NO340048B1 - Høytrykks-rotasjonspumpe i et hus med et trykklokk - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en høyttrykks-rotasjonspumpe i et pottehus (tysk: Topf-gehåuse) med et trykklokk, så vel som en anvendelse av denne pumpe.

Pottehuspumpen er som oftes en flertrinns rotasjonspumpe ved hvilken løpe-hjulene er anordnet "på linje" (dvs. i serie) eller "rygg mot rygg" på akselen. Med denne pumpe kan det frembringes høye trykk. Som regel er et drivaggregat koplet til akselen på lavtrykkssiden. På den motsatte side avsluttes huset ved hjelp av trykklokket. Trykklokket har et flensparti med hvilket det tettes mot det indre trykk, dvs. trykket av en pumpet væske. Fra EP-B-0 248 104 er det kjent en pottehuspumpe av typen "rygg mot rygg" som omfatter to flertrinns rotasjonspumper som er anordnet på en felles aksel.

Ved en videreutvikling av denne kjente pottehuspumpe danner trykklokket og det for tetningen anordnede flensparti en enhet. Flensen tjener derved samtidig som festemiddel. Denne er festet til husets frontsideende ved hjelp av et stort antall ekspansjonsbolter. I en tetningsflate av huset er det anordnet et ringspor i hvilket en O-ring er innlagt som tetning. Trykket fra den pumpede væske bevirker en belastning av trykklokket, på grunn av hvilken den tettende flensflate kan heve seg så mye at en lekkasje inntreffer. Man forsøkte å fjerne denne mangel ved at man reduserte tetningsflaten til en smal ringsone ved flensens basis, og eliminerte en kontakt mellom flensen og husets tetningsflate utenfor ringsonen ved tilbakeskj æring av flensens overflate. Derved ble flatetrykket i tetningsområdet forhøyet, men imidlertid uten å oppnå den ønskede effekt med en lekkasjefri tetning.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en pumpe med et tettende trykklokk, ved hvilket tetningen forblir lekkasjefri. Dette formål oppnås ved hjelp av den i krav 1 angitte pumpe.

Høytrykks-rotasjonspumpen i et pottehus omfatter et trykklokk (3). Dette har et flensparti med en flens med hvilken trykklokket ved påskruing er festet til en frontsidig og ringformet tetningsflate av et hus. Flensen er elastisk deformert på grunn av påskruingen. Husets tetningsflate står i området for flensens basissone på denne i kontakt med en andre tetningsflate. De to tetningsflater ligger før saffimenskruingen på to i det minste tilnærmet radialt forløpende kjegle- eller ringflater. Disse to flater inneslutter en liten vinkel x som åpner seg utover i forhold til en sentral akse. Etter påslcruingen av flensen er de to tetningsflater takket være flensens elastiske deformasjoner presset mot hverandre, og således er vinkelen mellom tetningsflatene lik null.

De uselvstendige krav 2-8 angår fordelaktige utførelsesformer av pumpen ifølge oppfinnelsen. En anvendelse av pumpen ifølge oppfinnelsen er gjenstand for krav 9.

I det følgende skal oppfinnelsen beskrives under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et sideriss av en pottehuspumpe,

fig. 2 viser et lengdesnitt gjennom et trykklokk og en del av huset av den på fig.l viste pumpe,

fig. 3 viser en detalj av en pumpe ifølge oppfinnelsen i området for tetningsflatene mellom trykklokk og hus, og

fig. 4 viser en detalj av trykkrefter som opptrer i området for den på fig. 3 viste tetning.

En pottehuspumpe 1 slik den er vist på fig.l, er en pumpe av typen "rygg mot rygg". I et hus 2 inneholder pumpen en første delpumpe la og en andre delpumpe lb som settes i rotasjon med eller mot utviseren via en felles aksel 10. Drivenden er angitt med en pil 100 som antyder rotasjonen. Fra en sugestuss 21 ved drivenden ankommer væsken som skal transporteres, via kanaler 11 til delpumpen la fra hvilken væsken ved et midlere trykk pL (200-500 bar) via ytterligere kanaler 12a, 12b transporteres til den fra drivenden fjerntliggende ende av akselen hvor den omstyres gjennom et trykklokk 3 inn i delpumpen lb. Etter transporten gjennom den andre delpumpe lb strømmer væsken ut av pumpen 1 fra en sentralt anordnet trykkstuss 22, idet den oppviser et sluttrykk som ligger mellom ca. 400 og 1 000 bar.

