FI74781B - Taogpackningskonstruktion foer taetning av en roterande axel i centrifugalpumpar. - Google Patents

Description

Köysitiivisterakenne pyörivän akselin tiivistämiseksi kes kipakopumpuissa 1 74781

Jakamalla erotettu hakemuksesta n:o 832920 5

Keksinnön kohteena on köysitiivisterakenne pyörivän akselin tiivistämiseksi keskipakopumpuissa käsittäen yhdistelmänä tiivistyslaipan, jonka keskellä on aukko akselia varten ja joka on tarkoitettu yhdistettäväksi akselin suun-10 nassa säädettävänä kiinteään osaan, jonka läpi akseli menee, sekä pyörivän osan, joka kiinnitetään akseliin ja pyörii akselin kanssa, jolloin tiivistyslaippa ja pyörivä osa käsittävät vastakkaiset, säteen suuntaiset tiivistysseinä-mät.

15 Tavanomaisissa keskipakopumpuissa käytetään ko. tar koitukseen tiivisteitä, jotka on tavallisesti kierretty akselin ympäri ja joissa tiivisterengas aksiaalisella puristuksella aiheuttaa säteettäisvoiman akselia ja vastakkaista tiivistepintaa vasten.

20 Keksinnön mukaiselle köysitiivisterakenteelle on tunnusomaista, että toisessa tiivistysseinämässä on taivutettu reuna, joka suuntautuu aksiaalisesti toiseen seinämään ja on tietyllä etäisyydellä näiden seinämien läpi menevästä akselista, jolloin seinämien väliin sekä taivute-25 tun reunan ja akselin väliin voidaan kiinnittää köysitii-viste toisiinsa nähden suhteellisesti pyörivien seinämien tiivistämiseksi ja jolloin tiivisteen ja tiivistettävien seinämien välinen puristus voidaan säätää suoraan tiivisty slaippaa säätämällä.

30 Suositeltavissa rakenteissa taivutettu reuna on ul koreuna. Toisessa tiivistysseinämässä on myös taivutettu reuna säteittäisesti ulkoreunasta sisäänpäin akselin vieressä, jolloin se rajaa ulkoreunan kanssa syvennyksen toiseen seinämään tiivistettä varten. Taivutettujen reunojen 35 välinen aksiaalinen etäisyys on pienempi kuin etukäteen määrätty tiivisteen vahvuus, ja taivutettujen reunojen välinen säteisetäisyys on ainakin kaksi kertaa tiivisteen vahvuus.

2 74781 Tällä tiivisteellä saadaan tehokas, säädettävä tiivistystoiminto puristamalla toinen tiivistyseinämä toiseen. Tiivisteeseen käytetään tavanomaista tiivistys-materiaalia, joka on helppo vaihtaa ja joka eliminoi 5 tiivisteen aiheuttaman akselin kulumisen.

Keksintöä kuvataan seuraavassa keskipakopumpun erään rakenneratkaisun yhteydessä viitaten piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää sivukuvana erästä pumppuyksikköä, 10 kuvio 2 on suurennettu leikkaus kuvion 1 pumppu- yksiköstä moottorin ja sen liitoskytkimen ollessa poistettu sekä havainnollistaa yhtä tiivistyskotelotyyppiä, kuvio 3 esittää leikkausta kuvion 2 linjaa 3-3 pitkin, 15 kuvio 4 esittää leikkausta kuvion 2 linjaa 4-4 pitkin, kuvio 5 on tasokuva, osittain leikkauksena ja osittain katkaistuna, tiivistyskotelosta ja pumpunpesästä, kuvio 6 on leikkaus kuvion 5 linjaa 6-6 pitkin, 20 kuvio 7 on isometrinen esitys osiin puretusta tiivistyskotelosta, jonka kanteen on kiinnitetty vuorot-tainen kierukka, kuvio 8 on kuviota 5 vastaava leikkaus ja esittää tiivisteellä varustettua vaihtoehtoisesta tiivistyskote-25 loa, ja kuvio 9 on osittain katkaistu leikkaus kuvion 8 linjaa 9-9 pitkin.

