NO131168B - - Google Patents

Description

Tetningsinnretning for roterende aksler.

Foreliggende oppfinnelse angår mekaniske tetninger og tar sikte på en mekanisk tetning som tjener til å tette roterende aksler, særlig pumpeaksler, mot lekkasje av høytrykksfluider.

Hittil har mekaniske tetninger vist seg

å være ineffektive når det dreier seg om forholdsvis høye trykk, dvs. trykk på 100 kg/cm<2> og høyere. Tetning mot så høye trykk er blitt utført ved hjelp av flertrinns- eller tandem-tetninger, hvor det høye trykk deles opp i et flertall trinn, slik at hvis trykket det skal tettes mot er 175 kg/cm<2> så kan det brukes to tetninger som hver enkelt da vil utsettes for et trykk på ca. 88 kg. Men en slik konstruksjon krever en ganske betydelig plass for an-bringelse av flertrinns- eller tandemtet-ningen fordi tetningene er beliggende med aksiale mellomrom langs akselen. Ved kon-struksjoner hvor en slik plass ikke er dispo-nibel har forsøk på å bruke en enkelt trinn-tetning falt uheldig ut, fordi tetninger når de utsettes for så høye trykk har en meget kort levetid idet tetningsflatene får hakk eller riper og biter seg fast etter forholdsvis få timers drift.

For fagfolk på dette område er det velkjent at når en tetning funksjonerer riktig så er det tvers over de i forhold til hverandre roterende tetningsflater en trykkgradient fra trykket i huset til atmosfæretrykket. Ved en mellomliggende ringformet flate tversover tetningsflatene vil trykket derfor ha en ukjent verdi som tilnærmet er halvparten av trykket i huset. En av de idéer som ligger til grunn for oppfinnelsen er å utnytte denne egenskap hos mekaniske tetninger og anbringe midler til å frembringe et på forhånd bestemt mellomliggende utbalanserende fluidumtrykk mellom tetningsflatene mellom tetnings-ringenes periferier. Hvis dette mellomtrykk er halvparten av trykket i huset og hvis det påføres i en sirkelring mellom indre og ytre radielt atskilte, forholdsvis smale tetningsflater på den ene tetningsring, så vil dette mellomtrykk oppheve halvparten av trykket i huset tvers over den ene av de forholdsvis smale tetningsflater, hvorved det bare blir halvparten av trykket i huset som det skal tettes mot over den andre forholdsvis smale flate. En tetning som omfatter dette trekk ved foreliggende oppfinnelse kan derfor betegnes som en flertrinnstetning. I den viste ut-førelse av dette trekk ved oppfinnelsen er vist en totrinnstetning men det er klart at det kan anvendes flere trinn enn to.

Det er også velkjent at når en tetning

av denne type funksjonerer riktig så strøm-mer det en fluidumfilm tvers over flatene og frembringer en trykkgradient fra trykket i huset til atmosfæretrykket tvers over de i forhold til hverandre roterende tetningsflater, og kraften som frembringes av denne gradient blir således en funksjon av trykkfallet tvers over flatene. Ved en mellomliggende ringformet flate tvers over tetningsflatene vil størrelsen av trykket derfor være ukjent og tilnærmet halvparten av trykket i huset.

Det kjennes tetningsanordninger hvor tetningsmediet tvinges inn i den smale ring mellom tetningsflatene ved et trykk som er større enn gasstrykket i kjølekret-sen, så at en liten del av tetningsmediet fly-ter inn i huset fra ringen. Med andre ord vil ved de kjente anordninger tetningsmediet lekke inn i huset i det øyemed å hindre lekkasje av gass ut av huset.

En hensikt med oppfinnelsen er ved en tetningsinnretning av den omhandlede art å skaffe midler for mellom tetningsflatene å tilveiebringe et fluidumtrykk som ligger mellom trykket av fluidumet i huset og atmosfæretrykket, så at tetningsmediet ikke vil søke å lekke inn i huset, men iste-denfor med en forutbestemt hastighet lekke til atmosfæren.

Mer bestemt vedrører oppfinnelsen en glideringtetning for avtetning av en pumpeaksel eller lignende mot lekkasje av trykkvæske fra et hus, hvor to tetningsringer ligger tettende an mot hverandre med mot hverandre vendende radielle flater og hvor der mellom tetningsflatene er dannet et ringrom, idet en av tetningsringene dreier seg sammen med akselen og er lagret forskyvbart på akselen under motvirkning av en fjærkraft, mens den annen tetningsring står stille, og med det ovennevnte formål for øyet består oppfinnelsen vesentlig i at væsketrykket i huset tilføres ringformet mellom tetningsflatene av tetningsringene med et trykk som ligger mellom det i huset herskende trykk og atmosfæretrykket.

