FI78540B - Mekanisk taetning foer slampumpar. - Google Patents

Description

1 78540

Lietepumpuissa käytettävä mekaaninen tiiviste Jakamalla erotettu hakemuksesta 833 312 5 Tavanomainen, moottorin ja pumpun välissä käytet tävä mekaaninen tiiviste käsittää kiinteän tiivistysren-kaan, joka on yhdistetty moottorin koteloon, ja moottorin akseliin kiinnitetyn pyörivän tiivistysrenkaan. Kummassakin tiivistysrenkaassa on limittyvä tiivistyspinta 10 toisen renkaan tiivistyspintaa vastapäätä. Jousto-osat, esim. kierrejouset ja/tai palkeet tiivistävät tiivistys-rengaspinnat toisiinsa.

Tällaisten tiivisteiden kiinnittämisen ja irrottamisen helpottamiseksi tiiviste pannaan tavallisesti 15 "patruunaan", esim. kiinnittämällä valmiiksi koottu tiiviste lieriöholkkiin, joka työnnetään moottorin akselin päälle ja kiinnitetään siihen yhdellä tai useammalla asetusruuvilla.

Useimmissa edellä kuvatun kaltaisissa mekaanisis-20 sa tiivisteissä on paljon metalliosia, esim. palkeita ja jousia, jotka puristavat tiivistysrenkaat tiivistysasen-toon ja joihin käsiteltävä neste pääsee koskettamaan. Sellaisissa sovellutuksissa, joissa neste ei ole kuluttavaa eikä syövyttävää, tästä ei aiheudukaan vaikeuksia, 25 mutta sen sijaan lietepumpuilla siirrettävän nesteen kuluttava vaikutus kohdistuu metalliosiin ja lyhentää tuntuvasti niiden käyttöikää.

Tyypillinen mekaaninen tiiviste on kompakti ja siinä on tiiviisti toisiinsa sovittuvat tarkkuusosat.

30 Sen sijaan lietepumpun tiivisteiden osat voivat olla suhteellisen karkeita, joten ne voidaan valmistaa suurilla mittatoleransseilla ja sen vuoksi myös huokealla, koska ne kuluvat kuitenkin nopeasti, vaikka niiden käyttöikää yritetäänkin pidentää. Tämä koskee myös sitä ta- 2 78540 paa, jolla ne asennetaan pumppuun. Esimerkiksi, kuten jo mainittiin, useimmat patruunatiivisteet on kiinnitetty useimmilla asetusruuveilla, jotka juuttuvat usein kiinni ja joiden irrottaminen vaatii paljon aikaa. Kun 5 on kysymys lietepumpun tiivisteistä, jotka säädetään ja vaihdetaan huomattavasti useammin, on tärkeää, että tiiviste pystytään irrottamaan moottorin akselista nopeasti ja helposti.

Lietepumppujen tiivisteiden suunnittelussa on li-10 säksi huomioitava tiivistysrenkaiden kuormituspinta.

Aikaisemmista tiivisteistä voidaan tällöin mainita esimerkkeinä tapauksia, joissa jouset on korvattu elasto-meerimateriaalilla, niin että on saatu tarvittava jousto pitämään tiivistysrenkaat tiivistysasennossa.

15 Elastomeerejä voidaan kuormittaa vääntö-, puris tus-, veto- ja leikkausrasityksilla. Viimeksi mainittu rasitus on näistä edullisin, koska kuormitukset jakautuvat - yleensä tasaisesti - koko elastomeerimassaan. Vään-törasityksessa kuormitukset ovat lähinnä ulommaisissa 20 kuiduissa sisäkuitujen ollessa yleensä kuormittamattomia ja juuri nämä kuidut vahingoittuvat ensin kulumisesta tai kemiallisesta vaikutuksesta johtuen. Lisäksi voidaan i mainita, että vääntökuormitettu elastomeeri menettää hy- vin pian joustotoimintonsa. Vetorasituksessa elastomee-25 rit venyvät ja jäävät tällöin venyneeseen muotoonsa, siis samalla tavalla kuin esim. venytetty kuminauha, joka jää jatkuvasti "pitkäksi". Elastomeeriosa on rajattuna kokoonpuristumaton ja taas rajaamttomana ja puristettuna se pullistuu. Lisäksi sillä on suuri jousto ly-30 hyellä välillä, joten se ei voi korvata jousta.

