NO167409B - I segmenter oppdelt tetningsanordning for roterende utstyr - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en tetningsanordning for å skaffe

tetning mellom et stasjonært hus og en roterbar sylinder, hvor tetningsanordningen har en flerhet av bueformede segmenter som er anordnet radialt rundt sylinderens ytre omkrets, hvor hvert segment har en aksial tetningsflate med radius lik radien av den roterbare sylinder, hvor tetningsanordningen bl.a. består av en kabel til spenning av segmentene radialt rundt sylinderens ytre omkrets, og videre forsynt med innretninger til løsbar befestigelse av hvert segment til huset og som samtidig tillater radial forskyvning av hvert segment uavhengig av de tilstøtende segmenter.

Kornbehandlende og kjemiske industrier har et behov

for å fjerne fuktighet fra råmaterialer, biprodukter og ferdig-produkter. For eksempel produserer bryggerier store mengder av "bryggeri-avfallskorn" som utgjør et meget fuktig og meget proteinholdig biprodukt av bryggeprosessen. Dette biprodukt er nyttig i kvegfSrindustrien såfremt vannet blir fjernet før kveget mates. Der har derfor blitt utviklet kostnads-besparende teknikker til fjerning av fuktighet fra slike avfallskorn, hvor der benyttes roterende damprør-tørkere.

Slike tørkere setter seg sammen av en roterende sylindrisk

kropp med rør som er anordnet på langs i dem og mates med damp for å høyne temperaturen av tørkerens innhold og dermed fjerne fuktighet fra det ved fordampning. Alternativt blir tørkerens innhold varmet opp ved direkte fyring med flamme.

Denne type av tørkere blir betegnet som tørkere med direkte fyring.

Noe som er felles for alt roterende utstyr som benyttes

i kornbehandlende og kjemisk industri for å tørke eller kjøle,

er et stasjonært inntakshus til å motta produktet. Det tørkede produkt trer ut av det roterende utstyr til et stasjonært avløpshus. Følgelig har der innen eldre teknikk blitt utviklet innretninger til å avtette de stasjonære inntaks- og avløpshus i forhold til den roterende sylinder slik at produktet som skal tørkes, ikke går tapt eller utstyrets virkningsgrad blir nedsatt.

Videre utvikler der seg ofte en trykkgradient fra innsiden av utstyret i forhold til atmosfæren utenfor. Disse trykkgradienter kan forårsakes av produktets hastighet i utstyret såvel som av økninger i volumet av oppvarmet, fuktig-hetsholdig avløpsluft. Disse trykkgradienter gjør problemet med å avtette utstyrets inntaks- og utløpsender mer alvorlig, siden de kan bevirke enten uheldig tap av produkt gjennom tetningsanordningen eller alternativt overdrevent sterkt inntak av luft, noe som reduserer utstyrets virkningsgrad.

Tetningsanordninger ifølge eldre teknikk setter seg sammen av sammenleddede ringsegmenter som er fordelt rundt omkretsen av den roterende sylinder og festet til det roterende utstyrs stasjonære hus. Denne anordning gir aksial og radial avtetning når det gjelder den roterende sylinder. Men dette kjente apparat blir ineffektivt idet de aksiale og radiale tetningsflater blir slitt. Videre tillater den eldre teknikk riktignok begrenset kompensasjon for uregelmessigheter i den roterende sylinders sirkelform, men denne mulighet blir redusert når det kjente apparat blir slitt ved bruk.

Hertil kommer at det roterende utstyr når det beror

på eksternt frembragt varme for tørkingen, undergår betydelige økninger i dimensjon når dets temperatur høynes. Denne varmeut-videlse fører til at den tidligere kjente tetning får maksimal effektivitet i et begrenset temperaturområde, mens den blir

mindre effektiv ved temperaturer utenfor dette.

Det er derfor ønskelig å skaffe en tetningsanordning som gir rom for slitasje langs den aksiale tetningsflate på den roterende sylinder og også opptar lekkasjer som skyldes ujevnheter i den roterende sylinders aksiale tetningsflate. Videre er det ønskelig å skaffe en tetningsanordning som ar-beider med maksimal effektivitet innenfor et vidt drifts-temperaturområde og kan oppta et tilsvarende vidt område av termisk ekspansjon og kontraksjon av det roterende utstyr.

Sluttelig er det ønskelig å skaffe en tetningsanordning som reduserer lekkasjen av produkt eller atmosfære til et minimum ved de aksiale og radiale tetningsflater hvor der kan antas å forekomme trykkgradienter.

