NO149252B - Tetningsanordning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en tetningsanordning som nærmere angitt

1 ingressen til patentkrav 1 og 2.

En tetningsanordning av denne art er kjent fra DE-AS

2 135 044. Ifølge patentskriftet oppnås ved denne tetningsanordning en forbedret væsketetning ved dannelse av definerte smørefilmområder. Den hertil tjenende foring er istand til å følge alle akselens relative bevegelser i forhold til maskin-huset.

Videre er det kjent at ved passering av kritiske omdrei-ningstall for roterende aksler, kan der oppstå skade på akselen eller akseltetningen.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en tetningsanordning av den innledningsvis angitte art som er slik konstruert at man i tillegg til en effektiv væsketetning får en variabel radiell støtte- eller avstivningskraft for akselen, som tillater et høyere kritisk turtall, idet det samtidig skal frembringes en aksialkraft for å holde tetningen stabilit i stilling.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved de nye og særegne

trekk som er angitt i karakteristikken til krav 1 og 2.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen hvor:

Fig. 1 viser et vertikal-delsnitt av et turbomaskineri som

er forsynt med en forbedret tetningsanordning i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et tverrsnitt langs linjen 2-2 i fig. 1,

Fig. 3 viser et enderiss av en annen versjon av pakningsan-ordningen i henhold til oppfinnelsen, samt Fig. 4 viser et tverrsnitt, langs linjen 4-4 i fig. 3, av tetningsanordningen ifølge fig. 3.

Det henvises til tegningen, særlig fig. 1, som viser et turbomaskineri 10 som er forsynt med en tetningsanordning som er konstruert i overensstemmelse med oppfinnelsen. Det er bare vist én tetningsanordning 12, men det er underforstått at den annen ende av akselen 16 er forbundet med en tilsvarende tetningsanordning 12. Turbomaskineriet 10 omfatter et akselhus hvori det er opplagret en rotoraksel 16. Det vil fremgå at fig. 1 er et delsnitt som hverken viser de rotorer som er forbundet med akselen 16, eller de lagre som understøtter akselen 16 i akselhuset 14.

Akselhuset 14 er hult og utstyrt med et hulrom 18 som danner en radielt beliggende flate 20. Av hensyn til fremstillin-gen og monteringen er akselhuset 14 sammensatt av flere komponenter. De ulike komponenter er ikke nummerert i tegningen. Akselhuset 14 er forsynt med en gjennomgående kanal 22 hvorigjennom trykkvæske, vanligvis en tettende væske eller en smøreolje, kan ledes gjennom huset 14 og inn i hulrommet 18, i øyemed som vil fremgå av det etterfølgende.

Tetningsanordningen 12 omfatter en ringformet tetningsdel

24 med et første endeparti 26 som er beliggende i tilgrensning til den radielle flate 20 i huset 14 samt et andre endeparti 28 som er anbragt i hulrommet 18. Rotorakselen 16 er dreibart og tettsluttende innført i en utboring 30 i tetningsdelen 24, som

strekker seg gjennom endeflatene 26 og 28. Utboringen 30 i tetningsdelen 24 er forsynt med en forsenkning 32 som står i forbindelse med hulrommet 18 gjennom kanaler 34 og 36 som strekker seg gjennom tetningsdelen 24. Forsenkningen 32 kan beskrives som dannet av ytterperiferien av en sirkel som har annen diameter og senterlinje enn utboringen 30. Trykkvæske som innføres i hulrommet 18 i akselhuset 14, trenger inn i forsenkningen 32, gjennom kanalene 34 og 36, og utøver derved en kraft mot tetningsdelen 24 i forsenkningen 32 som vil forskyve tetningsdelen i radiell retning i forhold til akselen 16.

Det fremgår videre at den første endeflate 26 på tetningsdelen 24 er forsynt med et par aksielt utadragende, ringformede flenser 38 som befinner seg i tettsluttende friksjonsinngrep med" flaten 20 i akselhuset 14. Som følge av den tettsluttende forbindelse mellom flensene 38 og flaten 20, vil det på tetningsdelen 24 frembringes en differanseflate som kan påvirkes av trykkvæsken i hulrommet 18. På grunn av denne differanseflate vil væsken i hulrommet 18 utøve en trykkraft mot tetningsdelen 24, som vil bevirke en aksiell forskyvning av tetningsanordningen 12, slik at flensene 38 tvinges i anlegg mot flaten 20. Kraftens størrelse kan varieres ved forandring av trykket eller ved forandring av flensenes 38 plassering.

