NL8000594A - Hydraulische afdichting voor vloeistofmachines met een vertikale hartlijn. - Google Patents

Description

\ -1- ' k T Tj/Se/Nira,2

Hydraulische afdichting voor vloeistofmachines met een ver-tikale hartlijn.

De uitvinding heeft betrekking op een hydraulische afdichting voor vloeistofmachines met een vertikale hartlijn.

De op dit moment voor industriële doeleinden 5 beschikbare afdichtingen kunnen, met het oog op hun werking, onderverdeeld worden in twee hoofdklassen: a) Mechanische afdichtingen b) Natte afdichtingen.

Hierna volgt een gedetailleerdere beschrijving 10 van de onderverdeling in de twee hoofdklassen.

Beschouwen wij eerst alle bekende mechanische afdichtingen: a) Pakkingafdichtingen die kunnen zijn: - van het druktype (waarin de afdichting werkzaam wordt door 15 de pakking met uitwendige middelen samen te drukken); - automatisch (waarin de afdichting werkt door gebruik te maken van veerkrachtige elementen die door de druk van de zelfde vloeistof die tegengehouden moet worden, in de juiste stand worden gebracht· ).

20 Dit type omvat V-cup, U-cup, zuiger-cup en 0-ringafdichtingen.

- zwevend (welke de in de industrie als "zuigerveer” en "segmentstaafpakking" (Segmental Rod Packing) bekende typen omvatten).

Deze typen worden normaal in groeven gemonteerd en worden 25 onder veerkracht samengedrukt.

b) afdichtingen met (radiale of axiale)speling.

In dit type wordt het verschil in druk tussen de twee aangrenzende media verminderd door middel van een verlies in belasting die optreedt over de opening welke het bewegende 30 deel van het vaste deel scheidt.

Deze typen hebben tamelijk hoge leksnelheid.

Speciale middelen zijn ontwikkeld welke het mogelijk maken om dit type afdichting te verbeteren en die gebaseerd zijn 8000594 ¢: -2- op de toename in belastingsverlies tussen de cfelen in onder-linge beweging, door het toepassen van labyrinthen, vaste of zwevende bussen enz.

c) Glijdende vlakke afdichtingen (bekend als 5 "mechanische afdichting").

Dit type bestaat uit twee ringen met evenwijdige vlakken waarvan de ene vast is en de andere roteert, en ook in axiale richting gedeeld kan zijn. De afdichting wordt verzekerd door het direkte kontakt tussen de twee delen.

10 De kontaktkracht wordt bepaald door de resultante van de op de glijdende ring werkende krachten (druk, gewicht enz) evenals door de krachten tengevolge van een reeks veren.

Dit systeem levert verschillende constructieve oplossingen, afhankelijk van de speciale toepassingen en * 15 de funktionele eisen.

Beschouwen wij nu de bekende natte afdichtingen:

Deze systemen zorgen voor een afdichtingseffekt, door een bepaalde hoeveelheid vloeistof tussen de twee aan elkaar grenzende media te plaatsen.

20 Dit kan op twee verschillende wijzen worden be reikt, waardoor twee hoofdoplossingen worden verkregen: a) statische afdichtingen b) dynamische afdichtingen.

In het eerste geval wordt alleen de statische 25 vloeistofdruk gebruikt als het vereffeningselement voor het drukverschil tussen de twee aan elkaar grenzende media.

In het tweede geval wordt het afdichtingseffekt verzekerd door vloeistof in de opening te injekteren tussen het vaste deel en het bewegende deel. Sommige speciale mid-30 delen zijn natuurlijk noodzakelijk om de leksnelheid te beperken.

Deze afdichtingen omvatten de systemen, die in de handel bekend zijn onder de namen VISCOSEAL, ISO CARBON SEAL (van Elliot), SIDERVALL enz.

35 Onafhankelijk van het gebruikte type zijn de basiseisen waaraan moeten voldoen als volgt: - Afdichting binnen het gehele bedrijfsgebied (temperatuur, druk, rotatiesnel- 8 0 0 0 5 9 4 heid) ; > -3- ' - Betrouwbaarheid Mogelijkheid voor het controleren van de werking van de afzonderlijke delen en het voorspellen van de slijtage daarvan; 5 - Onderhoud Gentakkelijk in onderhoud en repa ratie en eenvoud van ontwerp; - Levensduur Verenigbaar met de operationele eisen; - Kostendoelmatigheid Van ontwerp en onderhoud; 10 - Autonomie Klein aantal hulpdelen of reserve onderdelen.

