NO754250L - - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en selvsentrerende bøssingsanordning som er utformet med henblikk på begrensning av en væskestrøm mellom maskinkomponentpar, hvor det oppstår relativ dreiebevegelse mellom parene.

I de tilfeller hvor det er nødvendig å begrense en væskelekkasje mellom slike komponentpar, er det i praksis vanlig å utstyre hver komponent med en sylinderformet tetningsflate,

og disse tetningsflater er anordnet stort sett innbyrdes konsentrisk og på slik måte, at klaringen mellom flatene er så liten som mulig.

Det er videre vanlig praksis, dersom det er anordnet tet-ningsf later, å montere bøssinger i den ene av komponentene, eller

i begge, slik at tetningsflaten i realiteten dannes av en bøss-ingsflate som kan fornyes etter behov, hvoretter tetningsflåtene fremstår i fornyet tilstand. Bøssinger av denne type er vanlig-vis ikke dimensjonert for å tåle trykkbelastninger. Flatene vil som regel ikke kunne smøres på annen måte, enn ved hjelp av den væske som er tilstede i samme maskinsone.

Slike bøssinger blir ofte benevnt som tetningsringer eller tettende ringer. Disse ringer benyttes i utstrakt grad i sen-trifugalpumper, for å.begrense lekkasjen mellom skovler og pumpe-hus samt mellom det ene trinn og det påfølgende i flertrinns-pumper.

I forbindelse med vannspylte glandanordninger er det vanlig praksis å montere begrensningsbøssinger i pakningsboksen,

for derved å styre lekkasjen av gland-spylevann.

Effektiviteten av forsnevrerbøssingsanordninger av kjent type er begrenset, som følge av at den nødvendige klaring mellom tetningsflåtene, på grunn av de mekaniske krav, ofte er meget større enn den klaring som ville være ønskelig for styring av væskelekkasjen.

I begrensningsbøssings-montasjer av kjent type er bøssing-ene fastgjort i de respektive maskinkomponenter. Bøssingene er som regel presset eller påkrympet i stilling og ytterligere sik-ret ved hjelp av kiler eller tapper. For å forhindre at slike bøssinger bringes i anlegg mot den motsvarende tetningsflate når maskinen er igang, er det nødvendig at den opprinnelige klaring mellom flatene er tilstrekkelig til å gi rom for den kumulative effekt av fremstillingstoleransene ved samtlige til-hørende maskinkomponenter, som vil innvirke på tetningsflåtenes konsentrisitet og innretting, og at denne opprinnelige klaring mellom flatene dessuten er tilstrekkelig til å kompensere de ytterligere effekter som skyldes utbøyning og forvridning av maskinkomponenter, og som opptår på grunn av driftsbelastninger og/eller temperatursvingninger.

Hvis den opprinnelige klaring mellom de faste forsnevrer-bøssingers innbyrdes motsvarende tetningsflater, eller mellom den tilsvarende tetningsflate på en slik bøssing og tetningsflaten på den motsvarende maskinkomponent er utilstrekkelig,

kan maskinen og/eller maskinens drivsystem påføres alvorlig skade. Innvirkningene av en ugunstig trykkbelastning fra den ene av tetningsflåtene mot den annen kan i viss grad avdempes, dersom begrensningsbøssingene er fremstilt av slike materialer at tetningsflåtene kan tåle å bringes i anlegg mot hverandre. Ved faste bøssinger kan imidlertid de resulterende trykkbelastninger bli overdrevent høye, dersom den opprinnelige klaring er utilstrekkelig .

For å forebygge at faste tetningsringers flater bringes

i anlegg mot hverandre, er det i praksis vanlig, i forbindelse med pumpespesifikasjoner, å forlange en opprinnelig klaring, motsvarende to ganger akselutbøyningen, mellom tetningsringer.

Det er et formål ved foreliggende oppfinnelse å frembringe en forsnevrerbøssingsanordning som vil eliminere de ovennevnte ulemper og derved muliggjøre maksimal begrensning av væskelekkasjen mellom tetningsflater, uten at det kreves urimelig snevre fabrikasjonstoleranser for de tilknyttete komponenter,

for at innrettingen av tetningsflåtene skal kunne opprettholdes, eller en overdrevent kraftig konstruksjon med henblikk på en redusert utbøyning. Det er videre et formål ved oppfinnelsen å frembringe en forsnevrerbøssingsanordning av slik utforming,

at den eventuelle trykkpåkjenning som kan oppstå mellom tet-

ningsflater, begrenses til en lav intensitet som ikke vil med-føre beskadigelse, slik at den derav følgende slitasje som på-føres tetningsflåtene, vil være ubetydelig.