Fra US-PS nr. 4 109 924 og US-PS nr. 3 335 643 er det kjent en sirkulær tetning som er anordnet mellom et stempel bg en sylinder, og fra US-PS nr. 4 342 555 er det kjent en tetningsanordning for en roterende sylinder. Ved 4 109 924 er overlappingsforbindelser imidlertid sikret ved hjelp av en stift som ikke tillater innbyrdes bevegelse av de overlappende partier, hverken i radial retning eller i omkretsretningen.

US-PS nr. 3 335 643 viser en overlappingsforbindelse som kan beveges i omkretsretningen, men hvor radial innbyrdes bevegelse av delene er hindret på grunn av en stift.

US-PS nr. 4 342 555 viser en tetningsanordning for en tørketrommel, omfattende flere segmenter som er anbrakt ved siden av hverandre, og som har motstående, overlappende endepartier, hvor segmentene blir holdt på plass ved hjelp av en bolt, og innretningen til spenning av segmentene består av en kabel.

Selv ved en samlet anvendelse av den kjente teknikk oppnås det imidlertid ikke en overlappingskonstruksjon som forblir tett under radial bevegelse såvel som bevegelse i omkretsretningen.

Der blir derfor ved realiseringen av den foreliggende oppfinnelse i en for nærværende foretrukket utførelsesform skaffet en tetningsanordning til å bevirke tetning mellom et stasjonært hus og en roterende sylinder med en flerhet av bueformede segmenter anordnet radialt rundt sylinderens ytre omkrets. Hvert segment har en aksial tetningsflate med en radius tilnærmet lik den roterende sylinders og har i tillegg et endeparti til å overlappe tilgrensende segmenter slik at der dannes en spalte og radial grenseflate mellom de nevnte tilstøtende periferisk forløpende segmenter. Tetningsanordningen omfatter dessuten midler til å tette de spalter som dannes av de tilstøtende overlappende segmenter, midler til å stramme segmentene radialt rundt sylinderens ytre omkrets og midler til å feste hvert segment avtagbart til huset, mens der samtidig tillates radial forskyvning av hvert segment uavhengig av dets tilstøtende segmenter.

De nevnte og andre trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil forstås bedre ut fra den følgende beskrivelse og tegning som viser utførelsesformer for tetningsanordningen ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 er et oppriss av en roterende damprørtørker

og anskueliggjør tre adskilte tetningsanordninger som hver er utført i samsvar med denne oppfinnelses prinsipper.

Fig. 2 er et oppriss av en typisk tetningsanordning sett fra linjen 2-2 på fig. T. Fig. 3 er et frontoppriss av et typisk tetningssegment. Fig. 4 viser et typisk tetningssegment fra baksiden. Fig. 5 er et grunnriss sett fra linjen 5-5 på fig. 4. Fig. 6 viser snitt etter linjen 6-6 på fig. 2 i større målestokk. Fig. 7 viser snitt etter linjen 7-7 på fig. 2, likeledes i større målestokk. Fig. 8 er et isometrisk riss av en tetningsblokk av elastomer, og fig. 9 er et grunnriss sett fra linjen 9-9 på fig. 2. Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 og 9 anskueliggjør en fore-trukken form for tetningsanordningen 10, utført i samsvar med oppfinnelsens prinsipper. Der er vist tre eksempler på den foretrukne utførelsesform 10 i forbindelse med den typiske roterende damprørtørker 11. Der er også påtenkt andre utførel-sesformer for oppfinnelsen innen rekkevidden av dens anvend-elser, benyttet i direkte fyrte tørkere, kjølere og alle typer av roterende utstyr som anvendes i kornbehandlende og kjemisk industri for å fjerne fuktighet ved fordampning eller alternativt å fjerne varme ved konveksjon, ledning og stråling. Ennvidere menes det at utførelsesformer for denne oppfinnelse vil kunne tilpasses roterende utstyr som benyttes i andre industrier, f.eks. til kloakkbehandling og cementfabrikasjon. Disse alternative industrier har likeledes et vedvarende behov for roterende utstyr, og slikt utstyr kunne lett bli modifisert for å innbefatte den foretrukne utførelsesform for tetningsanordningen som er beskrevet og krevet vernet her. Fig. 1 viser en roterende damprørtørker 11 med et inntakshus 12 som bæres i stasjonær stilling av en inntakshus-bukk 14. En roterbar sylindrisk del eller mantel 16 er inn-

satt mellom inntakshuset 12 og et avløpshus 30 som bæres stasjonært av en avløpshus-bukk 32.