Esimerkiksi US-patentissa 4 306 727/Deane et ai selostetaan kiinteän elastomeerirenkaan käyttöä. Renkaan päässä on metallinen tiivistysrengas poran terään liittyen. Tässä patentissa mainitaan myös, että elastomeeri-35 tiivisteitä käytetään pyörivien leikkuuterien ja tuki-

II

3 78540 laakereiden välissä estämään lian, hiekan, kivimurskeen, syövyttävien nesteiden ja muiden epäpuhtauksien pääsy laakeriin. Vaikka tämän patentin mukainen elastomeeri-rengas onkin esimerkki elastomeerin käytöstä haluttaes-5 sa puristaa tiivistysrenkaat toisiinsa, se on kuitenkin konstruoitu niin, että jätettä pyrkii kasautumaan vuoto-puolelle, mikä pystyy aiheuttamaan elastomeerin huonontumisen. Lisäksi tiiviste voidaan puhdistaa ainoastaan purkamalla koko tiivistemekanismi.

10 US-patentissa 3 272 519/Voitek selostetaan puoles taan tiivisteitä, joita käytetään traktorin takapyörien ja rungon välissä. Jokaiseen tiivisteeseen kuuluu kaksi elastomeerista valmistettua, poikkileikkaukseltaan pyöristetyn neliön muotoista tiivistysosaa, jotka purista-15 vat tiivistysrengasparin yhteen ja muuttuvat käytössä vinoneliön muotoisiksi. Tällöin jää rakoja niihin kove-roihin uriin, joihin elastomeeriosat on sijoitettu, ja rakoihin kerääntyy taas erilaista jätettä.

Deanen ja Voitekin patentissa ei kuitenkaan tehdä 20 ehdotusta elastomeerielementin leikkausrasituksesta.

Nyt selostettavan keksinnön mukainen mekaaninen tiiviste on suunniteltu nimenomaan kuluttavaa lietettä siirtäviin pumppuihin ja käsittää tavanomaiset kiinteät ja pyörivät tiivisteet. Tiivisteissä on vastakkaiset 25 tiivistyspinnat, ja renkaat puristuvat joustavana toi mintona ainakin yhteen elastomeeriyksikköön, joka kestää pumpulla siirrettävän aineen hiovan ja syövyttävän vaikutuksen. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on mekaaninen tiiviste käytettäväksi erityisesti lietepumppujen 30 yhteydessä, joissa pumpuissa on pumppupesä ja moottorikäyttöinen akseli, joka pyörittää pumpun juoksupyörää, tiiviste käsittää pyörivän tiivistysrenkaan yhdistettäväksi akseliin ja pyöriväksi sen mukana, kiinteän tiivistysrenkaan yhdistettäväksi pesään. Molemmat tiivistysren-35 kaat käsittävät pinnan, joka on toisen renkaan pintaa vastapäätä, ja tarkoitettu liittymään siihen tiivistäväs- , 78540 4 ti hidastamaan virtaavan väliaineen virtausta pitkin akselia korkean paineen alueelta matalan paineen alueelle. Tiivistysrenkaassa on elastomeeriyksikkö, joka tukee tii-vistysrenkaista toisen ja joka käsittää renkaan muotoisen 5 osan, joka on valmistettu elastomeerimateriaalista. Elastomeeriyksikkö käsittää parin renkaan mukaiseen osaan kiinnitettyjä samankeskisiä nauhoja, jotka ovat akselin ja säteen suunnassa tietyllä etäisyydellä toisistaan, niin että sovitettaessa seuraavaa yksikköä paikoilleen elastomeeriyksikkö 10 pakottaa tiivistysrenkaansa kohti mainittua toista tiivis-tysrengasta ja nauhojen välisessä vyöhykkeessä siihen kohdistuu leikkauskuormitus. Nauhat ovat edullisesti metallisia ja niiden siirtyessä aksiaalisesta vastakkain, kun tiiviste pannaan paikalleen, rengasosaan tulee leikkauskuormi-15 tus. Tämä merkitsee taas sitä, että elastomeerimateriaalin osat liukuvat toisiinsa nauhojen akselin kanssa yhdensuuntaisesti. Elastomeeriyksikkö(-sylinteri) yhdistää pyörivän tiivistysrenkaan lietepumppua käyttävän moottorin akseliin, joten pyörivä tiivistysrengas pyörii akselin muka-20 na. Yksikön elastomeeriosa muodostaa sulun, joka estää pum-: pun siirtämän nesteen pääsyn akseliin ja suojaa yksikön mo nia metalliosia pumpattavan nesteen aiheuttamalta kulumi-seita.

