NO165736B

NO165736B - DEVICE FOR SEALING OIL LUBRICATED STORAGE IN WATER.

Info

Publication number: NO165736B
Application number: NO844247A
Authority: NO
Inventors: Friedrich-Wilhelm Otto
Original assignee: Blohm Voss Ag
Priority date: 1983-11-23
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1990-12-17
Also published as: NO165736C; GB2150234B; SE8405875L; NL8403566A; GB2150234A; DE3342297A1; GB8428224D0; NO844247L; SE459167B; SE8405875D0; DE3342297C2

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for tetning av et smøremiddel-smurt lager slik det fremgår av innledningen til det etterfølgende selvstendige krav. The present invention relates to a device for sealing a lubricant-lubricated bearing as is apparent from the introduction to the following independent claim.

For flytende boreinnstallasjoner og for bevegelse av de inn-satte, neddykkete legemer innenfor oljeteknoLogien til havs med redskaper for arbeider på havbunnen, trengs det avtetning for. drivakselen som også på vanndyp fra 30 til 50 meter og inntil 100 meter er pålitelig. For floating drilling installations and for the movement of the inserted, submerged bodies within the offshore oil technology with tools for work on the seabed, sealing is needed for. the drive shaft, which is also reliable in water depths of 30 to 50 meters and up to 100 meters.

Det er kjent en tetningsanordning for skip, ved hvilke en bakre glideringstetning er tilsluttet et luftrom med en utløpskanal og foran dette et oljekammer hvor det er anordnet to mot hverandre vendte leppetetninger, som samtidig tetter det oljesmurte lager mot lekkasjerommet. Ut av oljekammeret kan olje eller inntrengt lekkasjevann flyte bort gjennom en kanal, når trykket i oljekammeret er høyere enn trykket i lageret. Denne løsning kan imidlertid ikke anvendes til tetning i større vanndyp, A sealing device for ships is known, in which a rear sliding seal is connected to an air space with an outlet channel and in front of this an oil chamber where two facing lip seals are arranged, which at the same time seals the oil-lubricated bearing against the leakage space. Out of the oil chamber, oil or penetrated leakage water can flow away through a channel, when the pressure in the oil chamber is higher than the pressure in the bearing. However, this solution cannot be used for sealing in greater water depths,

siden ved sammentreff av ugunstige omstendigheter vil det fulle ytre vanntrykk treffe på det umiddelbart bak anordnete leppetetning av lageret som gjennom dette blir ødelagt på kort tid, da leppetetningen er egnet kun for en begrenset trykkfor-skjell . since in the event of adverse circumstances, the full external water pressure will hit the immediately behind arranged lip seal of the bearing, which will be destroyed in a short time as a result, as the lip seal is only suitable for a limited pressure difference.

Oppfinnelsen legger den oppgave til grunn, å tilveiebringe ved bortfall av den vannsidige glideringstetning en tiltredende anordning med leppetetninger, som til tross for et høyt ytre vanntrykk kan overta avtetning mot vanninntrengning i et i det vesentlige trykkløst, oljesmurt lager. The invention is based on the task of providing, in the event of failure of the water-side sliding seal, a replacement device with lip seals, which, despite a high external water pressure, can take over sealing against water penetration in an essentially pressure-free, oil-lubricated bearing.

Oppgaven løses gjennom den i krav 1 angitte anordning. Under-kravet vedrører en fordelaktig videreutvikling, særlig med hensyn til innretningen for tilpasning av oljetrykkene mot vanntrykket og en selvvirkende aktivering av leppetetningen. The task is solved through the device specified in claim 1. The sub-claim relates to an advantageous further development, particularly with regard to the device for adapting the oil pressure to the water pressure and a self-acting activation of the lip seal.

Oppfinnelsen ser til, i hvilke gjennom det dannete oljekammer The invention provides, in which through the formed oil chamber

av leppetetningene er anordnet en ytterligere leppetetning, som ved den normale drift av avtetningsanordningen er ubelastet og of the lip seals, a further lip seal is arranged, which during the normal operation of the sealing device is unloaded and

på grunn av smøringen fra begge sider i oljekammeret også etter lang driftstid ikke oppviser noen slittasje. Skulle imidlertid trykket i lekkasjerommet stige, ville den bakre leppetetning opphøre og vann trenge inn i den bakre del av oljekammeret. due to the lubrication from both sides in the oil chamber, even after a long period of operation, it shows no signs of wear. However, should the pressure in the leakage space rise, the rear lip seal would cease and water would enter the rear part of the oil chamber.