Tegningene viser en rekke eksempler på utførelser av oppfinnelsen. Fig. 1 er et aksialt lengdesnitt gjennom en tetningsinnretning etter oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt i større måle-stokk etter linjen 2—2 i fig. 1 og viser den ikke roterende tetningsring i oppriss. Fig. 3 er et bruddstykke av et radial-snitt etter linjen 3—3 i fig. 2. Fig. 4 er et aksialsnitt gjennom en annen utførelse av tetningsinnretningen etter oppfinnelsen. Fig. 5 er et skjematisk snitt som viser tetningsinnretningen etter fig. 4, særlig med hensyn til de respektive for trykket reagerende flater av tetningselementene, hvorved det oppnåes en selvregulering av mekanismen. Fig. 6 er et bruddstykke av en lengdesnitt og viser en endret utførelse av oppfinnelsen. Fig. 7 er et lengdesnitt av en mekanisk tetningsinnretning som oppviser andre trekk ved oppfinnelsen. Fig. 8 er et bruddstykke av et lengdesnitt og viser nok en utførelse av tetningsinnretningen med delvis utbalanserte tet-

ningsringer i samsvar med dette trekk ved oppfinnelsen.

Fig. 9 er et snitt i likhet med fig. 8 av en endret utførelse med midler til å føre et utbalanserende fluidum til rommet mellom tetningsringene.

I fig. 1 er et pumpehus 1 eller liknende utstyrt med en pakningsboks 2 som den roterende aksel 3 strekker seg gjennom. Til utsiden av huset 1 er ved hjelp av et passende antall skruer 4 festet en ringformet tetningsflens 5 med en sentral åpning 6 for et parti 7 med redusert diameter av akselen 3.

En dreibar tetningsring 8 ligger om-kring akselen 3 og har en forholdsvis bred radial tetningsflate 9. Denne er utformet på et radialt forstørret endeparti 10 på tetningsringen 8, hvilket endeparti omgir akselpartiet 7. Videre har tetningsringen 8 et hylseformet parti 11 som strekker seg aksialt langs akselpartiet 3.

En sylindrisk utvidelse 12 i hylsepartiet 11 skaffer et ringformet rom mellom hylsen 11 og akselen 3 og her er det anbrakt en U-koppformet pakning 13 som presses til anlegg med et sete 14 og utvides ved hjelp av en kilevirkende ekspansjonsinnretning 15 til anlegg mot akselen 3 og innersiden av hylsen 11.

Den ene ende på en skruefjær 16 ligger an mot innretningen 15 og den andre mot en bøssing 17 som har en brysting 17' som ligger an mot en ansats 18 på akselen 3, slik at fjæren 16 normalt vil presse den dreibare tetningsring 8 i retning mot tetningsflensen 5.

Tetningsringen 8 har et flertall aksiale drivknaster 8a som stikker inn i slisser 15a i innretningens 15 omkrets. Fra ansatsen 18 på akselen 3 går det en rekke aksiale spor 19 som opptar hodene 20 på et tilsvarende antall drivstifter 21 som stikker radialt ut gjennom åpninger 22 i bøssingen 17 og inn i de langstrakte slisser 15a som strekker seg aksialt i et skjørt 15b på kileinnretningen 15. Herved holdes tetningsringen 8 fastkilt på akselen 3 ved hjelp av stiftene 21, skjørtet 15b og drivknastene 8a og roterer sammen med akselen, men kan bevege seg aksialt i forhold til denne.

Den foran beskrevne konstruksjon er velkjent og vanlige mekaniske tetninger omfatter dessuten en ikke roterende tetningsring som samvirker tettende med flaten 9 på den roterende tetningsring 8 og som er fast forbundet med flensen og dermed med huset slik at den blir stasjonær. Men når disse kjente tetninger blir utsatt for forholdsvis høye trykk tversover tetningsflatene, så vil den aksiale kraftkomponent som virker på den aksialt bevegelige ring klemme tetningsflatene til intim kontakt og derved forhindre strømningen tvers over flatene av en smørende film av det fluidum det skal tettes mot. Herved ripes og ødelegges tetningsflatene som i praksis finslipes eller poleres til tilsynelatende plane flater. Ved foreliggende oppfinnelse unngåes denne ulempe og vanske-lighet som opptrer i kjente høytrykkstet-ninger. For å oppnå dette bæres den nye ikke roterende tetningsring 24 etter oppfinnelsen av flensen 5 i dennes sentrale åpning.

En O-formet pakningsring 26 er inn-lagt i en rille i tetningsringens 24 utside som opptas i en større utboring 25 i flensen 5. Denne er også forsynt med en min-dre utboring 27 som danner et ringformet sete for en annen O-ring 28 eller liknende pakning beliggende rundt et neddreiet parti 29 på tetningsringen 24. Pakningene 26 og 28 hindrer trykkfluidum fra å strømme fra pakningsboksen 2 og mellom tetningsringen 24 og flensen 5, mens den foran beskrevne pakningsring 13 hindrer at fluidum strømmer fra huset og ut mellom akselen og den roterende tetningsring 8.

Den indre ende av den ikke roterende ring 24 har en forholdsvis smal radial tetningsflate 30 og radialt innenfor og i avstand fra denne en annen forholdsvis smal radial tetningsflate 31. Flatene 30 og 31 som ligger tettende an mot den brede tetningsflate 9 på ringen 8 danner en effektiv tetning som hindrer fri strømning av trykkfluidum fra huset og mellom tetningsringene og ut gjennom åpningen 6 i flensen 5.

En ringformig renne 32 er utformet mellom de smale tetningsflater 30 og 31 og der er anordnet midler til å lede trykkfluidum til ringrennen 32, slik at husets fluidumtrykk som påføres tvers over de samvirkende tetningsflater delvis blir utbalansert.