Kuvion 1 pumppuyksikön 10 pumpunpesä 11 rajaa juok-supyöräkammion (kuvio 2), jossa juoksupyörä 14 pyörii 30 ja pumppaa nestettä pumpun sisääntulosta 16 sen ulostuloon 18. Juoksupyörä 14 on kiinnitetty akselin 20 toiseen päähän, akselin toisen pään ollessa taas yhdistetty suoraan asennetun liitoskytkimen 22 avulla moottorin 24 akseliin. Pumpunpesän 11 takana akseli on suljettu 35 irrotettavalla tiivistyskotelolla 26, joka on kiinnitetty pulteilla pumpunpesän 11 takalevyyn 28. Pesään 11 on n 3 74781 kiinnitetty pulteilla myös laakerirungon liitoskytkimen 32 toinen pää ja sen toinen pää on kiinnitetty pulteilla laakeripesään 34, joka toimii akselin tukena vastapäätä juoksupyörää olevaa akselin päätä varten, niin että ak-5 seli 20, pumpunpesä 11 ja laakeripesä 34 saadaan aksiaa-lisesti samaan linjaan. Laakeripesän 34 taakse on sijoitettu säädettävä kiinnityslaite 36 juoksupyörän 14 aksiaalisen asennon säätämiseksi. Takajalka 29 ja kotelo-jalka 31 tukevat pumppuyksikköä. Jalka 29 ulottuu yksilö kön painopisteen molemmille puolille, kun se on irti juoksupyörästä.

Kuviossa 2, joka esittää pumppua 10 yksityiskohtaisemmin, akseli 20 on tuettu pyöriväksi rakenteeksi laakeripesässä 34 olevilla laakereilla 42 ja 44. Taka-15 laakeri 42 on kiinnitetty akselin suunnassa akseliin 20 nähden akselin kaulapinnalla 46 laakerin 42 etupäässä sekä välilevyllä 48 ja kierremutterilla 50 takapäässä. Lisäksi laakeri 42 on kiinnitetty laakerihylsyyn 62 kiinnityspinnan 64 ja -renkaan 66 avulla, joka on kiin-20 nitetty pulteilla laakerihylsyyn. Vastaavasti etulaake-rin 44 sijainnin akselissa 20 määrää akselin kaulapinta 52. Jousen paikoillaan pitämä rengas 54, joka on akselin 20 urassa 21, ja pidin 56 puristavat yhdessä öljy-tiivisteen 58 ja kytkentärenkaan 60 laakerin 44 etupää-25 hän, niin että tiiviste 58 puristuu hyvin paikalleen.

Akseliyksikkö, joka käsittää akselin 20, laakerit 42 ja 44, laakerihylsyn 62 ja juoksupyörän, joka on kiinnitetty ruuveilla akselin 20 kierteillä varustettuun etupäähän, voi liikkua vapaasti aksiaalisesti, kos-30 ka laakerihylsyn 62 lieriömäinen ulkopinta pääsee liukumaan esteettä laakeripesänsä 68 lieriömäistä pintaa pitkin, ja koska lieriölaakerin 44 lieriömäinen ulkopinta pääsee liukumaan vapaasti laakeripesänsä 70 reiässä, ja edelleen, koska öljytiivisteen 58 lieriömäinen ulko-35 pinta voi liukua esteettä lieriömäisessä laakerirungon liitoskytkimen reiässä 72, ja koska akseli 20 voi liu- 74781 kua vapaasti tiivisteen 76 kiinteässä osassa 74. Akseli-yksikön aksiaalinen liike on rajoitettu toiseen suuntaan pumpunpesän 11 säteisseinämällä 78, joka on juoksupyörän 14 etureunan 80 vieressä, ja toiseen suuntaan takalevyn 5 28 säteispinnalla 82, joka on juoksupyörän 14 takareu nan 84 vieressä.