Disse formål er ifølge oppfinnelsen oppnådd ved frembringelse av en selvsentrerende forsnevrerbøssingsanordning for begrensning av væskelekkasje mellom maskinkomponentpar som er dreibare i forhold til hverandre, hvor anordningen omfatter en forsnevrerbøssing som ved hjelp av en fleksibel holder er fastgjort og tettende forbundet med den ene av maskinkomponentene og utstyrt med en tetningsflate som er tilpasset en motsvarende tetningsflate på den annen maskinkomponent, og hvor den fleksible holder er slik konstruert, at forsnevrerbøssingens tetningsflate er istand til å innrettes i forhold til den motsvarende flate på den annen komponent, hvorved trykkbelastningen mellom flatene begrenses.

I én versjon av oppfinnelsen danner den fleksible holder

en forankring for bøssingen, som er slik utformet at det opp-rettes en væsketett forsegling mellom bøssingen og den maskinkomponent hvori bøssingen er montert, og at bøssingen forhindres i å rotere i forhold til den maskinkomponent som den er forbundet med.

Den fleksible holder tillater sentrering av forsnevrer-bøssingens sylinderformete tetningsflate i forhold til den annen maskinkomponents motsvarende.tetningsflate, uavhengig av eksentrisitet og/eller feilinnretting på grunn av fremstillingsmessige unøyaktigheter og/eller utbøyninger under drift.

Det er unødvendig å ta hensyn til eksentrisitet eller utbøyning ved bestemmelse av klaringen mellom forsnevrerbøss-ingen og dens motsvarende tetningsflate, idet bøssingen til enhver tid vil sentrere seg selv i forhold til tetningsflaten.

På grunn av denne selvsentrerende funksjon vil det, av den motsvarende komponents tetningsflate, utøves en kraft mot bøss-ingen. Denne kraft er imidlertid begrenset til den nødvendige størrelse for frembringelse av den nødvendige utbøyning av bøssingens fleksible holder. Holderen er slik konstruert, at den nødvendige utbøyning av denne vil betinge liten kraftutøvelse. Den resulterende trykkraft mot bøssingens tetningsflate vil følgelig være svak, og ved riktig valg av materialer for tet-ningsflatene vil den derav følgende slitasje av flatene være minimal.

Bøssingen og dens motsvarende tetningsflate bør fremstilles av forenelige materialer, slik at det, når tetningsflåtene beveges i forhold til hverandre under påvirkning av en lett trykkbelastning, ikke vil behøves annen smøring enn den som frembringes av væsken mellom flatene. Det bør, ved valg av materi-ale for bøssingen, erindres at materialet må kunne tåle væsketrykket ved tetningen, uten å påføres forvridning, og være istand til å opprettholde den forutvalgte middelklaring i forhold til den motsvarende tetningsflate under drift.

Utførelseseksempler av oppfinnelsen vil bli nærmere be-skrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et tverrsnitt av en typisk selvsentrerende forsnevrerbøssing ifølge oppfinnelsen, som er utstyrt med en tetningsrand. Fig. 2 viser et tverrsnitt av en selvsentrerende forsnevrer-bøssing som er montert i en vannspylt glandanordning. Fig. 3 viser den selvsentrerende bøssinganordning ifølge fig. 1 anvendt som tetningsringer i en vanlig sentrifugalpumpe.

Fig. 4 viser et tverrsnitt som illustrerer anvendelsen

av en O-ring som bøssingholder.

Fig. 5 viser et snitt av en forsnevrerbøssing som under-støttes av en belg. Fig. 6 viser en anordning i likhet med fig. i, hvor bøss-ingen er utstyrt med en utadsmalnende tetningsflate.

Maskinkomponentene 2 og 6 som er vist i fig. 1, er bevege-lige i forhold til hverandre, og forsnevrerbøssingen 1 er montert i maskinkomponenten 2 ved hjelp av en fleksibel holder 3. I denne versjon av oppfinnelsen består holderen av en støpt gummi- eller plastring. Bøssingen 1 er utstyrt med en tetningsflate 4 som er innrettet for å løpe, med minimal klaring, i umiddelbar tilgrens-ning til en tetningsflate 5 på den motsvarende del 6 som dannes av en annen maskinkomponent. Bøssingsanordningen er i denne versjon montert med henblikk på begrensning av væskelekkasjen mellom en høytrykksone 7 og en sone 8 med lavere trykk.