I den viste utførelse har tetningsringen 24 en innløpskanal 33 og en utløps-kanal 34, som begge mellom O-ringene 26 og 28 står i forbindelse med en innløps- og en utløpskanal 35 resp. 36 i flensen 5. Fluidum som strømmer inn i innløpskanalen 35 vil således passere gjennom kanalen 33 i ringen 24, gjennom ringrennen 32, utløps-kanalen 34 i ringen 24 og ut gjennom ut-løpskanalen 36 i flensen 5.

I henhold til oppfinnelsen blir ringrennen 32 tilført fluidum med et trykk som ligger mellom trykket i huset ved de samvirkende tetningsringers ytre omkrets og atmosfæretrykket ved den indre omkrets av disse ringer.

Som vist i utførelsen etter fig. 1—3 er flensen 5 forsynt med en utløpskanal 37 til forbindelse med den skjematisk viste ledning 38. Denne danner forbindelse mellom husets indre og innløpskanalen 35 i flensen 5. Ledningen 38 er fortrinnsvis ut-ført som et reguleringsrør hvis strømnings-motstand vil bevirke en reduksjon av trykket i det fluidum som fra huset gjennom ledningen 38 strømmer inn i ringrennen 32 i ringen 24.

Ved utløpssiden av fluidumkretsen gjennom tetningsringen 24 er det anordnet en annen, skjematisk vist ledning 39 som er forbundet med utløpskanalen 36 i flensen 5 og som også fortrinnsvis er utført som et reguleringsrør for å redusere trykket i fluidet fra ringrennen 32, slik at trykket ved utløpet av ledningen 39 blir redusert til atmosfæretrykk og med en minimal strømningshastighet på fluidet, som f. eks. noen få dråper pr. min. eller deromkring.

Hvis det ønskes kan reguleringsrøret 38 føres gjennom en varmeutveksler 40 for kjøling av det gjennomstrømmende ut-balanseringsfluidum, der hvor høye tem-peraturer er et problem i tillegg til høye trykk.

Hvis fluidet i pakningsboksen 2, når den i fig. 1—3 viste tetningsring er i virksomhet, har et trykk på 140 kg/cm<2>, så vil det på tetningsflatens 30 og ringens 24 ytre omkrets også herske et trykk på 140 kg/ cm<2>. Hvis videre reguleringsrøret 38 be-virker et trykkfall fra 140 kg/cm<2> i huset til 70 kg/cm<2> i ringrennen 32, så vil halvparten av fluidumtrykket i huset bli utbalansert over den ytre tetningsflate 30 og der er derfor ikke påkrevet at den indre tetningsflate tetter mot mere enn 70 kg/ cm<2>. I fagkretser er det velkjent at mekaniske tetningselementer egner seg meget godt til effektiv tetning over lange tidsrom, når trykkforskjellen over tetningsflatene ligger omtrent mellom 70 og 100 kg/cm<2> og da det i det omhandlede ek-sempel kreves at hver enkelt at tetningsflatene 30 og 31 bare skal tette mot 70 kg/ cm<2> så vil denne tetning virke helt effektivt.

Hvis f. eks. trykket i huset er 210 kg/ cm<2>, så må reguleringsrøret 38 redusere trykket på det fluidum som strømmer til ringrennen 32 til 105 kg/cm<2>, hvilket vil si at det over hver av tetningsflatene er en trykkforskjell på 150 kg/cm<2>, nemlig fra 210 til 105 kg/cm<2> over flaten 30 og fra 105 kg/cm<2> til atmosfæretrykk over flaten 31.

Da volumet av ringrennen 32 er stort i forhold til den fluidummengde som passerer mellom tetningsflatene 9 og 30, så er det klart at det ikke vil få noen virk-ning av betydning på det trykk som skal tettes over tetningsflatene 31 og 9.

Etter oppfinnelsen er den ringformede renne 32 fortrinnsvis slik beliggende i ringen 24 at de smale tetningsflater 30 og 31 blir like store, slik at rennen 32 vil be-finne seg på det sted mellom flatene 30 og 31 hvor det under ordinær drift ville være å vente at midtpunktet av trykkgradienten over de samvirkende tetningsflater på ringene 8 og 24 vil være beliggende.

Av det som foran er nevnt i forbindelse med fig. 1—3 fremgår at foreliggende oppfinnelse har de egenskaper som karakteri-serer en flertrinnstetning. Det som er vist er en totrinnstetning, men det er klart at ytterligere trinn kan tilføyes uten at opp-finnelsens ramme derfor overskrides, slik at det også kan tettes mot vesentlig høyere trykk. De angitte trykk er selvsagt også bare eksempler og videre kan tetningen etter oppfinnelsen anvendes overalt hvor det forlanges en delvis utbalansering av trykket som virker tvers over tetningsflatene.

I fig. 4 til 6 er et pumpehus 101 eller liknende forsynt med en pakningsboks 102 som den roterende aksel 103 strekker seg gjennom. Til utsiden av huset 101 er det ved hjelp av et passende antall skruer 104 festet en ringformet tetningsflens 105 som har en sentral åpning 106 for et parti 107 med redusert diameter på akselen 103.