Akseliyksikön aksiaalinen sijainti määrätään säädettävällä kiinnityslaitteella 36, jossa on kaksi pulttia 100 (esim. 12,7-508 /m} tai 12,7-330 /mm/), jotka 10 menevät laakerihylsyn 62 reikien 102 läpi ja jotka on lujasti kierretty laakeripesän 34 takaosaan, sekä sää-tömutteri 104 ja lukkomutteri 106, jotka on kierretty kumpaankin pulttiin 100, laakerihylsyn jäädessä tällöin niiden väliin, niin että ne voidaan kiristää alas-15 päin laakerihylsyyn sen aksiaalisen sijainnin säätämiseksi ja kiinnittämiseksi.

Jokaisessa säätömutterissa (kuvio 3) on kehäosa 108, jossa on säännöllisin välein (esim. 22,5°) merkit 110, jotka ovat luettavissa laakeripesässä 34 olevien 20 viitemerkkien 112 yhteydessä.

Pumppua käytettäessä juoksupyörän aksiaalinen sijainti säädetään niin, että reunan 80 ja seinämän 78 välinen aukko saa aikaan optimaalisen pumppaustehon. Aukko on esim. 0,38 mm ja se saadaan aikaan löysäämäl-25 lä säätömuttereita 104 pumppuyksikön etupään suuntaan ja kiristämällä lukkomuttereita 106 samoin pumpun etupään suuntaan niin paljon, että akseliyksikkö tulee sellaiseen aksiaaliseen asentoon, jossa juoksupyörän etureuna koskettaa pumpunpesän seinämään 78. Säätömut-30 terien asento niiden viitemerkkiin 112 nähden merkitään muistiin. Lukkomuttereita löysätään ja säätömut-terit kierretään sitten takaisin pumppuyksikön takaosan suuntaan merkkien 110 sen numeron verran, joka vastaa haluttua juoksupyörän aukkoa, jonka määrää 35 merkkien ja pulttien 100 kierteiden nousun välinen kulma. Kun juoksupyörän siivet kuluvat, akseliyksikköä

II

5 74781 voidaan siirtää eteenpäin tarkalleen määrätyn etäisyyden verran, jolloin juoksupyörä saadaan uuteen paikkaan vastaavasti säätömuttereilla 104. Kun tällaisten kulumisen vuoksi suoritettujen säätöjen kokonaismäärä merkitään 5 muistiin, on juoksupyörän vaihtoajankohta helppo määrätä. Säädettävä kiinnityslaite 36 tekee myös mahdolliseksi akseliyksikön siirtämisen siihen kohtaan, jossa juoksupyörän takapinta 84 koskettaa pumpunpesän seinämään 82, jolloin juoksupyörän takaseinämässä oleva 0-10 rengastiiviste 114 eristää tiivistyskotelon 26 juoksu-pyörän kammiossa 12 olevasta nesteestä, niin että säätö voidaan suorittaa tyhjässä tiivistekotelossa, jota ei tarvitse enää tyhjentää nesteestä.

Kuvioissa 2 ja 4 esitetty keskipakovoitelulai-15 te 40, joka on metallia tai muovia, on sijoitettu laa-keripesään 34 laakerien 42 ja 44 voitelemista varten. Voitelulaite 40 on kiinnitetty akseliin 20 asetusruu-villa 120. Voitelulaitteessa on rengas 121 yhdessä pyöreän sisäputken 122 kanssa, jonka sisäseinämän akselin 20 20 pinta rajaa. Renkaan 121 ulkoseinämän läpi menevä putkimainen kanava rajaa tuloaukon 124, joka on tangen-tiaalinen putkeen 122 nähden. Kanavan sivussa on tietyllä etäisyydellä toisistaan poistoaukkoja 126 säteen suunnassa akselista 20 ja ne menevät renkaan ulkokehän 25 läpi. Verkko 128 (esim. nailonia, silmäväli 50-300 mikronia) on sijoitettu putken sisäseinämän ympärille peittämään poistoaukot.