Mantelen 16 bæres dreibart av to par ruller 20, som hvert i sin tur er stasjonært opplagret på lagerbukker 18. Rulleparene 20 er dreibart tilkoblet hver sin løpering 22 festet til hver ende av mantelen 16. Mantelen drives av en motor 24 som med et drev 26 er tilkoblet en tannkrans 28 festet til utsiden av mantelen 16.

Utstyret brukes ved kontinuerlig rotasjon av mantelen

16 ved hjelp av motoren 24 og ved matning av damprør (ikke vist) plassert innenfor mantelen 16. Etter at utstyret har nådd korrekt driftstemperatur, bringes det produkt som ønskes tørket, til kontinuerlig å tre inn i inntakshuset 12. Produktet roteres i mantelen og passerer gjennom denne med en fastlagt hastighet slik at der skaffes passende tørketid.

Det tørkede produkt trer så ut av mantelen 16 gjennom åpninger (ikke vist) i denne, tildekket av det stasjonære avløpshus 30. Produktet blir så hensiktsmessig oppsamlet fra avløpshuset 30 for videre behandling.

Etter hvert som fuktighet blir fjernet fra produktet

ved fordampning som følge av kontakten med de hete damprør og andre hete flater, øker volumet av gasser innenfor mantelen 16 og forårsaker en trykkgradient i forhold til atmosfæren utenfor. Tyngdekraftvirkning såvel som trykkgradienten fra innsiden til utsiden av mantelen ville forårsake tap av gods ved overgangen mellom den roterende mantel 16 og det stasjonære avløpshus 30 hvis denne periferi-overgang ikke var skikkelig avtettet. Den tetning som er anordnet ved avløpshuset 30, behøver to særskilte tetningsanordninger 10, en i avstand fra og en like ved mantelens utløpsende.

Dessuten behøves en tetningsanordning 10 mellom inntakshuset 12 og inntaksenden av mantelen 16. Denne tetningsanordning virker til å forhindre tap og spill av produktet gjennom spalten mellom inntakshuset 12 og inntaksenden av mantelen 16. Dette tap forårsakes av tyngdekrefter og trykkgradienter som kan utvikle seg ved mantelens inntaksende.

Fig. 2 anskueliggjør et eksempel på den foretrukne utførelsesform for tetningsanordningen 10, utført i samsvar med oppfinnelsens prinsipper. Den viste tetningsanordning 10 er den som sitter nær avløpsenden av mantelen 16. Imidlertid har tetningsanordningen 10 av avløpshuset 30 1 avstand fra utløpsenden av mantelen 16 samme utførelse som den viste. Ennvidere er den tetningsanordning 10 som sitter ved inntaksenden av mantelen 16, også maken til den på fig. 2 med hensyn til utførelsen.

En flerhet av bueformede segmenter 40 er anordnet periferisk rundt den ytre omkrets av mantelen 16 ved befestigelse til en tetningsmonteringsring 34. Denne monteringsring 34

er fortrinnsvis sveiset til det tilhørende avløps- resp. inntakshus 30 resp. 12. Alternativt kan monteringsringen 34 boltes eller på annen måte festes avtagbart til det til-hørende hus for om nødvendig å tillate korrekt installasjon og periodisk justering. Ringen 34 og husene 30 og 12 er fortrinnsvis utført av jernholdige materialer for å lette normal buesveising og lignende.

Segmentene 40 er utført av ikke-jernholdig materiale

som f.eks. epoksyimpregnert tøy eller fiberglass. Fortrinnsvis benyttes Sythane-Taylor (Philadelphia) "Synthane". Alternativt kan også messing, bronse, Teflon, plast eller andre lagermaterialer benyttes.

Hvert bueformet segment 40 er påmontert monteringsringen 34 med en tapp 44 fast innsatt i monteringsringen 34. Denne befestigelse er utført ved sveising til eller gjengeforbindelse med monteringsringen. Hver tapp 44 går gjennom et langhull 42 i det respektive tetningssegment 40. En smultringformet bøssing 48 som består av elastomer med en stålskive på hver side, er innskutt mellom tetningssegmentet 40 og en mutter 46. Mutteren 46 har gjengeinngrep med tappen 44 og strammes med passende moment slik at der utvikles et passende trykk i elastomerbøssingen 48 med en komponent koaksial med tappen 44. Dette koaksiale trykk gir tilstrekkelig kraft til å ved-likeholde en radial tetning mellom den radiale tetningsflate 110 på segmentet 40 og tetnings-monteringsringen 34.

Elastomere, slik betegnelsen benyttes her, innbefatter materialer som fortrinnsvis er valgt fra gruppen styren-butadiengummier, naturlige gummier, cis-polybutadiengummier, cis-polyisoprengummier, etylen-propylengummier, butylgummier, polyakrylater, polysulfidgummier, silikoner, fluorkarboner, neopren, nitrilgummier, polyuretaner og andre elastomere.