En automatisk innstillbar roterende tetningsinnretning 108 ligger rundt akselen 103 og omfatter en indr 109 og en ytre ring 110 som den roterer sammen med og som den kan forskyves aksialt i forhold til.

En indre utvidelse 112 i ringen 109 danner et ringformet rom mellom ringen 109 og akselen og i dette rom er det anbrakt en U-koppformet pakning 113 som presses til anlegg mot et sete 114 og utvides ved hjelp av en kilevirkende ekspansjonsinnretning 115 til anlegg mot akselen 103 og innersiden av tetningsringen 109. Den ene ende av en skruefjær 116 ligger an mot innretningen 115 og den andre mot en bøssing 117 som har en brysting 117' som ligger an mot en ansats 118 på akselen 103, slik at fjæren 116 normalt presser tetningsinnretningen 108 i retning av tetningsflensen 105.

Det er anordnet midler som forbinder elementene 109 og 110 på sådan måte at de som en enhet kan rotere sammen, men forskyves aksialt i forhold til hverandre. I den hensikt har tetningsringen 109 et flertall aksiale drivknaster 108a som stikker inn i slisser 115a i et langstrakt skjørt 115b på kileinnretningen 115. Ringen 110 er utstyrt med et flertall knaster 108b som stikker inn i slisser 108 c utformet på omkretsen av ringen 109. Fra ansatsen 118 på akselen 103 går det en rekke aksiale slisser 119 som opptar hodene 120 på et tilsvarende antall drivstifter 121 som stikker radialt ut gjennom åpninger 122 i bøssingen 117 og inn i de førnevnte langsgående slisser 115a i skjørtet 115b, hvorved tetningsringen 109 blir fastkilt på akselen 103 ved hjelp av stiftene 121, skjørtet 115b og drivknastene 108a og roterer sammen med akselen men kan bevege seg aksialt i forhold til denne.

Ved de vanlige tidligere kjente mekaniske tetninger er det roterende tetnings-middel utført i form av et enkelt element og en ikke roterende tetningsring er brukt som samvirkende tetning med den roterende tetningsring og drivforbundet med flensen og dermed også med huset, slik at den blir ikke roterende. Men når disse kjente tetninger blir utsatt for forholdsvis høye trykk over tetningsflatene så vil den aksiale kraftkomponent som virker på den aksialt bevegelige ring klemme tetningsflatene sammen til intim kontakt og derved forhindre strømmingen tvers over flatene av en smørende film av det fluidum det skal tettes mot. Herved ripes opp og ødelegges tetningsflatene som i praksis finslipes eller poleres til tilsynelatende plane flater. Ved foreliggende oppfinnelse unn-går man denne ulempe og vanskeligheter som hefter ved de kjente høytrykkstet-ninger.

For å oppnå dette bæres den nye, ikke roterende tetningsring 124 etter oppfinnelsen av flensen 105 i dennes sentrale åpning 106. Ringen 124 er festet til flensen, eksempelvis ved hjelp av en låsetapp 124a som stikker radialt ut fra ringen og griper inn i en langstrakt sliss 124b på flensens innerside. For å hindre at fluidum strøm-mer gjennom åpningen mellom den stasjonære ring 124 og flensen 105 er det anordnet en statisk tetning, eksempelvis i form av en O-ring 125 som omgir et neddreiet endeparti 126 på ringen 124 og som ligger mellom motstående brystninger 127 og 128 på ringen 124 resp. flensen 105.

Som nevnt ligger tetningsringene 109 og 110 konsentrisk på hverandre. Ringen 109 har derfor et hylseformet parti 109a i hvis ene ende pakningssetet 114 er utformet og hvorpå et hylseformet parti 110a av ringen 110 er glidbart anordnet. En O-ring eller annen passende pakning 129 er anbrakt mellom de hylseformede partier 109a og 110a, fortrinnsvis i en rille på innersiden av hylsen 110.

Fra hylsepartiet 109a på ringen 109 går det radialt innover et sentralt parti 109b som er forbundet med et aksialt endeparti 109c med en forholdsvis smal radial endeflate 109d som vender mot en relativt bred radial flate 124a' på den stasjonære ring 124, hvor flaten 124' er delt opp i radielt utskilte partier ved hjelp av en ringformet renne 124b' i ringen 124.

Den ytre ring 110 har også et sentralt parti 110b som stikker radialt innover i avstand fra ringens 109 sentrale parti 109b slik at det dannes et trykkammer 130.

I den i fig. 4 til 6 viste utførelse har ringen 110 et endeparti 110c med samme diameter som det sentrale parti 110b. Endepartiet 110c kan imidlertid ha en annen diameter enn det sentrale parti 110b, avhengig av materialet i ringen 110. Endepartiet 110c har en radial tetningsflate 11 Od som vender mot den forholdsvis brede tetningsflate 124a' på ringen 124. Ende-partiene på ringene 109 og 110 ligger således alltid i radial avstand fra hverandre så det dannes forbindelse mellom trykk-kammeret 130 og den ringformede renne 124b' i ringen 124.