Tetningen vil fungere på følgende måte: Trykket ved 7 tvinger randen 9 av den fleksible holder 3 mot maskinkomponenten 2, og dette forhindrer væskelekkasje mellom forsnevrerbøssingen 1 og komponenten 2. Den fleksible holder 3 komprimeres dessuten ytterligere ved 10 under påvirkning av trykket fra sonen 7 mot bøssingen 1 og mot den fleksible holder 3. Trykket ved 7 kom- primerer den fleksible holder 3 på slik måte, at de resultant-krefter som utøves mot kontaktflatene på komponenten 2 og holderen 3, er tilstrekkelig til å forhindre at bøssingen 1 roterer i forhold til komponenten 2.

Hvis det på noe tidspunkt oppstår en feilinnretting mellom komponentene 2 og 6, slik at tetningsflaten 4 på bøssingen 1 berører tetningsflaten 5 på komponenten 6, vil bøssingen 1 beveges slik, at holderen 3 bare påføres en forvridning av tilstrekkelig størrelse til at tetningsflåtene 4 og 5 innrettes innbyrdes, hvorved trykkbelastningen på tetningsflåtene 4 og 5 begrenses til den nødvendige verdi for frembringelse av den nødvendige forvridning av den fleksible del 3.

En forsnevrerbøssing 21 og den tilhørende, fleksible

holder 22, av samme utforming som i fig. 1, er i fig. 2 vist montert i pakningsboksen på en vannspylt glandanordning for en sentrifugalpumpe.

I en slik glandanordning innføres spylevannet i pakningsboksen 23 gjennom en rørledning som på egnet måte er forbundet med en innvendig gjenget tilknytning 26 som i dette øyemed er anordnet i pakningsboksen. Glandspylevannet tilføres med et trykk som overstiger væsketrykket i pumpen ved punktet 28. Spylevannet fordeles rundt akselen ved hjelp av en lanterne-

ring 27. Lekkasje av glandforseglingsvann til atmosfæren styres av glandpakningsringer 29 og en glandmedbringer 20.

Bøssingens 21 tetningsflate er anordnet i tilpasning til sideflaten av akselhylsen 25, for å begrense lekkasjen av gland-spylevann fra lanterneringen 27 til pumpen. Gjennomstrømning av vann mellom yttersiden av bøssingen 21 og pakningsboksen 23 forhindres av den fleksible holder 22, og bøssingen 21 hindres i å rotere av det trykk som utøves av den fleksible del 22 mot bøss-ingen 21 og pakningsboksen 23.

Fig. 3 viser et tverrsnitt av selvsentrerende forsnevrer-bøssinger som er montert som tetningsringer på en enkelttrinns-sentrifugalpumpe.

I dette arrangement er det nødvendig å begrense væskelekkasjen fra høytrykksvæsken i sonen 33 i ytterhuset 32 til lav-trykksonen 34.

Den selvsentrerende bøssing 35 er i det viste arrangement montert på pumpehuset 32 ved hjelp av fleksible holdere 36. Bøss-ingens 35 tetningsflate 37 er anordnet konsentrisk med den ytre omkretsflate på en fast bøssing 38 som er forankret til skovlen 31, for å samvirke med omkretsflaten.

I samtlige av de hittil beskrevne versjoner av oppfinnelsen er det benyttet holdere eller monteringsdeler i form av støpte elastomerringer som omfatter en randtetningsflate. Denne fleksible elastomerdel kan være forbundet med forsnevrerbøss-ingen eller være anordnet som en separat del som tetter mot bøssingen og fastholder denne utelukkende ved trykkpåvirkning.

I en annen versjon av oppfinnelsen kan forsnevrerbøssingen og

den fleksible del være støpt i ett stykke, hvor tetningsflate-partiet er hensiktsmessig herdnet og/eller forsterket og derved dimensjonsstabilt.

Andre utforminger av oppfinnelsen er vist i tverrsnitt i

fig. 4 og fig. 5.

Den store O-ring som er vist i fig. 4, danner den fleksible holder eller monteringsdel. Forsnevrerbøssingen 43 er plass-ert i stilling for å begrense væskelekkasjen fra høytrykksonen 4 5 til sonen 4 6 med lavere trykk. O-ringen danner en tetning mellom bøssingen 43 og maskinkomponenten 41, mens den samtidig tillater at bøssingens 43 tetningsflate 47 innrettes og stort sett selvsentreres i forhold til den sylinderformete tetningsflate 48 på maskinkomponenten 42.

