikant kostnad för tätningsanordningen och detta adderar också en värmelast på fluiden, vilket ökar temperaturen hos fluiden. Vidare kan den externa pumpen fallera, vilket orsakar överhettning och/eller förlust av smörjmedel, vilket slutligen kan leda till att tätningen upphör eller för tidigt slitage.

Problemet som skall lösas med den föreliggande uppfinningen är att erhålla ett flöde av fluid som kyler och smörjer tätningsanordningen utan att behöva en extern cirkulerande pump.

SAMMANDRAG AV UPPFININGEN De ovannämnda och andra problem löses genom spår, räfflor eller vilken annan oregelbunden yta som helst tillhandahållen på den yttre ytan av axelhöljet eller axeln. 10 15 20 25 30 531 G¶3 För att få en pumpande verkan från spåren, räfflorna eller den oregelbundna ytan, måste den yttre ytan arbeta i ett varierande spelrum.

En ingàngsöppning och en utgångsöppning är företrädesvis lokaliserade på vardera sida av det smalaste spelrummet.

I en föredragen utföringsform är det smalaste spelrummet anordnat med fluidriktande delar som har en parallelltrapezoid form. Den parallelltrapezoida formen hjälper till att rikta fluiden från ändarna från tätningsanordningen mot centrum.

För att tillhandahålla tätningsanordningen med kylande och smörjande vätska är ingàngs- och utgångsöppningarna anslutna till ett allmänt trycksatt kärl innehållande kylande och smörjande fluid.

I en förcdragen utföringsform är tätningsringarna tillverkade av kiselkarbid, kol, tungstenkarbid, kiselnitrid, PTFE, eller vilket annat plastmaterial som helst.

För att ytterligare öka livstiden hos tätningsringarna skulle de kunna ha diamantbeläggning.

I en föredragen utföringsform är den smörjande och/eller kylande fluiden olja.

För att försäkra att inga slipande eller i övrigt skadliga konstituenser inträder spelrummet eller ringuppsättningarna, är trycket i kärlet, spelrummet, och emellertid företrädesvis högre än trycket i arbetsutrymmet.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande kommer uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de medföljande ritningarna, vari Fig. l är en sprängskiss-perspektivvy av en tätningsanordning enligt den föreliggande uppfinningen, 10 15 20 25 30 531 613 Fig. 2 är en sektionell sidovy av en monterad tätningsanordning enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 3 är en perspektivvy som visar förhållandet mellan två fluidriktande delar och ett axelhölje enligt den föreliggande uppfinningen, Fig. 4 är en sektionell ändvy som visar gapet mellan axelhöljet och den omgivande kroppen enligt den föreliggande uppfinningen, och Fig. 5 en schematisk vy av ett system enligt den föreliggande uppfinningen.

BESKRIVNING AV EN FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM I Fig. 1 visas en tätningsanordning 100 enligt den föreliggande uppfinningen. Tätningsanordningen innefattar första och andra kiselkarbidtätningsringar 110' och 110", vilka är monterade i ett ömsesidigt glidande förhållande.

Tätningsringarna skulle också kunna vara tillverkade av kol, tungstenkarbid, kiselnitrid, PTFE eller vilket annat plastmaterial som helst. Tätningsanordningen 100 innefattar också ett axelhölje 120 tillhandahållet med axiellt utsträckta spår l20'. Ett tätningshus 130 huserar två tätningsaxellagerdelar 140, 150, tillhandahållna med motsvarande nedsänkningar 145', l45"'. vilka vardera är 145", Ringens axellagerdelar bildar en kropp som omger axelhöljet 120. Inuti är de två tätningringaxellagerdelarna 140, 150, två fluidriktade delar 160, 160' lokaliserade. På sidan av tätningshuset 130 som är motstående den sida där de första och andra tätningsringarna är lokaliserade, är tredje och fjärde tätningsringarna 170, 170' monterade i ett ömsesidigt glidande förhållande. Ett antal heliska kompressionsfjädrar 180 är anordnade för att tillhandahålla ett tryck mellan de tredje och fjärde tätningsringarna 170, 170'. De heliska fjädrarna 180 är monterade på ett ändstycke 185. 10 15 20 25 30 35 531 E13 Tätningsringaxellagerdelarna 140, 150 är monterade i tätningshuset 130 på ett sätt som möjliggör en särskild axiell förflyttning i tätningshuset 130. Detta uppnås genom att tillåta ett särskilt spelrum mellan tätningsringaxellagerdelarna 140, 150 och tätningshuset 130; rotationsförflyttning undviks genom en tapp 147 som passar i de motsvarande nedsänkningarna. Sålunda kommer trycket som utövas av de heliska fjädrarna 180 att överföras via de fjärde och tredje tätningsringarna 170', 170, och tätningsringaxellagerdelarna 140, 150 till de första och andra tätningsringarna 110', 110", följaktligen säkrande ett ömsesidigt tryck mellan ringarna 110', 110" och 170, 170', vilka försäkrar en tätningskontakt.