Dette bevirker at den ekstra, midtre leppetetning på akselen blir påtrykt, hvorved en videre fremtrengning av vannet i den fremre del av oljekammeret blir forhindret. Den midtre tetning er virksom, så lenge det bak denne herskende trykk er større enn trykket i den fremre' del av oljekammeret. Virker imidlertid fra baksiden av den midtre tetning det fulle vanntrykk i f.eks. 40 meters vanndyp (altså et overtrykk på ca. 4 bar), This causes the additional, middle lip seal on the axle to be pressed on, whereby a further push of the water into the front part of the oil chamber is prevented. The middle seal is effective as long as the prevailing pressure behind it is greater than the pressure in the front part of the oil chamber. However, if the full water pressure in e.g. 40 meters of water depth (i.e. an overpressure of approx. 4 bar),

blir det på dennes fremre side i fremre del av oljekammeret innstilt, et trykk på ca. 2 bar. Med dette følger at på den midtre og på den fremre' tetning kan det være en trykkdifferanse på stundom 2 bar for en lengre tid med den passende leppetetning, inntil utveksling av beskadigede glideringstetninger eller fjerning av en feil ved lekkasjevannavledning kan utøves. if a pressure of approx. 2 bars. With this it follows that on the middle and on the front seal there can be a pressure difference of sometimes 2 bar for a longer time with the appropriate lip seal, until the exchange of damaged sliding seals or the removal of a fault in leakage water diversion can be carried out.

Videre enkeltheter ved oppfinnelsen blir ved hjelp av et fore-trukket utførelseseksempel beskrevet, hvilketer skjematisk' fremstilt på den vedlagte tegning og som viser en avtetningsanordning delvis i snitt så vel som den tilhørende innretning. Further particulars of the invention are described with the help of a preferred embodiment, which is shown schematically in the attached drawing and which shows a sealing device partially in section as well as the associated device.

En drivaksel 1 er opplagret i en sylinderforing 2 av et opplager 3, ved hvilke bakre ende det befinner seg et oljerom 4, i hvilket det befinner seg en del av i det vesentlige en trykkløs smøre-olje for lageret. Ved den bakre ende av akselen 1 er en flens 5 til en driftspropell antydet som forløper fritt i det omgivende vann. På akselen 1 sitter en foring 6 som med en flensaktig ende 7 er festet til flensen 5. A drive shaft 1 is supported in a cylinder liner 2 by a bearing 3, at the rear end of which there is an oil chamber 4, in which there is a part of essentially a pressureless lubricating oil for the bearing. At the rear end of the shaft 1, a flange 5 for an operating propeller is indicated which runs freely in the surrounding water. On the shaft 1 is a liner 6 which is attached to the flange 5 with a flange-like end 7.

Dri glideringstetning består av en første glidering 11 som dreier seg med foringen 6 hhv. akselen 1 og er sikret gjennom stifter 13 til den flensaktige ende 7, og av en andre glidering 12, f.eks. en ring av kunstkull, som er presset elastisk aksielt mot den første glidering. Glideringen 12 blir gjennom et ringformet legeme 14 avstivet, ved hvilken fremre side angriper en trykk-fjær 15, og blir sikret gjennom en ring 16 radielt mot legemet 14. Det ikke dreiende legemet 14 er med en avstand anordnet innenfor en festende ring 17 og spalten blir gjennom et høyt statisk trykk motstående leppetetningen 18 avtettet. Mellom den indre omkrets av glideringen 12 så vel som legemet 14 Dri sliding seal consists of a first sliding ring 11 which rotates with the liner 6 or the shaft 1 and is secured through pins 13 to the flange-like end 7, and by a second sliding ring 12, e.g. a ring of synthetic carbon, which is pressed elastically axially against the first sliding ring. The sliding ring 12 is stiffened through an annular body 14, at the front of which a compression spring 15 engages, and is secured through a ring 16 radially against the body 14. The non-rotating body 14 is arranged at a distance within a fastening ring 17 and the slot through a high static pressure, the opposite lip seal 18 is sealed. Between the inner circumference of the sliding ring 12 as well as the body 14

og foringen 16 befinner det seg en spalte 1'J hvorved det mellom glideringene innsivende vann kan flyte inn i et lekkasjerom 20. De så lagt beskrevne elementer av g1 ideringstetningen er kjent og kan på hensiktsmessig måte endres. and the liner 16 there is a gap 1'J through which water seeping between the sliding rings can flow into a leakage space 20. The elements of the g1 ideration seal described in this way are known and can be changed in an appropriate manner.