Het in aanmerking nemen van deze eisen is des te meer noodzakelijk naarmate de gebruikte vloeistof gevaarlijker is en de betreffende machine belangrijker is in de 15 cyclus waarin deze werkt.

Deze problemen worden in het bijzonder benadrukt in het nucleaire gebied waar lekkage, hoe klein ook, niet toegelaten kan worden en waar al het onderhouds of répara-tiewerk uitgevoerd wordt in speciale omstandigheden.

20 In het licht van het bovenstaande, treedt de noodzaak op om oplossingen te vinden voor de moeilijkheden zoals ondervonden in de bekende soorten afdichtingen, zoals boven beschreven.

Bij hydraulische afdichtingen wordt de scheiding 25 tussen de vloeistof en het uitwendige omgevingsmedium bereikt door een vloeistof met een totale druk daartussen te brengen, welke het verschil in druk tegenwerkt.

Tot nu toe is dit systeem hoofdzakelijk gebruikt voor statische toepassingen; in feite zouden aanzienlijke 30 rotatiesnelheden het gedeeltelijk meeslepen van de tussenliggende vloeistof omvatten en dus een toename in het niveau tot het punt van overstroming.

Tengevolge hiervan is een speciale oplossing overeenkomstig de uitvinding toegepast, welke het mogelijk 35 maakt da niveaus te handhaven, zelfs wanneer deze blootgesteld worden aan aanzienlijke rotatiesnelheden.

Om deze reden is een soort afdichting ontwikkeld die een aantal kamers in serie omvat, elk bestaande uit een 8 0 0 .0 5 9 4 Μ -4- β" vast deel en een roterend deel. Het aantal en de afmetingen van de kamers zijn funkties van de verschillen in druk tussen de twee aangrenzende media en van de speciale eisen wat betreft de afmetingen.

5 De wanden, die de genoemde kamers vormen staan onder een hoek in plaats van vertikaal, waardoor de verhoging van de niveaus tengevolge van de rotatiesnelheid wordt vermeden.

Om een homogene verdeling van de statische druk 10 in de afzonderlijke kamers te bereiken, zijn twee vloeistoffen met verschillende specifieke gewichten, namelijk kwik o en minerale olie gebruikt.

Het kwik zorgt voor de hydraulische druk en · ' is gekozen voor het hoge soortelijk gewicht, terwijl de 15 olie de continuiteit in de variaties in de druk in de afzonderlijke kamers verzekert.

Het gedrag van deze afdichting in statische omstandigheden en in dynamische omstandigheden wordt ge-i kenmerkt door een verschillende hoogte van de vrije opper- 20 vlakken van de vloeistoffen.

De voordelen van de uitvinding zijn als volgt: a) Lekkage verminderd tot nul; b) Afwezigheid van direkt kontakt tussen het vaste deel en het roterende deel en dus afwezigheid van slijtage? 25 c) Betrouwbaarheid met betrekking tot verontreiniging van de afdichtingsvloeistof en lekkage daarvan; d) Vrijwel onbeperkte levensduur; e) Geen hulpsmeerkringlopen nodig; f) Geen periodiek onderhoud nodig; 30 g) Wordt niet beïnvloed door trillingen of foutieve uitlij-ning van de as.

Het toepassingsgebied van de hydraulische afdichting volgens de uitvinding omvat roterende inrichtingen met een vertikale hartlijn, die een lekkagesnelheid gelijk aan 35 nul hebben. In het bijzonder en met betrekking tot de di-rekte toepassingen, wordt gerefereerd aan de volgende toepassingen: a) Natriumpompen voor snelle reaktoren? 8000594 -5- b) Procespompen die vloeistoffen behandelen met een sterke giftigheid; c) Inrichtingen voor hef hanteren van radio-aktieve elementen.

5 De kenmerken van de uitvinding blijken uit de conclusies; de doeleinden en voordelen daarvan zullen ook duidelijk worden uit de volgende beschrijving van de uitvoeringsvormen die slechts als voorbeeld zijn gekozen, aan de hand van de bijgevoegde tekening waarin een vertika-10 le axiale doorsnede wordt getoond van een afdichting volgens de uitvinding.