Skruefjæren 116 tvinger normalt ringen 109 henimot ringen 124, mens et passende antall skruefjærer 132 anbrakt med ens avstand er innskutt mellom motstående partier på ringene 109 og 110 og tvinger normalt ringen 110 henimot ringen 124.

Virkningen av den foran beskrevne tetningsinnretning fremgår klart av fig. 5, hvor tetningen 108, omfattende ringene 109 og 110, er vist skjematisk.

Ringen 110 har en ringformet flate A som utgjøres av en del av endepartiet på ringens hylseformede parti 110a. På ringens motsatte ende ligger en ringflate E som utgjøres av ringens radiale flate 110d. Ringens sentrale parti 110b danner en ringformet flate H. De ringformede flater av ringen 110 som ligger utenfor flatene A og E er utbalansert. Den netto flate som utsettes for et fluidumtrykk som søker å føre ringen 110 til høyre i fig. 5 blir således summen av flatene A pluss H, mens den flate som utsettes for et fluidumtrykk som søker å føre ringen 110 til venstre ut-gjøres av flaten E.

Det trykk som virker på flaten A er trykket i pakningsboksen eller huset, f. eks. 140 kg/cm-', mens trykket på flaten H ligger et sted mellom 140 kg/cm<2> og atmosfæretrykk, avhengig av trykkfallet tvers over flaten 110d. Hvis trykket faller fra 140 kg/cm<2> til 70 kg/cm<2> ved ringrennen 124b' i ringen 124 så vil det trykk i trykk-kammeret 130 som virker på flaten H føl-gelig også være 70 kg/cm<2>. Det på flaten E virkende trykk representeres av trykkgradienten G<1> som er en funksjon av trykkfallet over flaten 110d.

Den indre ring 109 har en flate B som er utsatte for trykket i pakningsboksen eller huset og en motstående flate C utsatt for trykket i kammeret 130 samt en endeflate F som utgjør den radiale flate 109d utsatt for trykkgradienten G2 som er en funksjon av trykkfallet fra ringrennen 124b' til atmosfæren.

Trykkfallet over denne flate 109d vil normalt være fra omtrent 70 kg/cm<2> til atmosfæretrykk hvis ringene 109 og 110 løper ideelt i forhold til ringen 124. Ringens 109 flate B vil således være utsatt for det i huset eller pakningsboksen herskende trykk på 140 kg/cm<2> mens den motstående ringflate C vil være utsatt for et trykk på 70 kg/cm<2>, dvs. det trykk som her-sker i kammeret 130. Den nettokraft som søker å føre ringen 109 til høyre vil derfor være differansen mellom den på flaten B virksomme kraft og de krefter som virker på flatene C og F.

Når tetningen er i virksomhet vil trykkfallet over flaten 110d på ringen 110 variere noe som en følge av i hvilken grad de ringformede flater A og H er istand til å overvinne virkningen av trykkgradienten, som varierer som en funksjon av et vari-erende trykkfall over flaten 110d, slik at trykket i ringrennen 124b' og dermed også trykket i kammeret 130 varierer. Dette har til følge at trykkfallet over flaten 109d på ringen 109 også vil variere med derav følgende variasjon av trykkgradienten G2 og med resulterende variasjon i virkningen av trykket i huset på flaten B og av trykket i trykkammeret på flaten C.

Som det vil forståes er det samlede trykk på flaten E lik trykket i pakningsboksen eller huset ganger flaten A pluss det variable trykk i kammeret 130 ganger flaten H minus den kraft som frembringes av gradienten G<1>. Det samlede trykk på flaten F er lik trykket i pakningsboksen eller huset ganger flaten B minus det variable trykk i kammeret 130 ganger flaten C og kraften frembrakt av gradienten G<2>. Hvis enten ringen 109 eller ringen 110 skulle bevege seg tilbake fra ringen 124 så vil det effektive fluidumtrykk i kammeret 130 enten stige eller falle. Såvel den kraft som frembringes av gradientene G<1> og G<2> som det mot flatene C og H virkende trykk vil derfor variere som en funksjon av trykkfallet tvers over tetnings-delene.

Hvis trykket i pakningsboksen er konstant vil økning av trykket i ringrommet bevirke at trykket på flaten F synker, mens trykket på flaten E stiger. Hvis trykket i trykkammeret 130 synker vil trykket på flaten F stige og trykket på flaten E synke. Og alle disse trykkendringer er således en funksjon av variasjon av trykkfallet tvers over flatene 109d og 110d.

Foreliggende oppfinnelse skaffer derfor en tetningskonstruksjon i hvilken, som en funksjon av trykkfallet tvers over de konsentriske tetningsdeler 109 og 110, disse, reagerer for det på de foran beskrevne flater virkende trykk, vil velge seg ut og ved-likeholde riktig driftsstilling i forhold til flaten 124a' på ringen 124. Og selv om lekkasjen tvers over flaten — hvilken lekkasje er knyttet til mekaniske tetningsinn-retninger •— vil variere, så vil den midlere lekkasje holde seg omtrent konstant endog ved høyt trykk, fordi hvis lekkasje over den ene flate tiltar vil de trykkømfintlige deler reagere for å regulere lekkasjen over den annen del og bevirke regulering av den første del til normal driftsstilling.