Det følgende gjelder også for en pumpe av "på linje"-typen som omfatter bare én rotasjonspumpe og ved hvilken trykkstussen er anordnet ved enden, dvs. ved trykklokket. I dette tilfelle må trykklokket tette mot et trykk pL på 1 000 bar.

Pumpens 1 trykklokk 3 oppviser - se også fig. 2 - et flensparti med en flens 4 som har en tettende funksjon. I en profilert gjennomgangsåpning 31 bærer trykklokket 3 et ved enden beliggende aksellager. I trykklokket 3 er det innbygget en aksialtrykkav-lastningsanordning og en akseltetning med hvilken en væskeutstrømning til omgivelsene minimeres ved hjelp av en trykkreduksjon. Ved hjelp av et stort antall ekspansjonsbolter 30 (bare én er vist strekpunktert på fig. 2) og flensen 4 er trykklokket 3 påskrudd på en frontsidig og ringformet tetningsflate 20 av huset 2. Ved påslcruingen deformeres flensen 4 elastisk på en slik måte at husets to tetningsflater 20 i området for en basissone av flensen 4 på denne står i kontakt med en andre tetningsflate 40. De to tetningsflater 20, 40 ligger før sammenskruingen på to i det minste tilnærmet radialt forløpende kjegle- eller ringflater, idet disse to flater ifølge oppfinnelsen inneslutter en liten vinkel x som åpner seg utover i forhold til en sentral akse 101 (se fig. 3). Mellom de to tetningsflater 20, 40 befinner det seg således en konisk spalte. Vinkelen x for denne koniske spalte er maksimalt 1°. Etter påskruingen av flensen 4 på huset 2 er de to tetningsflater 20, 40 takket være flensens 4 elastiske deformasjon presset mot hverandre, slik at den koniske spalte er lukket. Vinkelen x mellom tetningsflatene 20, 40 er i denne tilstand lik null.

Husets 2 tetningsflater inneslutter en vinkel a med sentralaksen 101 eller med en rett linje som er parallell med denne. Den andre tetningsflate 40 inneslutter tilsvarende en vinkel p. Summen av de tre vinkler a, P og x beløper seg til 180°. Vinkelen a er fortrinnsvis en rett vinkel. På grunn av deformasjonen av flensen 4 blir x lik null. For a = 90° er således også p = 90° (= p' på fig. 4).

Husets 2 tetningsflater 20 inneholder minst ett ringspor 25, idet en tetning - særlig en O-ring - er innlagt i hvert ringspor 25. Tetningsringen er antydet med en strekpunktert sirkel 5'. På grunn av kontakten mellom de to tetningsflater 20, 40 danner hvert ringspor 25 med den påliggende andre tetningsflate 40 et stort sett lukket kammer.

Tilstanden med påskrudd flens 4 er vist på fig. 4. Ved påskruingen legger den andre tetningsflate 40 seg først an mot husets tetningsflate 20 i det indre område. Et kontakttrykk pF fra flensen 4 er derfor størst der og avtar med tiltakende radius r: se diagrammet på høyre side av fig. 4 hvor trykkforløpet innenfor kontaktområdet, nemlig flensens 4 basissone, er vist. Væsken med et trykk pL (kfr. diagrammet til høyre på fig. 4) kan trenge inn mellom tetningsflatene 20 og 40 frem til sporet 25, slik at tetningsringen 5 presses radialt utover. Utenfor tetningen er trykket p = po (eksempelvis omgivelses-trykket). En væskegjennomslippelig spalte mellom tetningsflatene 20, 40 er så trang at tetningsringens 5 materiale ikke kan ekstruderes inn i disse mellomrom. For at flensen 4 ikke skal heve seg, må kontakttrykket pF være tilstrekkelig høyt i forhold til væsketrykket Pl. Jo større vinkelen%velges, jo større er trykket pp i kontaktområdet. Det er derfor mulig å forinnstille kontakttrykket pp slik at flensen 4 ikke kan heve seg. Trykklokket 3 hhv. dettes flens 4 kan utformes slik at de to tetningsflater 20, 40 ved et innertrykk på opptil 1 000 bar - eller også mer - forblir i kontakt med hverandre i flensens 4 basissone.