Nedsänkningarna 145' och 145" är anslutna till utsidan av pumphuset 130 genom borrhål 190, 190'.

I Fig. 2 visas en monterad tätninganordning 100. 1 denna figur visas tydligt den grundläggande funktionen hos tätningsanordningen; tätningshuset 130, tätningsringaxellagerdelarna 140, 150, tätningsringarna 110' och 170', var för sig, de fluidriktade delarna 160, de andra och fjärde 160 och ändstycket 185 roterar inte med en axel (som inte visas) huserad i axelhöljet 120.

Endast axelhöljet 120, ändstycket 185 och de första och tredje tätningsringarna 110', ïOï@rêr- 170, var för sig, I Fig. 3 visas förhållandet mellan axelhöljet 120 och de fluidriktande delarna 160, 160'. De fluidriktande delarna 160, 160' innefattar vardera klack 161, 161', för sig, vilka klackar har storlek för att passa i nedsänkningarna 145".

V81 Uppenbarligen stoppar detta de fluidriktande delarna från att rotera med axelhöljet 120. 1 Fig. 4 visas förhållandet mellan öppningarna 190, och de fluidriktande delarna 160, 160'. Öppningarna 190, 190', som kan observeras, öppnas på endera sidan Om de fluidriktande delarna 160, 160'. Detta arrangemang förklarar den pumpande verkan som uppnås genom 190' 10 15 20 25 30 35 531 E13 tätningsanordningen 100; som kan observeras i Fig. 4, fyller de fluidriktande delarna 160, 160' ett gap 120-140 mellan axelhöljet 120 och ringaxellagerdelarna 140, 150.

Enligt vad som kommer att förklaras senare kommer spåren 120' hos axelhöljet 120 att skjuta fluiden i rotationsriktningen i gapet 120-140. Eftersom de fluidriktande delarna 160, 160 skymmer gapet, skapas ett uppbyggande tryck på sidan av de fluidriktande delarna 160, 160' som vetter i rotationsriktningen, varigenom en tryckminskning kommer att skapas på den andra sidan; sålunda skapas en pumpande effekt mellan öppningarna 190 och 190'. En dräneringsöppning 190" är tillhandahållen för att möjliggöra dränering av tätningsanordningen.

För att tillhandahålla utrymmet som definierats genom tätningsringarna 110, 110', 170, 170', axelhöljet 120 och tätningaringaxellagerdelarna 140, 150 med en smörjande fluid, är borrhàlen 190, 190' (Fig. 1) i fluidförbindelse med både nedsankningarna 145', 145"' och med en extern fluidbehållare 200 (Fig. 5), vilken i några fall skulle kunna vara trycksatt med ett tryck P.

Enligt uppfinningen upplever den smörjande fluiden en pumpande verkan i tätningsanordningen 100; och beroende på arrangemanget av spåren 120' pà axelhöljet 120 och tillhandahàllandet av de fluidriktande delarna 140 och 150, kommer den smörjande fluiden att dras in i tätningsanordningen 100 från endera av borrhàlen 190, 190' (beroende på axelrotationsriktningen}, och utskjutas ur den andra av öppningarna. Detta är väldigt fördelaktigt eftersom ingen extern pump behöver användas för att tillhandahålla ett kylande flöde av smörjande fluid.

Den pumpande effekten uppnås beroende på areaminskningen som erhålls genom tillhandahàllandet av de fluidriktande delarna 160, 160', mycket på liknande sätt som för en sidokanalfläkt. Denna effekt utgår i grund och botten från effekten att spåren 120' (och de naturligt 10 15 20 25 30 531 613 förekommande intermediära kammarna) kommer att skjuta smörjande fluid i rotationsriktningen; om det finns ett stort spelrum mellan spåren hos axelhöljet och ringaxellagerdelarna 140, 150 kommer mer smörjande fluid att skjutas genom spåren än då det är mindre spelrum. I tätningsanordningen enligt uppfinningen finns det ett relativt stort spelrum, i vilket det inte finns någon fluidriktande del, utan ett relativt litet spelrum mellan spåren och de fluidriktande delarna 160, l60'. Följaktligen kommer det vara ett uppbyggande tryck på sidan av de fluidriktande delarna som vetter i rotationsriktningen av axelhöljet 120 och en tryckminskning på sidan av de fluidriktande delarna som vetter bort från rotationsriktningen. Som tidigare nämnts är borrhålen 190, 190' i fluidförbindelse med både nedsänkningarna 145', l45"' och med en källa av smörjande fluid. Eftersom nedsänkningarna 145', 145"' är placerade på endera sidorna om de fluidriktande delarna 140, 150, kommer det att vara en tryckskillnad mellan nedsänkningarna 145' och 145"'.