Mellom den bakerst anordnete glideringstetning og den bakre Between the rear sliding seal and the rear

ende av lageret 3 er anordnet et tetningshus, som er sammensatt av husringene 21, 22, 23 og 24. Mellom husringene er det inn-spent leppetetninger 25, 26 og 27. Tetningene 25 og 27 be-grenser et oljekammer 30 som gjennom den midtre tetning 26 er underinndelt i en bakre del 30a og en fremre del 30b. Leppene i tetningene 25, 2 7 er vendt mot hverandre. Leppen av den midtre tetning 26 vender bakover. end of the bearing 3, a seal housing is arranged, which is composed of housing rings 21, 22, 23 and 24. Between the housing rings there are clamped lip seals 25, 26 and 27. The seals 25 and 27 limit an oil chamber 30 which through the middle seal 26 is subdivided into a rear part 30a and a front part 30b. The lips in the seals 25, 2 7 are facing each other. The lip of the middle seal 26 faces backwards.

I den fremre oljekammerdel 30b fører en oljetilførsel 31 som fører olje under et trykk til kammeret 30, hvilketer noe høyere enn oljetrykket i rommet 4 av lagerene og også høyere enn det normale i lekkasjerommet 20 herskende vanntrykk. Med dette blir leppene til tetningene 25, 27 påtrykt, og det blir forhindret at olje trenger ut av lageret eller at vann trenger inn i oljekammeret. Som det er fremstilt i eksempelet, følger tilførselen av olje over tilførselen 31 fortrinnsvis fra en høytbeliggende tank 32. I tilfelle det ønskes en oljesirkulasjon gjennom kammeret 30, kan oljen også bli tilført gjennom en pumpe med regulerbart trykk. Oljen avkjøler og smører leppetetningene, som p.g.a. de vanligvis små trykkdifferanser mellom deres begge sider kun er lite belastet og dermed har en svært lang levetid. Den midtre tetning 26 er fullstendig avlastet, da det er det samme trykk i begge deler av oljekammeret. Tetningen 26 blir alltid godt smørt og avkjølt gjennom oljen i oljekammeret 30, slik at de ved en trykkøkning i den bakre kammerdel 30a, som det til nå ikke er gjort krav på, kan aktiveres en reservetetning. In the front oil chamber part 30b, an oil supply 31 leads oil under a pressure to the chamber 30, which is somewhat higher than the oil pressure in the compartment 4 of the bearings and also higher than the normal water pressure prevailing in the leakage compartment 20. With this, the lips of the seals 25, 27 are pressed on, and it is prevented that oil penetrates out of the bearing or that water penetrates into the oil chamber. As shown in the example, the supply of oil follows the supply 31 preferably from a high-placed tank 32. In the event that an oil circulation through the chamber 30 is desired, the oil can also be supplied through a pump with adjustable pressure. The oil cools and lubricates the lip seals, which due to the usually small pressure differences between their two sides are only slightly stressed and thus have a very long service life. The middle seal 26 is completely relieved, as there is the same pressure in both parts of the oil chamber. The seal 26 is always well lubricated and cooled through the oil in the oil chamber 30, so that in the event of a pressure increase in the rear chamber part 30a, which has so far not been claimed, a reserve seal can be activated.

Fra lekkasjerommet 20 blir det gjennom glideringstetningen inn-trengende vann avledet over en kanal 40 til et samlerom 41. From the leakage space 20, water penetrating through the sliding seal is diverted via a channel 40 to a collection space 41.

Da drivinnretningene ved bestemte innretninger, som f.eks. også ved enkelte boreinstallasjoner, er plassert på det dypeste sted, er et samlerom 41 anordnet,som befinner seg i ubetydelig høyde ovenfor avtetningsanordning. Ut av denne blir det gjennom en lekkasjevannpumpe 42 over en tilbakeslagsventil 43 og en ledning 44 avpumpet vann fra tid til tid. Fortrinnsvis står samlerommet 41 under atmosfærisk trykk og innehar et ventileringsrør 45. Pumpen 42 blir gjennom ikke fremstilte innretninger satt i drift avhengig av oppfyllingsnivået. As the drive devices for certain devices, such as e.g. also in some drilling installations, is placed in the deepest place, a collection room 41 is arranged, which is located at an insignificant height above the sealing device. Water is pumped out of this through a leakage water pump 42 over a non-return valve 43 and a line 44 from time to time. Preferably, the collection chamber 41 is under atmospheric pressure and has a ventilation pipe 45. The pump 42 is put into operation by means of unmanufactured devices depending on the filling level.