Laakeripesän 34 sisäpinta on muotoiltu niin, että se rajaa öljysäiliön 130, jossa on niin paljon öljyä 30 132, että sitä pääsee tuloaukkoon 124 akselissa 20 ole van voitelulaitteen 40 jokaisella pyörähdyksellä. Putkeen 122 tullut öljy leviää keskipakoisesti poistoauk-kojen 126 kautta. Ensin se menee kuitenkin suodattimen 128 läpi joka erottaa siitä hiilen ja muut epäpuhtaudet. 35 Laakeripesän vastakkaisissa päissä olevat öljytiivis- teet 58 ja 130 sekä laakerihylsyn 62 ulkopinnassa oleva öljytiiviste 132 estävät öljyn vuotamisen laakeripesästä.

6 74781

Kuvioissa 2 ja 5 esitetty tiivistyskotelo 26 käsittää mekaanisen tiivisteen 76 (esim. tavaramerkki 880, valmistaja A. W. Chesterton Co., Stoneham, Massachusetts). Siinä on pyörivä osa 140, joka on kiin-5 nitetty asetusruuvilla 142 akseliin 20, ja vastaava kiinteä osa 74, joka pysyy paikallaan tiivistyskoteloon pulteilla 146 kiinnitetyn tiivistyslaipan 144 avulla. Tiivistyskotelo on kiinnitetty pulteilla 147 irrotettavana rakenteena takalevyyn 28. Pyörivä osa ja kiinteä osa 10 koskettavat pyörivästi toisiinsa tiivistyspinnassa 148. Tiiviste 76 estää nesteen vuotamisen pumpun ulkopuolelle. Nestettä ei pumpata pumpun ulostuloon, vaan se siirtyy juoksupyörän takana olevaa nesterataa ja syvennystä 150 pitkin tiivistyskoteloon. Nesteen vuotaminen 15 tiivistyskotelosta estetään myös kiinteällä tiivisteellä 152 (esim. O-renkaalla), joka on kannen 30 ja kotelon 26 välissä, tiivisteellä 154, joka on tiivistelai-pan ja tiivisteen kiinteän osa välissä, tiivisteellä 156, joka on tiivistyskotelon ja pumpunpesän takale-20 vyn välissä sekä tiivisteellä 158, joka on juoksupyörän ja akselin välissä. Kun kansi 30 irrotetaan, tiiviste 76 ja akseli 20, jotka ovat tiivistyskotelossa 26, tulevat näkyviin, jolloin ne voidaan tarvittaessa korjata. Ennen kannen 30 avaamista juoksupyörä siirre-25 tään kiinni pintaan 82, jolloin se eristää kammion 12 tiivistyskotelosta 26. Kotelossa 26 voi olla myös jääh-dytyskierukka, joka käsittää putkikierukan 170 (esim.

6,35 mm tai 9,53 mm halkaisijaltaan), joka on sijoitettu keskelle akselia tiivisteen 76 ympärille. Tällöin 30 akselin 20 ulkopinnan ja tiivistyskotelon 26 sisäpinnan välissä on tavallista suurempi tila (n. 25,4 mm), johon voidaan sijoittaa myös elektroniset paineen ja lämpötilan muuttimet. Putken 170 päät menevät kannen 30 läpi ja pysyvät paikallaan sen avulla. Putken 170 35 päät muodostavat tulo- ja poistoaukot 172 ja 174 (kuvio 6) kannen 30 ulkopuolella. Jäähdytysneste voidaan

II

7 74781 pumpata jäähdytyskierukan läpi tiivisteen jäähdyttämistä varten.