Denna tryckskillnad skulle kunna användas för att driva en cirkulation av smörjande fluid till och från källan av smörjande fluid.

Enligt vad som kan observeras i Fig. 1 och 3 är formen av de fluidriktande delarna parallelltrapezoidal; på sidan av de fluidriktande delarna som vetter i rotationsriktningen kommer denna parallelltrapezoidala form att skapa ett fluidflöde med en axiell komponent från ändarna av axelhöljet 120 mot centrum av axelhöljet, där endera av nedsänkningarna 145' och l45"' är lokaliserade.

Detta är fördelaktigt beroende på det faktum att den mesta värmen produceras inuti ringuppsättningarna 110', 110" 170, l70', och dessa ringuppsättningar är och var för sig, placerade nära ändarna av axelhöljet. Följaktligen uppnås en mer effektiv kylning. 10 15 20 25 30 35 531 613 Som tidigare antytts är det i somliga fall fördelaktigt om den smörjande fluiden är trycksatt. I anslutning till den föreliggande uppfinningen är det väldigt enkelt att tillhandahålla tätningsanordningen med trycksatt smörjande fluid eftersom det endast är nödvändigt att trycksätta ett slutet kärl. Med tätningsanordningar enligt tidigare känd teknik var det nödvändigt att trycksätta både ett stängt kärl och en cirkulerande pump.

Beskrivningen ovan bör endast ses som belysande. Mång avstickare skulle kunna göras från den utan att frångå omfånget av uppfinningen som det definieras i de vidhäftade kraven. Till exempel behöver formen av de fluidriktande delarna inte vara parallelltrapezoidal. I en annan föredragen utföringsform skulle de kunna vara fyrkantiga och i ytterligare en annan utföringsform skulle de kunna vara rombiska. Om en rombisk form av de fluidriktande delarna används kan det vara möjligt att låta fluiden in vid en ände av tätningsanordningen och utskjuta fluiden vid den andra änden. Detta skulle kunna vara fördelaktigt utifrån ett kylningsperspektiv.

I en föredragen utföringsform är den kylande och/eller smörjande fluiden olja, men i andra utföringsformer, kan fluiden vara vilken alkohol, glycerin, eller vatten som helst.

För keramiska tätningsringar llO', 110", 170, l70'f är det möjligt att diamantbelägga ytorna som är i kontakt med andra ringar. Detta minskar slitaget och kan lika väl minska temperaturökningen i tätningsanordningen.

I den beskrivna utföringsformen, tillhandahåller spår 120' den pumpande verkan mellan nedsänkningarna 145' och 145"'. Dessa spår kan emellertid ersättas med räfflor, knölar eller vilken annan yta som helst som ger en stor friktion mellan fluiden och axelhöljet 120.

Vidare använder den beskrivna utföringsformen ett axelhölje 120. Det är emellertid också möjligt att 531 B13 tillhandahålla friktionförstärkningen direkt vid axeln (inte visad), vilket skulle göra axelhöljet obehövligt.

Claims (13)

10 15 20 25 30 531 613 10 PATENTKRAV

1. En tätningsanordning (100) för att täta en roterbar axel som inträder ett arbetsutrymme, nämnda tätningsanordning (100) innefattande första och andra uppsättningar av tätningsringar (llO', 110"; 170, 170') separerade genom ett utrymme definierat av tätningsringuppsättningarna (1l0', l10"; 170, 170'), en yttre yta av ett axelhölje (120) eller axeln och en inre yta av en kropp (140, 150) som omger den yttre ytan av axelhöljet (120) eller axeln och fylld med en smörjande och/eller kylande fluid, varvid nämnda yttre yta av nämnda axelhölje (120) eller nämnda axel är försett med skåror (120'), eller vilken annan oregelbunden yta som helst, och kännetecknad av att nämnda utrymme är försett med fluidriktande delar (160, 160'), vilka har en parallell- trapezoidal form och är konfigurerade för att ge ett fluidflöde med en axiell komponent över en väsentlig del av nämnda tätningsanordning i samverkan med nämnda axelhölje (120) eller nämnda axel.