Fig. 5 viser en utforming av oppfinnelsen, hvor det fleksible monteringselement består av en belgdel 54 som kan være fremstilt av metaller eller plastmaterialer, avhengig av den behandlete væskes trykk, temperatur og egenskaper.

Som det fremgår av fig. 5, er belgdelen 54 fastgjort til

og avtettet mot komponenten 51 ved 59 samt mot forsnevrerbøss-ingen 53 ved 50, mens den samtidig tillater selvinnretting av bøssingens 53 tetningsflate 57 i forhold til tetningsflaten 58

på den motsvarende maskinkomponent 52. Denne anordning ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å begrense lekkasje fra 55 til 56, eller fra 56 til 55, dersom det er anordnet egnete forankrings-midler ved 59 og 50.

Fig. 6 viser en modifisert versjon av anordningen ifølge

fig. 1, for begrensning av lekkasje mellom spaltene 65 og 66. Forsnevrerbøssingen 61 har en tetningsflate 63 som er slik pro-filert, at klaringen mellom denne tetningsflate og den motsvarende tetningsflate 64 er større ved 62, hvor lekkasjevæsken trenger inn i spalten mellom tetningsflåtene, enn klaringen

mellom tetningsflåtenes hovedpartier. Klaringsspalten avsmalner fra 62 og minsker gradvis over ca. en fjerdedel av bøssingens 61 lengde. På grunn av bøssingens 61 traktformete konstruksjon vil væsken styres inn i den ringformete klaringsspalte, hvorved væsketrykket og væskestrømmen fremkaller en ytterligere sen-treringsvirkning. Denne effekt resulterer i ekstra smøring av bøssingen 61, slik at slitasjen av tetningsflåtene 63 og 64 reduseres.

Det er vanlig å anordne spor i tetningsflåtene på faste forsnevrerbøssinger av kjente typer, for å øke motstandsevnen mot lekkasje, i betraktning av den turbulens i lekkasjestrømmen, som fremkalles av slike spor. Det er imidlertid uten betydning om tetningsflåtene på de selvsentrerende bøssinger ifølge foreliggende oppfinnelse er glatte eller utstyrt med spor.

Valget av egnete materialer for fremstillingen av selvsentrerende forsnevrerbøssinger og de motsvarende tetningsflater er avhengig av de rådende forhold. Bøssinger som er konstruert av armert fenolharpiks, karbon eller keramikk vil være egnet i mange tilfeller. Tilpassete flater av herdet, rustfritt stål, stellitt eller wolframkarbid vil vise seg egnet for de fleste anvendelser.

Ovenstående, detaljerte beskrivelse omfatter bare enkelte versjoner av oppfinnelsen. Det er åpenbart at det kan foretas tallrike forandringer, uten derved å avvike fra oppfinnelsens ramme som er definert i de etterfølgende patentkrav.

Claims (6)

1. Selvsentrerende forsnevrerbøssingsanordning for begrensning av væskelekkasje mellom maskinkomponentpar som er dreibare i forhold til hverandre, karakterisert ved at anordningen omfatter en forsnevrerbøssing som ved hjelp av en fleksibel holder er forankret og tettende forbundet med den ene av komponentene og som er utstyrt med en tetningsflate som er tilpasset en motsvarende tetningsflate på den annen av komponentene, og hvor den fleksible holder er slik konstruert, at for-snevrerbøssingens tetningsflate kan selvinnrettes i forhold til

den motsvarende flate på den annen komponent, slik at den eventuelle trykkbelastning mellom flatene begrenses.

2. Bøssingsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den fleksible holder består av et enkelt elastomerelement som forankrer bø ssingen til den ene komponent og derved forhindrer at bøssingen roterer i forhold til den ene maskinkomponent, og som danner en væsketett forsegling mellom bøssingen og maskinkomponenten.

3. Bø ssingsanordning i samsvar med krav 2, karakterisert ved at den enkle, fleksible holder består av en støpt elastomerring som omfatter en tetningsrand.

4. Bøssingsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den fleksible holder består av et enkelt elastomerelement i form av en O-ring som er innført mellom bøss-ingen og den ene av komponentene.

5. Bø ssingsanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den fleksible holder består av et belg-element som tettsluttende forbinder bøssingen med den ene komponent og forhindrer relativ dreining mellom disse deler.

6. Bøssingsanordning i samsvar med et av kravene 1-5, karakterisert ved at forsnevrerbøssingens tetningsflate dannes av et ringformet, utadsmalnende flateparti, hvorved det frembringes en traktformet føringsbane for den væske som strømmer inn i den minimale klaringsspalte mellom tetningsflaten og den motsvarende tetningsflate på den annen komponent.