Selv om glideringstetningen er svært pålitelig, blir det ved en avtetning for oljeteknologien til havs o.l. anvendelse^ fordret ekstra sikkerhet for det tilfellet at det oppstår i systemet med glideringtetningen en eller annen skade, som fører til trykkstigning av lekkasjevannet i rommet 20 ved trykket fra det ytre vann og dermed også hever trykket i samlerommet 41. Although the sliding seal is very reliable, a seal for offshore oil technology etc. application^ required extra safety in the event that some kind of damage occurs in the system with the sliding ring seal, which leads to an increase in the pressure of the leaking water in the space 20 due to the pressure from the external water and thus also raises the pressure in the collection space 41.

En trykkforhøyelse i lekkasjerommet 20 bevirker en oppheving An increase in pressure in the leakage space 20 causes a lifting

av tetningen 25, slik at lekkasjevann trenger inn i den bakre del 30a av oljekammeret med høyt trykk. Dette belaster nå tetningen 26. Dette ville i påkommende tilfelle meget hurtig bli ødelagt, når det ytre vanntrykk angriper dennes leppe, når det oppvises på dennes bakside av det fremre oljekammer 30b kun et ubetydelig økende trykk for avtetning av lagerene. Ifølge oppfinnelsen er det derfor foreslått,. ved en trykkstigning i lekkasjerommet 20 over det normale trykk i den fremre kammerdel 3 0b. å heve trykket i den fremre oljekammerdel 30b til omkring det halve av det ytre vanntrykk. På denne måte blir tetningen 26 og 27 kun belastet med omkring det halve av den totale trykkdifferanse mellom det omgivende sjøvann og lageret. of the seal 25, so that leakage water penetrates into the rear part 30a of the oil chamber at high pressure. This now puts a strain on the seal 26. This would, in the event of an incident, be very quickly destroyed, when the external water pressure attacks its lip, when there is only an insignificant increasing pressure for sealing the bearings on its rear side of the front oil chamber 30b. According to the invention, it is therefore proposed, by a pressure rise in the leakage space 20 above the normal pressure in the front chamber part 30b. to raise the pressure in the front oil chamber part 30b to about half of the external water pressure. In this way, the seals 26 and 27 are only loaded with about half of the total pressure difference between the surrounding seawater and the bearing.

For hevning av oljetrykket er det forsynt en ytterligere, høyere beliggende oljetank 33. I ventileringsrøret 45 av oppsamlings-rommet 41 er det anordnet en vannmelder 46, som reagerer på den stigende væske i ventileringsrøret og avgir et signal over en elektrisk kopling, som påpeker en trykkstigning hhv. In order to increase the oil pressure, a further, higher oil tank 33 is provided. In the ventilation pipe 45 of the collection room 41, a water detector 46 is arranged, which reacts to the rising liquid in the ventilation pipe and emits a signal via an electrical connection, which indicates a pressure rise or

en vanninntrengning i lekkasjerommet 20. Et signal kan betjene en ikke nærmere beskrevet alarminnretning. Et andre signal virker på en a water intrusion into the leakage space 20. A signal can operate an alarm device not described in further detail. A second signal acts on one

ventil 34, som lar olje strømme ut av den andre høytbeliggende tank 33 over en ledning 35 og fra denne inn i det fremre oljekammer 30b. Høyden av oljetanken 33 er slik valgt, at den frembringer et trykk på oljen i kammerdelen 30b, som svarer til omkring halve det ytre vanntrykk i det angjeldende vann- valve 34, which allows oil to flow out of the second high-lying tank 33 over a line 35 and from this into the front oil chamber 30b. The height of the oil tank 33 is chosen so that it produces a pressure on the oil in the chamber part 30b, which corresponds to about half the external water pressure in the relevant water

dyp, i hvilke drivinnretningen vanligvis befinner seg. Olje-tankene 32, 33 er hensiktsmessig forbundet over ventilerings- deep, in which the drive device is usually located. The oil tanks 32, 33 are appropriately connected via ventilation

rør 36, 3 7 med atmosfæren. tube 36, 3 7 with the atmosphere.