I den i fig. 6 viste utførelse av oppfinnelsen er det såvidt mulig brukt de samme henvisningstall som i fig. 4. Her er det mellom tetningsringene 109 og 110 innskutt en ekstra tetningsring 109' med et hylseformet parti 109a' som glir på ringens 109 hylseparti 109a og på hvilket glir ringens 110 hylseparti 110a. Ringen 109' har også et sentralt radialt parti 109b beliggende mellom de tilsvarende sentrale partier 109b og 110b på ringen 109 resp. 110. Ringen 109' begrenser således såvel trykk-kammeret 130 som trykkammeret 130'.

Et endeparti 109c går aksialt fra ringens 109' sentrale parti 109b' og har en endeflate 109d' som sammen med flatene 109d og 110' danner en rekke på tre radialt atskilte forholdsvis smale tetningsflater som vender mot den forholdsvis brede tetningsflate 124a' på ringen 124.

I tillegg til ringrennen 124b' i ringen 124 er det i denne også en annen ring-renne 124b". Herav følger at reduksjonen av trykket i pakningsboksen tversover de relativt roterbare tetningsdeler 108 og 124, fig. 6, vil atmosfæretrykk, foregår i tre trinn i stedet for i to som ved utførelsen etter fig. 4 og 5. Hvis derfor trykket i pakningsboksen er 210 kg/cm<2> kan det passende være et trykkfall til 140 kg/cm<2> ved ringrennen 124b' og fra 140 kg/cm<2> til 70 kg/cm<2> mellom de to ringrenner 124b' og

124b" når delene inntar riktig driftsstilling. Som det vil forståes er den automatiske innstilling av ringene 109 og 110 en funksjon av variasjoner i de effektive trykk. Trykket i de to ringrenner 124b' og 124b" vil derfor tjene til å bevirke automatisk innstilling i de respektive driftsstillinger av ringene 109, 110 og 109' som en funksjon av trykkfallet tversover flatene 109d, 110d og 109d'.

Oppfinnelsen skaffer således en mekanisk tetning som er effektiv ved høye trykk men den er ikke begrenset til bru-ken av høye trykk hvor en meget nominell lekkasje tvers over flatene finner sted og hvor de respektive tetningselementer ikke vil ha tilbøyelighet til å ripes opp og bite seg fast og derved gjort uvirksomme som en følge av høye trykk i huset eller pakningsboksen som virker på elementene for å presse disse mot flaten på den motstående tetningsring og derved sperre strøm-mingen av en smørende fluidumfilm tversover flaten.

I den i fig. 7 og 8 viste utførelse av oppfinnelsen betegner 201 et pumpehus eller liknende som har en pakningsboks 202 for en aksel 203 med et neddreiet parti 204. Konsentrisk rundt akselen ligger en ring-formet tetningsflens 205 som er festet til husets utside, eksempelvis ved hjelp av et passende antall skruer 206, og med en O-ring eller annen passende pakning 207 anbrakt mellom huset og flensen for å hindre lekkasje mellom dem fra pakningsboksen 202.

Flensen 205 har et tetningskammer 208 med et parti 209 med redusert diameter og et endeparti med ytterligere redusert diameter. I partiet 209 ligger et mekanisk tetningselement eller -ring 211 med et neddreiet endeparti 212 som strekker seg inn i kammerpartiet 210. En O-ring eller annen pakning 212a er anbrakt mellom flensen 205 og tetningsringen 211 for å hindre lekkasje mellom dem. O-ringen tjener også til å holde tetningsringen 211 fast mot ro-tasjon slik at denne ring blir et stasjonært element.

Den roterende tetningsring 213 er beliggende på akselen 203 og har et innover forlenget endeparti 214 som danner en forholdsvis bred radial tetningsflate 215 beliggende overfor to forholdsvis smale radiale tetningsflater 216 og 217 på tetningsringen 211 med en mellomliggende sirkulær ringformet renne 218.

For å forbinde tetningsringen 213 med akselen 203 så den kan rotere sammen med denne er ringen 213 forsynt med et passende antall ører eller fliker 219 som strekker seg aksialt fra den indre ende av ringen 213 og inn i langstrakte aksiale slisser 220 i et skjørt 221 på et ringformet ekspansjonshode 229.

Akselen 203 er forsynt med en radial ansats 222 som ligger an mot en radial flens 223 på en bøssing 224. I denne er det åpninger 225 som et tilsvarende antall drivstifter 226 stikker ut gjennom. Disse stifter er forsynt med hoder 227 som ligger i aksiale spor 228 som fra ansatsen 222 er anbrakt i akselen. Drivstiftene 226 stikker som nevnt inn i slissene 220 i skjørtet hvorved den roterende tetningsring 213 blir effektivt påkilt akselen 203 ved hjelp av flikene 219 og drivstiftene 226 som alle rager inn i skjørtet 221.

På den ene ende av skjørtet 221 er anordnet det ringformede ekspansjonshode 229 med konisk ende 230 som griper inn i en U-koppformet pakning 231 for å utvide denne, så den blir liggende an mot tetningsringens 213 indre omkrets og mot akselen. En annen U-koppakning 232 er anbrakt rundt akselen i aksial avstand fra pakningen 231 og en ekspansjonsring 233 er plasert rundt akselen og er forsynt med bueformet sete 234 som koppen 231 ligger an mot og som har et konisk endeparti 235 som griper inn i koppen 232 for å utvide denne. Koppen 232 ligger an mot et bueformet sete 236 utformet i selve tetningsringen 213.