En styretapp 40 som strekker seg mellom tetningsdelen 24

og akselhuset 14, forhindrer relativ dreining mellom tetningsanordningen 12 og akselhuset 14. Tappen 4 0 er anbragt slik at forsenkningen 32 plasseres i den stilling som er ønsket, for at den radieltvirkende trykkraft skal rettes i en forutvalgt

retning.

For å forhindre at trykkvæske unnviker fra hulrommet 18, er det anordnet en andre eller indre, ringformet tetningsdel 4 2 som dreibart og tettsluttende opptar rotorakselen 16. Lekkasje fra yttersiden av tetningsdelen 42 forhindres av en 0-ring 44 som er anbragt i akselhuset 14, i tettende anlegg mot tetningsdelen 42.

Som tidligere omtalt er rotorakselen 16 forbundet med rotorer (ikke vist) og montert i lagre (ikke vist) som er anbragt ved hver ende av akselhuset 14. Akselen vil, under sin rotasjon, ha tendens til å fjære i radialretning under påvirkning av akselens og rotorenes masse, og denne fjæring vil forekomme på forskjellige måter under passeringen av de ulike, kritiske hastighetsområder for akselen 16, når hastigheten av akselen 16 øker.

For å øke akselens 16 kritiske hastighet blir det i hulrommet 18 innført trykkvæske som virker mot endeflaten 28 av tetningsdelen 24, hvorved tetningsanordningen 12 tvinges i tettsluttende friksjonsforbindelse med flaten 20 i akselhuset 14. Tetningsanordningen 12 fastholdes av denne kraft i fiksert, relativ posisjon til akselen 16 utvikler krefter av tilstrekkelig stør-relse til å overvinne friksjonskraften, slik at tetningsdelen 24 beveges i forhold til flaten 20. Både friksjonskraften og radial-kraften kan, som tidligere nevnt, varieres ved å forandre trykket av væsken i hulrommet 18. Dersom akselen skal drives med en hastighet som antas å frembringe relativt høye friksjonskrefter,

vil følgelig trykket kunne økes med henblikk på å fremkalle økede friksjons- og radialkrefter som vil avstive akselen 16 og muliggjøre en økning av akselens kritiske hastighet. Da tetningsanordningene 12 er plassert innenfor bærelagrene for akselen 16, vil akselen 16 bibringes øket stivhet på grunn av den kraft som av tetningsanordningene 12 utøves mot akselen.

Det er ved en rekke forsøk som er foretatt med tetnings-anordninger som ikke påvirkes av en radialrettet trykkraft, kon-statert at selv om akselen derved avstives, er resultatene tem-melig uberegnelige. På grunn av at tetningsanordningen 12 er forsynt med forsenkningen 32 som gjør det mulig for trykkvæsken i hulrommet 18 å frembringe en radialrettet kraft, vil tetningsanordningen 12 tvinges i en forutvalgt radialretning, hvorved den radialkraft som utøves av tetningsanordningen 12 mot akselen 16, vil stabilisere overføringen av belastningen, slik at resultatene kan beregnes på forhånd.

Fig. 3 viser en annen versjon, generelt betegnet med 50, av den ringformede tetningsanordning. Tetningsanordningen 50 kan monteres i turbomaskineriet 10 istedet for den tetningsanordning 12 som er beskrevet i det foregående.

Tetningsanordningen 50 omfatter, som vist i fig. 3 og 4, en tetningsdel 52 med en første endeflate 54 som er forsynt med ringformede, aksielt utadragende flenser 56, samt en andre endeflate 58. En utboring 60 som strekker seg gjennom tetningsdelen 52, skjærer endeflatene 54 og 58. Utboringen 60 er slik dimensjonert at den dreibart og tettende opptar akselen 16.