Kuviossa 7 nähdään vaihtoehtoisesti huuhtelukie-rukka 176, joka voidaan kiinnittää kanteen 30 ja joka 5 vastaa kooltaan ja muodoltaan jäähdytyskierukkaa. Huuh-telukierukassa on paljon reikiä 178, joiden kautta siihen pumpattu huuhteluneste suihkutetaan tiivistyskote-loon, jonka se huuhtelee pumpun käydessä.

Tiivistyskotelon huuhtelu voi tapahtua vaihtoeh-10 toisesti huuhtelulaitteella, jossa on huuhteluputki 180 (kuviot 5...7). Putkessa 180 on tiivistyskotelon ulkopuolella tulopää 182 ja poistopää 184, joka menee tiivistyskotelon sivuseinämän läpi ja on järjestetty niin, että se kohdistaa huuhtelunesteen tiivistyskoteloon sel-15 laisessa suunnassa, jonka yksi komponentti on tangenti-aalinen kotelon sivuseinämän sisäpuolen kanssa ja kohtisuorassa pumpun akseliin nähden. Huuhteluputki menee tiivistyskoteloon tämän takapäässä lähellä tiivistyslaip -paa, jolloin koko tiivistyskotelo tulee perusteellisesti 20 huuhdelluksi. Tangentiaalisen suunnan ansiosta nestera-ta noudattaa sisäseinämän luonnollista kaarevuutta, jolloin se ei pääse kohdistumaan suoraan tiivisteeseen. Tämä vähentää tärinää ja kulumista sekä takaa tehokkaan tiivistystoiminnon huuhtelun aikana.

25 Koska tiivistyskotelo 26 käsittää irrotettavan liitännän, sen tilalle voidaan panna helposti mikä tahansa haluttua tyyppiä oleva kotelo. Esimerkiksi (kuviot 8 ja 9) tiivistyskotelo voidaan korvata irrotettavalla tiivistyskotelolla 200, joka on kiinnitetty 30 pulteilla 147 takalevyyn 28 ja jossa on porrastettu sisäpinta 202 ja on takapäästään suljettu tiivistys-laipalla 204, joka on kiinnitetty paikalleen säädettävänä rakenteena pulteilla 206. Laipan 204 keskellä on reikä 205, jonka läpi akseli 20 menee, sekä säteettäi-35 nen tiivistysseinämä 208 juoksupyörää vastapäätä. Akseliin 20 kiinnitetyssä lieriön muotoisessa pyörivässä 8 74781 osassa 209 on vastaava säteen suuntainen tiivistysseinä-mä 210, jossa on akselin kohdalla taivutettu sisäreuna 212 ja tietyllä etäisyydellä akselista taivutettu ulkoreuna 214, niin että tiivistysseinämä 210 ja reunat 212 5 ja 214 muodostavat syvennyksen, johon köysitiiviste 216 (0 esim. 9,53 mm tai 7,94 mm ja pituus 559 mm) voidaan kiertää spiraaliksi. Molempien taivutettujen reunojen säteen suuntainen välimatka on ainakin kaksi kertaa tiivisteen vahvuus. Reunojen aksiaalinen välimatka on pie-10 nempi kuin tiivisteen vahvuus, niin että kiristettäessä laippa 204 alaspäin pulteilla 206 tiiviste puristuu aksiaalisesta tiivistysseinämien 208 ja 210 väliin. Tiiviste 216 koskettaa akseliin 20 ja estää sen kulumisen. Tiiviste 216 on kiinnitetty pyörivään osaan 209, joten 15 tiivistyspinta on seinämän 208 ja tiivisteen 216 välissä. Vaihtoehtoisesti taivutetut reunat voivat olla tiivisty slaipassa , ja tiiviste voidaan kiinnittää tiivis-tyslaippaan sekä tiivistyspinta rajata tiivistysseinä-män 210 ja tiivisteen väliin. Tiivistyskotelossa oleva 20 tila tiivistetään vuotojen estämiseksi kiinteillä 0-rengastiivisteillä 218 (tiivistyslaipan 204 ja tiivis-tyskotelon 200 välissä), 220 (tiivistyskotelon 200 ulomman etuseinän ja takalevyn 28 välissä) sekä tiivisteellä 222, joka on juoksupyörän takapään pinnan ja pyöri-25 vän osan 209 säteittäisesti sisäänpäin suuntautuvan takapinnan 226 välissä. Pyörivä osa 209 suuntautuu akselia 20 pitkin tiivistyslaipasta 204 juoksupvörään 14 ja on takalevyn 28 kohdalla olevasta päästään varustettu sok-kelotiivisteellä 230, jossa on kierteet ja joka on lähel-30 lä tiivistyskotelon sisäpintaa 232 (esim. 0,13 mm päässä siitä). Kierteet käsittävä sokkelotiiviste 230 pumppaa nesteen hydrodynaamisesti ulos tiivistyskotelosta akselin pyöriessä ja alentaa kotelon nestepainetta.