En skruefjær 237 er innskutt mellom bøssingen 224 og ekspansjonshodet 229 og tjener til å tvinge koppene 231 og 232 samt ekspansjonsringene 229 og 233 aksialt i retning mot tetningsflensen 205, hvorved den roterende tetningsring 213 normalt føres mot den stasjonære tetningsring 211.

Det er anordnet midler for tilførsel av trykkfluidum til ringrennen 218 i tet-ningsrennen 211 for delvis å utbalansere trykkforskjellen over tetningsflatene 215, 216 og 217, hvilken trykkforskjell skriver seg fra trykket i huset, dvs. trykket i pakningsboksen 202, og atmosfæretrykket. I den viste utførelse omfatter disse midler en innløpskanal 238 for fluidum radialt gjennom flensen 205 og inn i partiet 209 av tetningskammeret 208. En utløpskanal 239 for fluidum går radialt gjennom flensen fra tetningskammeret 208.

Tetningsringen 211 er utstyrt med en O-ring eller annen passende pakning 240 som ligger an mot veggen i tetningskam-merets parti 209 så innløpskanalen 238 effektivt atskilles fra utløpskanalen 239 fra tetningskammeret 208.

Trykkfluidum kan fritt passere fra pakningsboksen 202 gjennom tetningskam-

meret 208 og utløpskanalen 239 og derfra gjennom det skjematisk antydede reguler-ingsrør 241, hvorfra det føres til innløps-kanalen 238. Tetningsringen 211 er forsynt med en fluidumkanal 242 som danner forbindelse mellom innløpskanalen 238 og den ringformede renne 218, slik at fluidum som går fra pakningsboksen og gjennom reguleringsrøret føres inn i ringrennen 218.

Reguleringsrøret 241 kan være kon-struert på sådan måte at et fall i trykket på velkjent måte bevirkes ved hjelp av friksjonsmotstanden i røret, slik at fluidum i ringkanalen 218 kan få et trykk på omtrent halvparten av trykket i pakningsboksen 202 eller også en hvilken som helst annen del av dette trykk. Trykkforskjellen over de mekaniske tetningselementer blir således delvis utbalansert over tetningsflaten 216 og trykkforskjellen over flaten 217 vil være forskjellen mellom trykket i ringrennen 218 og atmosfæretrykket.

Fra ringkanalen 218 fører en i tetningsringen 211 anbrakt kanal 243 som mellom pakningene 212a og 240 er forbundet med en utløpskanal 244 i flensen 205. Derfra passerer fluidet til et regulerings-rør 245 som på vanlig måte er slik utført at trykket av det gjennomstrømmende fluidum reduseres til atmosfæretrykk. Det skal bemerkes at trykkfluidum kan føres til ringrennen 218 på en hvilken som helst annen måte enn den som er vist og beskrevet. Eksempelvis kan trykkfluidum tilføres utløpskanalen 238 fra en særskilt kilde under et trykk som ligger mellom trykket i pakningsboksen og atmosfæretrykket.

En fordelaktig utnyttelse av fluidumtrykket i ringrennen 218 til en delvis utbalansering av trykket på pakningsringene 231 og 232 får man ved å forsyne tetningsringen 213 med et passende antall kanaler 246 som hovedsakelig strekker seg aksialt gjennom den, fra et sted hvor de står i forbindelse med ringrennen 218 til et sted beliggende radialt utenfor ekspansjonsringen 233, hvor de går over i ringrennen 247. Denne er utformet på innersiden av tetningsringen 213 og står i forbindelse med et passende antall radiale åpninger 248 gjennom ekspansjonsringen 233, så fluidum under et trykk som svarer til trykket i ringrennen 218 kan føres inn i sonen mellom de to pakningsringer 231 og 232.

Hvis trykket i ringrennen 218 er halvparten av trykket pakningsboksen, som er 140 kg/cm-', så utøves det et trykk på 70 kg/cm- på pakningskoppene 231 og 232, hvilket utbalanserer halvparten av trykket i pakningsboksen på koppakningen 231, mens koppakningen 232 blir utsatt for et trykk som bare er 70 kg/cm<2>.

Fig. 9 viser en utførelse av oppfinnel-

sen hvor den roterende tetningsdel 213 omfatter to særskilte konsentrisk anbrakte tetningsringer 250 og 251, hvor ringen 250

er slik montert på ringen 251 at den vil rotere sammen med men kan bevege seg aksialt i forhold til denne. Ringen 251

har et aksialt hylseformet parti 252 som danner det foran nevnte sete 236 for koppakningen. Mellom det hylseformede parti 252 og endepartiet 253 på ringen 251,

som danner tetningsflaten 215, har ringen 251 et radialt sentralt parti 254 med en flate 255 beliggende med aksial avstand overfor en radial flate 256 på innersiden av ringen 250. Flatene 255 og 256 begrenser således et trykkammer 257 som gjennom en ringformet klaring 258 mellom ringene 250 og 251 står i forbindelse med ringren-

nen 218 i den forholdsvis stasjonære tetningsring 211. Mellom omkretsen på rin-

gen 251 og innersiden av ringen 250 er det anbrakt en passende pakning, eksem-

pelvis en O-ring 259, hvorved trykkfluidum i kammeret 257 hindres i å strømme forbi ringene 250 og 251.