Det er med fordel anordnet to konsentriske ringspor med tetningsringer 5 (ikke vist). Mellom de to ringspor 25 kan det være anordnet en føler med hvilken væske, som på grunn av en lekkasje kunne strømme gjennom den lenger inne beliggende tetning, er registrerbar.

Den andre tetningsflate 40 må ikke nødvendigvis ligge på en kjegleflate. Den kan også være utformet lett velvet (konveks). Huset 2 og/eller trykklokket 3 fremstilles som regel av et metallisk materiale, særlig smidd stål.

Pumpen ifølge oppfinnelsen kan anvendes for befordring av vann eller en vannholdig oppløsning, særlig sjøvann, ved et trykk på minst 500 bar. Trykket kan også beløpe seg til 1 000 bar eller mer.

Claims (9)

1. Høytrykks-rotasjonspumpe i et hus med et trykklokk (3) som har et flensparti med en flens (4) med hvilken trykklokket ved påskruing er festet til en frontsidig og ringformet tetningsflate (20) av et hus (2), idet flensen på grunn av påskruingen er elastisk deformert,karakterisert vedat husets tetningsflate i området for en basissone av flensen på denne står i kontakt med en andre tetningsflate (40), og at de to tetningsflater (20, 40) før sammenskruingen ligger på to i det minste tilnærmet radialt forløpende kjegle- eller ringflater og disse to flater inneslutter en liten vinkel x som åpner seg utover i forhold til en sentral akse (101), slik at de to tetningsflater etter påskruingen av flensen takket være dennes elastiske deformasjoner er presset mot hverandre og vinkelen mellom tetningsflatene således er lik null.

2. Pumpe ifølge krav 1,karakterisert vedat husets (2) tetningsflate (20) inneslutter en vinkel a med sentralaksen (101) og den andre tetningsflate (40) inneslutter en vinkel P, idet summen av de tre vinkler a, P og x beløper seg til 180° og a fortrinnsvis er en rett vinkel.

3. Pumpe ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat husets (2) tetningsflate (20) inneholder minst ett ringspor (25), idet en tetning (5) - særlig en O-ring - er innlagt i hvert ringspor.

4. Pumpe ifølge ett av kravene 1-3,karakterisert vedat hvert ringspor (25), på grunn av kontakten mellom de to tetningsflater (20, 40), med en kontaktende andre tetningsflate (40) danner et stort sett lukket kammer, slik at en innstrømning av væske i dette kammer er mulig, men en utstrømning av tetningsmateriale på grunn av ekstrusjon imidlertid er forhindret.

5. Pumpe ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat det er anordnet to konsentriske ringspor (25) med tetningsringer (5), og det mellom ringsporene er anordnet en føler for registrering av en lekkasje gjennom den innenforliggende tetning.

6. Pumpe ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert vedat trykklokket (3) er slik utformet at de to tetningsflater (20, 40) ved et innvendig trykk på opptil 1 000 bar eller mer forblir i kontakt i flensens basissone.

7. Pumpe ifølge ett av kravene 1-6,karakterisert vedat den andre tetningsflate (40) er svakt konvekst utformet.

8. Pumpe ifølge ett av kravene 1-7,karakterisert vedat huset (2) og/eller trykklokket (3) er fremstilt av metallisk materiale, særlig smidd stål.

9. Anvendelse av en pumpe (1) ifølge ett av kravene 1-8 for transport av vann eller en vannholdig oppløsning - særlig sjøvann - ved et trykk på minst 500 bar.