Langhullet 42 i segmentet 40 ligger radialt rett ut

for den krumme aksiale tetningsflate 100 på segmentet 40. Radien av den aksiale tetningsflate 100 er valgt for å være tilnærmelsesvis den samme som for mantelen 16, og den krumme aksiale tetningsflate 100 omfatter således en del av den samlede aksiale tetning ved tetningsanordningen 10. Lengden av langhullet 42 er valgt for å tillate tilstrekkelig radial forskyvning av segmentet 40 til å ta hensyn til forutsette eller målte ujevnheter med hensyn til sirkelformen av mantelen 16 og også til å ta hensyn til slitasje på tetningssegmentene 40 langs deres aksiale tetningsflater 100. Fig. 6 anskueliggjør ved henvisningsbokstavene "X" og "Y" det relative område for bevegelse av en urund eller "eggformet" mantel 16 som kan dekkes ved tilsvarende radial forskyvning av tetningssegmentet 40 og det tilhørende langhull 42.

Hvert segment 40 er ennvidere utformet med et første

og et annet overlapningsparti henholdsvis 102 og 104. Hvert av disse partier har fortrinnsvis en tykkelse tilnærmelsesvis lik halvparten av tykkelsen av segmentet 40 nær langhullet 42. Første og annet overlappingsparti 102, 104 er bestemt for å overlappe henholdsvis annet og første parti 104, 102 av tilstøtende segmenter 40. Bredden av hvert av partiene 102 og 104 blir også valgt for å dekke slitasje på den krumme aksiale tetningsflate 100 med derav følgende gradvis radial forskyvning av segmentene innover.

Første og annet overlapningsparti henholdsvis 102 og

104 danner dessuten første og andre radiale tetningsflater 106 og 10a som berører henholdsvis andre og første radiale overlapningstetningsflater 108 og 106 på tilstøtende segmenter 40. Overlapningstetningsflåtene 106 og 108 omfatter en integrer-ende del av den radiale tetning som skaffes av tetningsanordningen 10:

Langs ytterkanten av hvert segment 40 er der uttatt

et første og et annet blokkleie henholdsvis 112 og 114 med kvadratisk eller rektangulært tverrsnitt i planet for segmentet 40. Plasseringen av disse første og andre leier 112 og 114

er valgt for å dekke seg med de spalter 103 som dannes av de nevnte første og andre overlapningspartier henholdsvis 102 og 104 av tilstøtende segmenter 40. I hvert fullstendig tetningsblokkleie som dannes ved kombinasjonen av tilstøtende segmenter 40 og tilhørende tilgrensende første og andre tet-ningsblokkleier henholdsvis 112 og 114, sitter en tetningsblokk 64 av elastomer.

Denne tetningsblokk 64 er valgt for å ha en tykkelse

lik eller mindre enn tykkelsen av segmentet 40 nær langhullet 42. Bredden av blokken 64 velges for å skaffe passende tetning på stedet for den spalte 103 som dannes av de tilstøtende segmenter 40. Bredden velges også for ikke å influere på den radiale forskyvning av segmentene 40 over hele det område som tillates på grunn av lengden av langhullet 42. Denne bredde blir også valgt for å dekke slitasje langs de krumme aksiale tetningsflater 100 på segmentene 40 ved å tillate gradvis radial forskyvning av disse innover i retning mot lengdeaksen for mantelen 16.

I utsiden av hvert bueformet segment 40 er der uttatt

et periferisk innrettingsspor for en kabel 52 som ved hver ende er festet til en tilhørende forankringsknekt 38 via en tilhørende strekkfisk 56 med fjær 58.

Forankringsknektene 38 er fortrinnsvis utført av jern-metall og festet i nærheten av hvert av de øvre hjørner av det tilhørende inntaks- eller avløpshus henholdsvis 12 eller 30 ved buesveising eller på annen måte. En ende av kabelen

52 er tilkoblet en av knektene 38 via en fjær 58 og en strekkfisk 56. Strekkfisken 56 har kroker ved hver ende, en som

går gjennom et forankringshull 39 i den respektive knekt

38/ og en som går gjennom en krok 59 dannet av den ene ende

av fjæren 58. Den annen ende av fjæren 58 danner en annen krok 59 som går gjennom en løkke i enden av kabelen 52, dannet med en klemme 53.