Et ytterligere signal fra vannmelderen 46 kan i påkommende til-feller virke på. en ventil 47 med en tidsforsinkelse, for å avsperre den videre tilførsel av vann ut av lekkasjerommet 20 A further signal from the water detector 46 can be activated in such cases. a valve 47 with a time delay, to block the further supply of water out of the leakage space 20

inn i samlerommet 41. I tillegg kan samtidig også lekkasjevann-pumpen 42 bli avstengt. into the collection room 41. In addition, the leakage water pump 42 can also be switched off at the same time.

Det pa tegningen fremstilte utføringseksempel med to oljetanker 32, 33 beliggende i forskjellige høyder over avtetningsanordningen, lar seg realisere ved en boreinnstallasjon med tilnær-melsesvis konstant, dypgang av drivakselen. Denne anordning har den fordel, at den ved et nødtilfelle kan heve oljetrykket i det fremre kammer 3 0b på sikker måte og med enkle midler, hvorved ventilen 34 også kan betjenes manuelt. The embodiment shown in the drawing with two oil tanks 32, 33 located at different heights above the sealing device can be realized by a drilling installation with an approximately constant draft of the drive shaft. This device has the advantage that, in an emergency, it can raise the oil pressure in the front chamber 30b safely and with simple means, whereby the valve 34 can also be operated manually.

Dersom det kan påregnes kun forbigående trykkstigning i lekkasjerommet 20 eller dersom det ønskes en sirkulasjon av oljen gjennom oljekammeret 30, kan en tilbakeføringsledning 50 anordnes, hvilken utgår fra den bakre kammerdel 30a. Over ledningen 50, på hvilken det ikke viste sperreorgan og en pumpe kan være anordnet, kan kun en forbigående, nødvendig trykkforhøyelse i kammeret 3 0 bli oppbygd. If only a temporary increase in pressure can be expected in the leakage space 20 or if a circulation of the oil through the oil chamber 30 is desired, a return line 50 can be arranged, which starts from the rear chamber part 30a. Above the line 50, on which the not shown blocking device and a pump can be arranged, only a temporary, necessary pressure increase in the chamber 30 can be built up.

Ved undervannsbåter og undervannsredskaper, ved hvilke tilførselen av olje fra tilsvarende høyt beliggende oljetanker er knapt mulig, kan det nødvendige, tilpassede oljetrykk for det aktuelle dyp også bli frembragt gjennom pumper med trykkreguleringsinn-retninger. For svært store vanndyp kan det ytterligere i oljekammeret 30 og også flere, vanligvis ubelastete tetninger 26 anordnes. Anvendelsen av oppfinnelsen er ikke begrenset til lager for store vanndyp, men kan eksempelvis også heve sikker-heten ved avtetning for handelsskip og slepebåter. In the case of submarines and underwater tools, in which the supply of oil from correspondingly high oil tanks is hardly possible, the necessary, adapted oil pressure for the depth in question can also be produced through pumps with pressure regulation devices. For very large water depths, additional, usually unloaded seals 26 can be arranged in the oil chamber 30 and also more. The application of the invention is not limited to storage for large water depths, but can, for example, also increase safety by sealing for merchant ships and tugboats.

Claims

1. Device for sealing a lubricant-lubricated bearing for a drive shaft for a ship, floating platform or the like, equipped on the water side with a sliding seal (11,12) and on the lubricant side with a pair of lip seals (25,27) with opposite sealing lips, whereby a leakage space (20) is recessed between the gliding ring seal and the rear lip seal (25) and that a lubricant chamber (30) is located and is limited between the lip seals, whereby the further leakage space (20) is connected through a leakage line (40) to one with a ventilation pipe arranged leakage fluid-height container (41) and that the lubricant chamber (30) is connected via a lubricant part line (31), with a lubricant-height container (32) arranged with a ventilation pipe, and whereby the lubricant part-height container is stored above the leakage liquid-height container- er, characterized in that the lubricant chamber (30) is subdivided (30a and 30b) by means of at least one further lip seal (26) with a rearwardly directed sealing lip, and a t the lubricant line (31) is in connection with the front chamber part (30b), Since in the event of a possible pressure increase in the leakage space (20), the pressure in the front chamber part (30b) could be raised to half of the external water pressure by means of a external pressure reserve such as a connected pressure pump or via the lubricant container (32).

2. Device according to claim 1, characterized in that it includes a second overlying lubricant height container (33), which is connected to the first lubricant partial height container (32) via a line (35), in which a manually or automatically operable locking device ( 34) is switched on.