Keksinnön mukaiselle tiivisteelle, joka on patruuna-25 tyyppinen ja voidaan kiinnittää yhtenä osana akseliin ja myös irrottaa siitä yhtenä osana, on tunnusomaista, että asennuksen ja säädön aikana kiinteää tiivistysrengasta tukee akseliholkki, joka on sovitettu pumpun juoksupyörän akselin kannattamaksi, jolloin käynnin aikana kiinteä tiivis-30 tysrengas kiinnittyy kiinteään osaan, joka on sovitettu liittymään kiinteää tiivistysrengasta pidättävään renkaan muotoiseen laippaan, johon on kiinnitetty asetuslohko, joka käsittää kiinteään osaan kiinnittyvän pinnan kiinteän osan puristamiseksi laipan ja asetuslohkon väliin.

Il 5 78540

Lieriöholkki lukitaan edullisesti moottorin akseliin kiilaosalla,joka on helppo irrottaa, kun tiivisteyksik-kö vaihdetaan. Kiila voidaan irrottaa lukitusasennos-taan lyömällä sitä vasaralla tähän tarkoitukseen sopi-5 van tangon avulla.

Keksinnön mukainen tiivisteyksikkö jättää osien väliin aukot, jotka ovat suuremmat kuin tavanomaisissa tiivisteyksiköissä, jolloin vuotojätteen poistaminen on helpompaa. Tiivistysrenkaissa on elastomeerisuojukset, 10 jotka suojaavat käyttötapeille tarkoitettuja käyttöuria, kuten myöhemmin selostetaan. Lisäksi nämä suojukset suojaavat tiivistysrenkaiden suhteellisen hauraita pintoja sekä renkaiden asentamisen että niiden käytön aikana.

Tiivisteyksiköt kootaan mieluimmin valmiiksi pat-15 ruunoiksi, joilla on tietty jousikuormitus ja jotka on varustettu leikkauskuormitetulla elastomeeriyksiköllä. Patruunoissa on rakenteeltaan uudet kohdistusosat, jolloin niiden asentaminen pumpun ja moottorin muodostelmaan yhdistelmärakenteeseen on helpompaa. Kohdistusosat toi-20 mivat samalla laippapuristimina, kun tiivisteet ovat käytössä.

Seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisesti erästä keksinnön suoritusmuotoa viittaamalla tällöin piirustuksiin, jotka havainnollistavat vain yhtä erikois-25 rakennetta.

Kuvio 1 on osittainen poikkileikkaus keksinnön mukaisen mekaanisen tiivisteen eräästä suositettavasta rakenteesta, kuvio IA esittää osittaisena pystykuvana yhden 30 tiivistysrenkaan työntöuraa, johon elastomeeriyksikön istukka menee, kuvio 2 on poikkileikkaus elastomeeriyksiköstä ennen elastomeerin kuormittamista, kuviot 3-5 ovat osittaisia poikkileikkauksia ja 35 havainnollistavat tiivistyspatruunan asetuslohkoa sa- 6 78540 moilla viitenumeroilla varustettuina ja kuvio 6 on osittainen poikkileikkaus kuvion 1 linjaa 6-6 pitkin ja esittää lukituskiilaa, joka yhdistää keksinnön mukaisen mekaanisen tiivisteyksikön moottorin 5 akseliin.