Den annen ende av kabelen 52 er forankret på lignende måte til den annen forankringsknekt 38 med tilføyelse av en øyenskrue 60 som den ene krok 57 på strekkfisken går igjen-nom. Øyenskruen 60 har et gjengeparti som går gjennom et forankringshull 39 i knekten 38. På hver side av knekten sitter en mutter 62 til å feste øyenskruen avtagbart til knekten 38. Denne anordning gjør det mulig å justere avstanden mellom øyet i øyenskruen 60 og knekten. Denne justering sikrer at kabelen 52 ikke berører seg selv på det sted hvor den krysser seg.

Et trekk ved den foretrukne utførelsesform går ut på

at kabelen 52 omgir hele tetningsanordningen nesten fullstendig uten å gnisse mot seg selv på krysningsstedet. Kabelen 52

er tredd gjennom en sylindrisk hylse 66 som strekker seg gjennom hver tetningsblokk 64. Den stramning som skaffes av fjæren 58 og kabelen 52, gir langs omkretsen av tetningsanordningen 10 en radial komponent som blir overført til tetningsanordningen gjennom tetningsblokken 64. Den stramning i kabelen som skaffes av fjærene 58, blir justert ved passende innstilling av strekkfiskene 56.

Den nevnte kabelstramning har en dobbelt hensikt. For det første tjener den til å sikre at hvert segment 40 får en passende radial kraftbelastning til å få skikkelig korrekt anlegg mot den aksiale tetningsflate på mantelen 16. For det annet sikrer denne radialkraft at hver spalte 103 blir skikkelig tettet av sin tilhørende tetningsblokk 64 for å gjøre en komplett aksial tetning fullkommen.

Ennvidere kunne midler til å stramme kabelen 52 alternativt omfatte lodd tilkoblet kabelens ender via trinser. Dessuten kan antall segmenter som kan anvendes, variere avhengig av mantelens ytterdimensjoner. For eksempel ville videre mantler kreve et større antall segmenter enn smalere. Hvor

små avvik i sirkelformen av mantelen 16 kan ventes, vil færre bueformede segmenter med tilsvarende større kordelengde kunne brukes, siden forventet forskyvning av segmentene blir minsket.

Sluttelig vil de aksiale og radiale tetningsflater

kunne smøres når der kreves ekstra tetningsevne. En slik anvendelse av smøremiddel øker ennvidere tetningens evne

til å motstå trykkgradienter og smører dessuten de aksiale

og radiale flater som er utsatt for slitasje.

Claims (3)

1. Tetningsanordning (10) for å skaffe tetning mellom et stasjonært hus (12, 30) og en roterbar sylinder (16), hvor tetningsanordningen (10) har en flerhet av bueformede segmenter (40) som er anordnet radialt rundt sylinderens (16) ytre omkrets, hvor hvert segment har en aksial tetningsflate (100) med radius lik radien av den roterbare sylinder, hvor tetningsanordningen bl.a. består av en kabel (52) til spenning av segmentene (40) radialt rundt sylinderens (16) ytre omkrets, og videre forsynt med innretninger (44) til løsbar befestigelse av hvert segment (40) til huset (30) og som samtidig tillater radial forskyvning av hvert segment (40) uavhengig av de tilstøtende segmenter, karakterisert ved at tilstøtende segmenter (40) overlapper hverandre langs flater (106, 108) anbrakt i endene (102, 104) av hvert segment sett i omkretsretningen, på en slik måte at hvert segment (40) i overlappingsområdet (102, 104) bare er halvparten så tykt som i kjerneområdet, at overlappingsflaten (108) i den ene enden (104) av hvert segment vender aksialt motsatt vei i forhold til over-lappings f laten (106) i den andre enden (102) av hvert segment, og at tilstøtende segmenter (40) som ligger an mot hverandre langs overlappingsflåtene og som ligger normalt på sylinderens akse, mellom seg danner en åpen spalte (103) som forløper parallelt med sylinderens akse, idet spaltene (103) er avtettet ved at et elastomert tetningselement (64) presses mot spaltene (103) ved hjelp av kabelen (52), slik at segmentene (40) kan bevege seg radialt og i omkretsretningen, som en reaksjon på urunde partier av den roterbare sylinder (16), idet tetnings-innretningen (64) fortsatt tetter spaltene (103).

2. Tetningsanordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at første og andre leier (112, 114) som er innbyrdes adskilt i omkretsretningen, er utskåret i en radielt ytre overflate av hvert segment (40) og radialt fluktende med en av skuldrene resp. en av endeflatene av segmentet (40), hvorved det dannes lommer for innretningene (64) til tetning av spalten (103).

3. Tetningsanordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at innretningen (64) til tetning av spalten (103) er forsynt med en hylse (66) som kabelen (52) er ført gjennom.