Kuvioissa 2 ja 3 havainnollistetulla tavalla akse-35 li 20 voidaan lukita korjausta suoritettaessa pyörimättömäksi irrotettavalla akselilukolla 240 (esitetty katkovii-

II

9 74781 voilla). Sen keskellä on reikä, jossa oleva kiila 242 menee akseliin 20 tehtyyn kiilauraan 244. Akselilukon ulkokehässä on kaksi reikää 246, jotka vastaavat laakeri-hylsyn takapinnassa olevia kierrereikiä, niin että akse-5 lilukko voidaan kiinnittää paikalleen estämään akseliyk-kön pyöriminen.

Claims (3)

74781

1. Köysitiivisterakenne pyörivän akselin (20) tiivistämiseksi keskipakopumpuissa käsittäen yhdistelmänä 5 tiivistyslaipan (204), jonka keskellä on aukko (205) akselia varten ja joka on tarkoitettu yhdistettäväksi akselin suunnassa säädettävänä kiinteään osaan, jonka läpi akseli menee, sekä pyörivän osan (209),joka kiinnitetään akseliin ja pyörii akselin kanssa, jolloin tiivistys-10 laippa ja pyörivä osa käsittävät vastakkaiset, säteen suuntaiset tiivistysseinämät (208,210), tunnettu siitä, että toisessa tiivistysseinämässä (210) on taivutettu reuna (214), joka suuntautuu aksiaalisesti toiseen seinämään (208) päin ja on tietyllä etäisyydellä näiden 15 seinämien läpi menevästä akselista, jolloin seinämien väliin sekä taivutetun reunan (214) ja akselin (20) väliin voidaan kiinnittää köysitiiviste (216) toisiinsa nähden suhteellisesti pyörivien seinämien tiivistämiseksi ja jolloin tiivisteen ja tiivistettävien seinämien 20 välinen puristus voidaan säätää suoraan tiivistyslaip-paa (204) säätämällä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen köysitiivisterakenne, tunnettu siitä, että taivutettu reuna (214) on ulkoreuna ja että toinen tiivistysseinämä (210) 25 käsittää lisäksi taivutetun sisäreunan (212), joka on tietyllä säteisetäisyydellä ulkoreunasta (214) sisäänpäin akselin vieressä ja joka rajaa ulkoreunan kanssa tähän seinämään syvennyksen tiivistettä (216) varten.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen köysitiiviste-30 rakenne, tunnettu siitä, että taivutettujen reunojen (212,214) aksiaalinen välimatka on pienempi kuin tiivisteen (216) vahvuus, ja että mainittujen reunojen säteen suuntainen välimatka on ainakin kaksi kertaa tiivisteen (216) vahvuus. Il