Kuvio 1 havainnollistaa keksinnön erästä suositettavaa rakennetta, joka käsittää mekaanisen tiivisteyksikön 10. Se on liitetty lietepumppuun, jossa on juoksupyö-rä 14 (esitetty kaaviona) kohdassa 18 kaaviona esitetyn 10 moottorin akselin 16 käyttämänä. Tiivisteyksikkö 10 on sijoitettu koteloon 20, ja se on patruuna, joka asennetaan akseliin 16 ja irrotetaan siitä yhtenä osana. Kuvion 1 rakenteessa yksikkö 10 on liitetty tiivistysholk-kiin 22, joka on akselin 16 ympärillä ja suojaa sitä pum-15 pulla siirrettävältä nesteeltä ja kuluttavalta lietteel tä.

Mekaaninen tiivistyspatruuna tai tiivisteyksikkö 10 käsittää pyörivän tiivistysrenkaan 24 ja kiinteän tiivistystenkään 26. Niissä on vastaavat tiivistyspinnat 28 20 ja 30, jotka on puristettu joustotoimintona toisiinsa.

Tiivistysrenkaat 24 ja 26, jotka ovat suositettavassa rakenteessa muodoltaan ja materiaaliltaan suunnilleen samanlaiset, on valmistettu mieluimmin keraamisesta materiaalista, esim. alumiinioksidista, ja varustettu osit-25 täisillä kulmasuojuksilla 32 ja 34. Suojukset ovat elasto-meerimateriaalia, esim. kumia, jonka shorekovuus on noin 50-60. Suojuksissa 32 ja 34 on kehän suunnassa erilliset urat 36 noin 90° päässä toisistaan. Haluttaessa voidaan luonnollisesti käyttää myös muita suojusetäisyyksiä.

30 Tiivistyspatruuna 10 käsittää myös elastomeeri- yksikön 37 (kuviot 1 ja 2), joka koostuu elastomeerima-teriaalin 44 renkaan muotoisesta sydämestä, esim. kumista, jonka shorekovuus on noin 50-60 ja joka on yhdistetty kahteen samankeskiseen, mutta akselin ja säteen suunnassa 35 toisistaan tietyllä etäisyydellä olevaan nauhaan 40 ja 42, jotka ovat mieluimmin ruostumatonta terästä. Sisä-

II

7 78540 nauhan 40 kehällä on reikiä, jotka ovat yleensä 90° päässä toisistaan. Elastomeerimateriaalin osan 44 kehällä on korvakkeet 48, jotka ovat muodoltaan, kooltaan ja keskinäiseltä etäisyydeltään sellaisia, että ne mene-5 vät tiivistysrenkaan 24 suojuksessa 32 oleviin uriin 36. Nauha 42 on tiivistysrenkaan 24 ympärillä ja suojuksen 32 päällä ja koskettaa siihen. Nauha 40 on yhdistetty lieriön muotoiseen akselin hoikkiin 50 käyttötapeil-la 52, joissa oleva osa menee yhteen nauhassa 40 olevis-10 ta rei'istä 46.

Kuten jo mainittiin, tärkeänä keksintöön liittyvänä näkökohtana on varmistaa elastomeeriyksikön leik-kauskuormitus, niin että rasitukset jakautuvat tasaisesti elementin koko poikkileikkauksen osalle. Nauhat 40 ja 15 42 toimivat vahvistusosina, jotka saavat sijaintinsa ja suuntansa ansiosta renkaan muotoisen elastomeerirungon leikkauskuormitukseen, kun molemmat tiivistysrenkaat liikkuvat toisiaan vasten. Kuten kuvasta 1 voidaan todeta, ulkonauha pyrkii liukumaan vasemmalle nauhan 40 pääl-20 le ja sen yli, kun tiivistysrengas 24 jännitetään, jolloin renkaan muotoinen elastomeerirunko joutuu leikkaus-kuormitukseen likipitäen koko poikkileikkausalueella molempien nauhojen välissä.