En 0-ring eller liknende pakning 62 er anbragt i et spor 64 som er utformet i yttersiden av tetningsdelen 52. Pakningen 62 er dimensjonert for å bringes i tettsluttende anlegg mot akselhuset 14, når tetningsanordningen 50 monteres i turbomaskineriet 10. Pakningen 62 vil, som vist, isolere et mindre flateparti på yttersiden av tetningsanordningen 50. Det isolerte flateparti er gjennom en kanal 66 forbundet med en lav-trykksone i turbomaskineriet 10. Det er åpenbart at ved opp-rettelse av det lavere trykk ved det isolerte flateparti, vil trykkvæsken i hulrommet 18 tvinge tetningsanordningen 50 oppad, som vist i fig. 3 og 4.

En styretapp 68 som er vist innført i tetningsdelen 52, har som oppgave å forebygge relativ dreining mellom tetningsdelen 52 og akselhuset 14, når tetningsanordningen 50 er installertt i turbomaskineriet 10. Tappen 68 kan plasseres der det er øns-kelig for at trykkraften skal kunne rettes i en forutvalgt og foretrukket retning.

Virkemåten av anordningen ifølge fig. 3 og 4 er i alt ve-sentlig den samme, og med samme resultater, etter å være in-stallert i turbomaskineriet 10, som tidligere beskrevet i forbindelse med tetningsanordningen 12.

Det vil fremgå av ovenstående, detaljerte beskrivelse at det i henhold til oppfinnelsen er frembragt en forbedret tetningsanordning for turbomaskineri, som danner et middel for avstivning av turbomaskineriets rotoraksel. De forbedrede tet-ningsanordninger i henhold til oppfinnelsen tjener ikke bare for avstivning av akselen, men gir dessuten resultater som kan beregnes på forhånd, som følge av at den radieltvirkende trykkraft kan utøves i forutvalgt retning.

De anordninger som er beskrevet detaljert i det ovenstående tjener utelukkende som eksempler, og det er åpenbart at det vil kunne foretas tallrike forandringer og modifikasjoner uten derved å avvike fra oppfinnelsens idé eller formål.

Claims (2)

1. Tetningsanordning for en<*>aksel (16) som er dreibart opplagret i et hus (14) som har en utsparing i hvilken der er anordnet en ringformet tetningsdel (24) hvis indre omkrets er utformet med en forsenkning (32) som strekker seg over en del av tetningsdelens (24) indre omkrets og som via en gjennom tetningsdelen forløpende kanal (34) står i forbindelse med en uten-for tetningsdelen beliggende trykkfluidkilde, idet en første endeflate (26) på tetningsdelen (24) er forsynt med en ringformet flens (38) som ligger an mot huset (14), og idet en andre endeflate (28) på tetningsdelen, og et ringrom mellom tetningsdelens ytre omkrets og huset (14) samt fordypningen (32) ved tetningsdelens indre omkrets, er innrettet til å påvirkes av trykkfluidet, karakterisert ved at forsekningen (32) via en ytterligere, radialt gjennom tetningsdelen forlø-pende kanal (36) kommuniserer med ringrommet mellom tetningsdelens ytre omkrets og huset, og at tetningsdelen (24) på den første endeflate (26) er forsynt med en annen flens (38) som og-så ligger an mot huset, slik at der mellom de to flenser (38) dannes et differensialområde.

2. Tetningsanordning for en aksel (16) som er dreibart opplagret i et hus (14) som har en utsparing i hvilken er anordnet en ringformet tetningsdel (52) som har en første endeflate (54) forsynt med en ringformet flens (56) som ligger an mot huset, idet tetningsdelens andre endeflate (58) er innrettet til å påvirkes av et trykkfluid, karakterisert ved at tetningsdelens første endeflate (54)- er forsynt med en ytterligere flens (56) som også ligger an mot huset, slik at der mellom de to flenser (56) dannes et differensialområde, og .at tetningsdelen (52) ved sin ytre omkrets har et område som omsluttes av en mot huset (14) anliggende O-ringtetning (62) og gjennom en kanal (66) er forbundet med lavtrykksonen.