2. Tätningsanordningen (100) interna ytor (120, 140, 150) är utformade för att ge en pumpande verkan av en kylande och/eller smörjande fluid. enligt krav 1, varvid

3. Tätningsanordningen (100) enligt krav 1 eller 2, varvid en ingàngsöppning (190) och en utgångsöppninq (190') är lokaliserade närliggande nämnda fluidriktande delar.

4. Tätningsanordningen (100) enligt krav 3, varvid ingångsöppningen (190) och utgàngsöppningen (190') är anslutna till ett allmänt trycksatt kärl innehållande kylande och/eller smörjande fluid. 10 15 20 25 30 35 531 G13 11

5. Tätningsanordningen föregående kraven, 170, l70') (100) varvid tätningsringarna är tillverkade av kiselkarbid. enligt något av de (110', 110";

6. Tätningsanordningen (100) enligt något av de föregående kraven, varvid tätningsringarna (110', 110"; 170, 170') är diamantbelagda.

7. Tätningsanordningen (100) enligt något av de föregående kraven, varvid den smörjande och/eller kylande fluiden är olja.

8. Tätningsanordningen (100) enligt krav 4, varvid trycket i nämnda trycksatta kärl är högre än ett tryck i arbetsutrymmet.

9. Tätningsanordningen (100) föregående kraven, vari tvärsnittet av de fluidriktande enligt något av de delarna ökar i rotationsriktningen från ingångsöppningen (190) och minskar i rotationsriktningen mot utgàngsöppningen (190').

10. En metod för en tätningsanordning för täta en roterbar axel som inträder ett arbetsutrymme, tätningsanordning nämnda (100) innefattar första och andra uppsättningar av tätningsringar (110', 110"; 170, 170') separerade genom ett utrymme definierat av tätningsringuppsättningarna (110', 110"; 170, 170'), en yttre yta av ett axelhölje (120) eller axeln och en inre yta av en kropp (140, 150) som omger den yttre ytan av axelholjet (120) eller axeln och fylld med en smörjande och/eller kylande fluid, varvid nämnda yttre yta av nämnda axelhölje (120) (120'), eller vilken annan oregelbunden yta som helst, kännetecknad av att ge ett fluidflöde med en axiell eller nämnda axel är försett med skåror 10 15 20 25 30 35 531 EQ3 12 komponent över en väsentlig del av nämnda tätningsanordning genom fluidriktande delar (160, 160'), parallell-trapezoidal form, försedda i nämnda utrymme i samverkan med nämnda axelhölje (120) vilka har en eller nämnda axel.

11. ll. Metoden enligt krav 10, vidare innefattande steget att trycksätta källan av kylande och/eller smörjande fluid.

12. Ett system för att kyla och/eller smörja en tätningsanordning (100), varvid interna ytor (120, 140, 150) (100) är utformande för att ge en pumpande verkan av en kylande och/eller smörjande fluid, varvid ingàngs- och/eller utgàngsöppningar (190, l90') kylande och/eller smörjande fluid till och från tätningsanordningen (100) är anslutna till en allmän källa (200) för kylande och/eller smörjande fluid, kännetecknat av att systemet vidare innefattar fluidriktande delar (160, l60'), vilka har en parallell-trapezoidal form, konfigurerade för att ge ett fluidflöde med en axiell komponent över en väsentlig del av nämnda tätningsanordning (100) (120, 140, 150). av tätningsanordningen för i samverkan med nämnda interna ytor

13. Ett system innefattande en tätningsanordning (100) för att täta en roterbar axel som inträder ett arbetsutrymme, nämnda tätningsanordning (100) innefattar första och andra uppsättningar av tätningsringar (1l0', 1l0"; 170, 170') separerade genom ett utrymme definierat av tätningsringuppsättningarna (110', 110": 170, l70'), en yttre yta av ett axelhölje (120) eller axeln och en inre (140, 150) som omger den yttre ytan av axelhöljet (120) eller axeln och fylld med en smörjande och/eller kylande fluid, varvid nämnda yttre yta av nämnda axelhölje (120) yta av en kropp eller nämnda axel är försett med skåror (l20'), eller vilken annan oregelbunden yta som helst, 531 G13 13 kännetecknad av att nämnda utrymme är försett med fluidriktande delar (160, l60'), vilka har en parallell- trapezoidal form och är konfigurerade för att ge ett fluidflöde med en axiell komponent över en väsentlig del av nämnda tätningsanordning i samverkan med nämnda axelhölje (120) eller nämnda axel.