Tiivistysrengas 26 on tuettu laippaosalla 56, jos-25 sa on pyöristetty osa 58 tiiviisti renkaan 26 ja suojuksen 34 päällä ja ympärillä. Laippaosan 56 tukemat, kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäisyydellä olevat tapit 59 menevät suojuksessa 34 oleviin käyttöuriin 36. Laipan 58 pyöristetty osa on mieluimmin päällystetty, kuten 30 kohdassa 58A kuvataan, elastomeerimateriaalilla, joka suojaa laipan kärjen 58 pumpun siirtämän nesteen kuluttavalta vaikutukselta. Päällyste on mieluimmin kumia, jonka shorekovuus on 50-60.

Laippa 56 on puristettu kotelolaippaan 20A aina-35 kin kolmella, kehän suunnassa toisistaan tietyllä etäi- 8 78540 syydellä olevalla asetuslohkolla 60, joissa jokaisessa on lovi 61. Konepultit 62 menevät vastaaviin pulttirei-kiin 64, jotka on tehty asetuslohkoihin, ja myös laipan 56 kierrereikään 66.

5 Jotta tiiviste voidaan asentaa paikalleen ja ir rottaa yhtenä osana, kaikki pääkomponentit on sijoitettu hoikin 50 päälle, joka holkki työnnetään hoikin 22 päälle. Akseliholkin 50 toisessa päässä on holkkilaippa 68 rengasta 38 vastapäätä ja siihen on porattu reikä 70 (kuva 6) 10 lukituskiilaa 72 varten, joka lukitsee hoikin 50 ja mekaanisen tiivisteyksikön 10 tiivistysholkkiin 22.

Tiivistyspatruuna 10 työnnetään paikalleen akselin 16 pumpun puoleisesta päästä ennen juoksupyörän 14 kiinnittämistä. Eri osien välykset säädetään ennen asen-15 nusta. Patruuna 10 kootaan seuraavalla tavalla: a) Tiivistysrengas 24 pannaan elastomeeriyksikköön 37 siten, että käyttöurat 36 ovat samassa linjassa käyttö-korvakkeiden 48 kanssa, b) tiivistysrengas 26 pannaan laippaan 56, 20 c) tiivistysrenkaan 24 käsittävä elastomeeriyksikkö pannaan hoikin 50 vasemmanpuoleiseen päähän ja kiinnitetään tapeilla 52, jotka voidaan kiinnittää tilapäisesti paikoilleen teipillä, d) kolme asetuslohkoa 60 kiinnitetään laippaan 56 ja 25 pultit 62 kiristetään sormin niin, että asetuslohkot pysyvät "ajoasennossa" (kuva 5), e) yksikkö, joka käsittää laipan, asetuslohkon ja kiinteän tiivistysrenkaan työnnetään sitten akselin hoikin 50 oikeanpuoleiseen päähän ja asetuslohkoja käännetään 30 180° kuvan 3 havainnollistamaan sisäasentoon, jolloin holkkilaippa 68 menee asetuslohkossa olevaan uraan 61.

Valmiiksi koottu patruuna 10 voidaan nyt asentaa lopulliselle paikalleen. Koska tiivistysrenkaaseen 24 liittyvä elastomeeriyksikkö 37 on leikkauskuormituksessa 35 (kuva 1), se puristaa joustavana toimintona tiivistys- I) 9 78540 renkaan 24 tiivistysrengasta 26 vasten. Patruuna 10 työnnetään hoikin 22 vasemmanpuoleiseen päähän ja tappien 52 tullessa hoikin 22 vasempaan päähän teippi irrotetaan, jolloin hoikin ulkopinta kiristää tapit paikoil-5 leen. Laippa 56 pannaan asennuslaipan 20A pintaa vasten, asetuslohkot käännetään akselin säätöasentoon (kuva 4) ja pultit 62 kiristetään.