Ringen 251 er også forsynt med et passende antall aksiale hakk 260 som et tilsvarende antall knasten 261 på ringen 250 griper inn i, slik at de to ringer kan rotere som en enhet mens de er ak-

sialt bevegelig i forhold til hverandre.

I denne endrede utførelse vil fluidet i ring-

rennen 218 stå under et ubestemt trykk som ligger mellom trykket i pakningsbok-

sen og atmosfæretrykket og som bestem-

mes av trykkfallet over tetningsflaten 216.

Hvis tetningen befinner seg i normal drifts-

stilling vil fluidet i ringrennen 218 i praksis stå under et trykk som er omtrent halv-

parten av trykket i pakningsboksen, men i alle tilfeller virker dette deltrykk på fla-

tene 255 og 256 på ringene 250 resp. 251.

Trykket i kammeret 257 vil delvis utbalansere virkningen av trykket i pakningsboksen der, som vist i fig. 9, søker å

tvinge ringen 251 til høyre. Hertil kommer at trykkgradienten over flatene 215 og 216

vil frembringe en kraft som søker å føre ringene 250 og 251 til venstre og denne kraft er en funksjon av trykkfallet over flatene 215 og 216.

Variasjoner i de effektive krefter frem-

brakt av trykket i kammeret 257 og av trykkgradientene tversover flatene 215 og . 216 vil automatisk bevirke selvinnstilling av de relative aksiale beliggenheter av ringene 250 og 251.

For med fordel å utnytte trykket av

fluidet i ringrennen 218 er det i tetnings-

ringen 251 anordnet en langsgående kanel 262, som på samme måte som beskrevet i forbindelse med fig. 7 og 8, står i forbin-

delse med ringrennen 247. Herved vil trykkfluidet fra rennen 218 tjene til delvis utbalansering av trykkforskjellen over pakningene 231 og 232.

Claims (7)

1. Glideringtetning for avtetning av en pumpeaksel eller lignende mot lekkasje av trykkvæske fra et hus, hvor to tetnings-

ringer ligger tettende an mot hverandre med mot hverandre vendende radielle flater og hvor der mellom tetningsflatene er dannet et ringrom, idet en av tetningsringene dreier seg sammen med akselen og er lagret forskyvbart på akselen under motvirkning av en fjærkraft, mens den annen tetningsring står stille, karakterisert ved at væsketrykket i huset (1, 101, 201) til-føres ringrommet (32, 124', 218) mellom tetningsflatene (9, 30, 31; 124a', 110d, 109d; 215, 216, 217) av tetningsringene (8, 24; 108, 124; 211, 213) med et trykk som ligger mellom det i huset herskende trykk og atmosfæretrykket.

2. Innretning som angitt i påstand 1, karakterisert ved at den fra huset (1, 201) i ringrommet (32, 218) innledede trykkvæske har et forutbestemt trykk.

3. Innretning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at den faststående tetningsring (24, 211) oppviser en trykkvæskeinnløpskanal (33, 242) som over en trykkregulator (38, 241) er forbundet med det hus (1, 201) som skal avtettes, og en trykkvæskeutløpskanal (34, 243) som står i forbindelse med atmosfæren over en trykkregulator (39, 245) som reduserer væskens trykk til ca. atmosfæretrykk, idet innløps- og utløpskanalen er forbundet med det i den faststående tetningsring (24, 211) anordnede ringrom (32, 218).

4. Innretning som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved at trykket av den trykkvæske som fra huset (101) ledes inn i ringrommet (124b') er en funksjon av det trykkfall som oppstår ved lekkasje av væske fra huset til ringrommet.

5. Innretning som angitt i en hvilken som helst av påstandene 1—4, karakterisert ved at de av ringrommet (32, 218) dan-nede tetningsflater hovedsakelig har det samme flateinnhold.

6. Innretning som angitt i påstand 1, 2 eller 4, hvor den bevegelige tetningsring består av flere konsentrisk i hverandre og i forhold til hverandre aksialt forskyvbart anordnede ringer (109, 110 resp. 109, 109', 110), og at der på den endeflate (124a') av den faststående tetningsring (124), mot hvilken ringene ligger tettende an, mellom henholdsvis to tilgrensende ringer er anordnet et ringrom (124b'), karakterisert ved at den aksiale stilling av ringene i forhold til hverandre er avhengig av det mellom ringenes tetningsflater (124a', 109d, 110d) gjennomgående trykk av væsken.

7. Innretning som angitt i påstand 6 hvor den faststående tetningsrings (124) ringrom (124b') står i forbindelse med et mellom henholdsvis to tilgrensende ringer (109, 110 resp. 109, 109b, 110) dannet trykkammer (130), karakterisert ved at der i hvert trykkammer er to av væsketrykket påvirkende flater, i det øyemed å forskyve ringene i forhold til hverandre mot tetningsflatene i avhengighet av variasjoner i trykkfallet.