Bij een dergelijke afdichting loopt door het bovenste deksel 10 van het huis van een met vloeistof wer-kende inrichting, die niet in de figuur wordt getoond, 15 een as 20, die aan de bovenzijde een schijf 30 heeft, die vast met de as 20 meeroteert. Vanaf het ondervlak van de schijf 30 steken naar beneden uit een aantal kegelvormige platen 31, die aan de bovenzijde onbeweeglijk met de schijf 30 zijn verbonden en zich aan de onderzijde uitstrekken 20 tot binnen een geschikte afstand (H) vanaf het bovenoppervlak van het deksel 10.

De kegelvormige platen 31 divergeren van boven naar beneden en hebben een evenwijdige progressie, d.w.z. de openingshoek van al deze platen is tenminste nagenoeg 25 gelijk.

Vanaf het bovenvlak van het deksel 10 strekken zich omhoog uit een tweede reeks kegelvormige platen 32, niet noodzakelijkerwijze met dezelfde dikte, die afwisselend tussen de platen van de eerste groep 31 uitsteken en 30 die, bovendien, deze laatste inwendig en uitwendig omgeven. Dit betekent, dat de binnenste en buitenste plaat van de bovengenoemde platen altijd een plaat 32 is, van de bovengenoemde tweede reeks, die niet roteert.

De platen 32 van de tweede reeks, die niet ro~ 35 teert, strekken zich omhoog uit tot aan het ondervlak van de schijf 30, en de afstand die de platen van deze schijf scheidt is van dezelfde grootte orde als de afstand (H), welke de onderrand van de roterende platen 31 van de eerste reeks scheidt van het ondervlak van het deksel 10.

8000594 -6- *

De platen 31 en 32 vormen samen een labyrinth afdichting die tot een geschikte hoogte gevuld wordt met een afdichtingsvloeistof.

Het referentienummer 40 geeft b.v. het niveau .5 . aan van een dergelijke afdichtingsvloeistof. Wanneer de as 20, de schijf 30 en de platen 31 roteren, wordt de afdichtingsvloeistof' ook gedwongen te roteren; volgens de uitvinding kan echter geen ongewenste toename in het niveau van de afdichtingsvloeistof optreden, vanwege het feit, dat 10 de hellingshoek van de afdichtingsplaten een centrifugaal-component doen ontstaan, die de neiging heeft de vloeistof naar beneden te drukken in plaats van omhoog, zoals wel het geval zou zijn wanneer de platen 31 en 32 vertikale wanden hadden.

; 15 Bovendien worden volgens de uitvinding twee vloeistoffen met zeer verschillende dichtheden gebruikt, bij voorkeur kwik en olie, in plaats van een enkele afdichtingsvloeistof? hierdoor is het mogelijk de totale vloeistof druk te verdelen in gedeeltelijke drukken, die overeen-20 komen met een zelfde vloeistofhoogte, waardoor dus een radiale omhulling mogelijk wordt. In feite zou bij de aanwezigheid van tamelijk grote drukverschillen tussen de twee aangrenzende media, en in het geval van ëën enkele vloeistof-druk, een onaanvaardbare axiale afmeting het gevolg zijn.

25 8000594

Claims (4)

1. Hydraulische afdichting voor met vloeistof werkende inrichtingen met een vertikale hartlijn, met het kenmerk, dat tussen een roterende as die door een vast huis steekt en het vaste huis een labyrinth afdichting is 5 aangebracht door middel van twee reeksen platen met een kegelvorm, die divergeert van boven naar beneden toe.

2. Hydraulische afdichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan het boveneinde van de roterende as een schijf is aangebracht, die met de as meeroteert, 10 van de onderzijde waarvan naar beneden een aantal kegelvormige platen zich uitstrekken die divergeren naar beneden toe en die zich uitstrekken tot nagenoeg het niveau van het huis; terwijl van het bovenvlak van het huis, nagenoeg. tot het niveau van het ondervlak van de schijf zich een 15 tweede reeks vaste platen met een kegelvorm uitstrekken, die divergeren van boven naar beneden en die zich tussen naast elkaar liggende paren roterende platen van de bovengenoemde eerste reeks uitstrekken.

3. Hydraulische afdichting volgens conclusies 20. en 2, met het kenmerk, dat een afdichtingsvloeistof die een gedeelte van de hoogte van het labyrinth vult in het door middel van de dubbele reeks vaste of roterende platen gevormde labyrinth is aangebracht.

4. Hydraulische afdichting volgens een van de 25 voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afdichtingsvloeistof bestaat uit een mengsel van twee vloeistoffen met duidelijk verschillende soortelijke gewichten, bij voorkeur kwik en olie. 8000594 30