Tällöin pumppuyksikkö onkin valmis ja akseliin nähden kaikki tarvittavat säädöt suoritettu. Tämän jäl-10 keen akseliholkki lukitaan akseliin tapilla 72, joka kierretään kiinni. Pultteja 62 löysätään sen jälkeen, asetuslohkot käännetään ajoasentoon ja pultit kiristetään jälleen.

Elastomeeriyksikkö 37 on muotoiltu niin, ettei 15 siinä ole uria, joihin voi kerääntyä jätettä pumpulla siirrettävästä nesteestä. Myös elastomeerin leikkaus-kuormitukset jakautuvat tasaisesti koko elastomeerima-teriaaliin. Elastomeeriyksikkö 37 tukee tiivistysrengasta 24 ja muodostaa lisäksi hydraulisen tiivisteen hoikin 20 50 ja tiivistysrenkaan 24 väliin ja suojaa ainakin osaa hoikista 50 pumpulla siirrettävän nesteen kuluttavalta vaikutukselta.

Vaikka keksintöä onkin selostettu nyt vain yhden edullisen suoritusmuodon avulla, on luonnollista, että 25 siitä voidaan sen ideasta poikkeamatta tehdä useita erilaisia muunnelmia.

Claims (3)

1. Mekaaninen tiiviste käytettäväksi erityisesti lietepumppujen yhteydessä, joissa pumpuissa on pumppuperä 5 (20) ja moottorikäyttöinen akseli (16), joka pyörittää pumpun juoksupyörää (14) , joka tiiviste käsittää pyörivän tiivistysrenkaan (24) yhdistettäväksi akseliin (16) ja pyöriväksi sen mukana, kiinteän tiivistysrenkaan (26) yhdistettäväksi pesään (20), molempien tiivistysrenkaiden 10 käsittäessä tällöin pinnan (28,30), joka on toisen renkaan pintaa vastapäätä, ja tarkoitettu liittymään siihen tiivistävästä hidastamaan virtaavan väliaineen virtausta pitkin akselia korkean paineen alueelta matalan paineen alueelle ja elastomeeriyksikön (37), joka tukee tiivistysrenkais-15 ta (24) toisen ja joka käsittää renkaan muotoisen osan (44), joka on valmistettu elastomeerimateriaalista, ja parin siihen kiinnitettyjä samankeskisiä nauhoja (40,42), jotka ovat akselin ja säteen suunnassa tietyllä etäisyydellä toisistaan, niin että sovitettaessa seuraavaa yksik-20 köä paikoilleen elastomeeriyksikkö pakottaa tiivistys-renkaansa kohti mainittua toista tiivistysrengasta ja nauhojen välisessä vyöhykkeessä siihen kohdistuu leikkaus-kuormitus, tunnettu siitä, että asennuksen ja sää-dön aikana kiinteää tiivistysrengasta (26) tukee akseli-25 holkki (50), joka on sovitettu pumpun juoksupyörän (14) akselin (16) kannattamaksi, jolloin käynnin aikana kiinteä tiivistysrengas kiinnittyy kiinteään osaan (20A), joka on sovitettu liittymään kiinteää tiivistysrengasta pidättävään renkaan muotoiseen laippaan (56) , johon on kiinnitet-30 ty asetuslohko (60), joka käsittää kiinteään osaan (20A) kiinnittyvän pinnan (60A) kiinteän osan (20A) puristamiseksi laipan (56) ja asetuslohkon (60) väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tiiviste, tunnettu siitä, että asetuslohko (60) on sovitettu pyö- 35 ritettäväksi kolmeen asentoon: u 78540 (1) asennusasentoon (kuvio 3), jossa asetuslohko kiinnittyy vain mainittuun akselin hoikkiin (50); (2) säätöasentoon (kuvio 4), jossa asetuslohko kiinnittyy sekä akselin holkiin että kiinteään osaan; 5 (3) käyntiasentoon (kuvio 5), jossa asetuslohko kiinnit tyy vain kiinteään osaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tiiviste, tunnettu siitä, että akseliholkki (50) on kiinnitetty moottorin akseliin (16) kiilaosalla (72), joka menee 10 akseliholkissa olevan reiän läpi. 12 78540