NO760876L - - Google Patents

Description

Akseltetning som arbeider med sperrevæske.

Foreliggende oppfinnelse angår en akseltetning

som omfatter par i radialplan omkring akselen samvirkende glideringer, av hvilke en ring i hvert par er fast og den andre ringen ettergivendesanpresset mot den faste ringen og ved friksjonsgrep anordnet for å bringes med i akselens rotasjon, idet glideringene arbeider i og avtetter et lukket rom for sperrevæske omkring akselen.

Slike akseltetninger som arbeider med sperrevæske benyttes for tetning av roterende aksler mot lekkasje av væske fra et medium under trykk som' inneholdes i et maskinhus, f.eks. et pumpehus. For å hindre at et korruderende eller på annen måte skadelig medium kommer inn mellom akseltetningens mot hverandre glidende tetningsflater eller for å forhindre inntrengning- av faste forurensninger i arbeidsmediet til tetningsboksen, tilføres sperrevæske under trykk til et ringformet sperrevæskerom omkring akseltetningen. Sperrevæskens trykk holdes noe høyere enn trykket av det arbeidsmedium som skal hindres i å lekke ut omkring akselen. Under akselens rotasjon strømmer sperrevæske i meget lite mengde ut fra tetningsboksen mellom de tettende glideringene under avpasset kjøling og smøring av glideflatene. Sperrevæske kommer så- ■ ledes til dels å trenge inn mot maskinens arbeidsrom og dels trenge ut ved akselens utløp av tetningsboksen.

Vanligvis omfatter akseltetningen to samvirkende glideringer av hvilke den ene er fastmontert og avtettet mot tetningsboksens indre vegg mens den andre er anordnet for ved hjelp av en aksielt virkende fjær å anpresses mot den faste glideringen og samtidig ved hjelp av en eller annen anordning å medbringes i akselens rotasjon.

En slik kjent akseltetning er ved hver foterbar glidering forsynt med en ringformet medbringer.som ved aksielt anpressing mot glideringen, ved hjelp av en mot akselen an-liggende, spesiell elastisk gripering, å frembringe en frik-sjonsforbindelse mellom glidering og aksel under samtidig anpressing av glideringen. For å frembringe nødvendig aksiell fjærkraft er det anordnet en skruefjær omkring akselen mellom de ringformede medbringerne, for å trykke disse fra hverandre i retning mot respektive glideringer.

Slike med en sentral skruefjær arbeidende akseltetninger har den ulempe at fjærtrykket mot glideringen ikke blir helt jevnt fordelt. Endepartiet av en skruefjær kan nemlig ikke utformes slik at det oppnås et jevnt fordelt anleggstrykk langs hele omkretsen. På den annen side er de samvirkende tetningsflåtene av glideringene meget ømfintlige for ujevn belastning, da nemlig den hydrodynamiske smørevirkning mellom disse meget jevne og plane flatene forstyrres ved ujevnt fordelt anpressingstrykk. Dette kan gi grunn til forstyrrende slitasje av glideringene med påfølgende nedsatt tetnings virkning . "Ved eventuell skjæring mellom glideringene kan det videre inntreffe at. skruefjæren - i avhengighet av rota-sjonsretningen - dreies opp og kommer til anlegg mot tetningsboksens indre vegg, hvorved hele tetningsanordningen blir virkningsløs. En ytterligere ulempe ligger i at særlig skruefjæren har en tendens til å frembringe turbulens og skum-dannelse i sperrevæsken, hvorved væskens tetnings- og smøre-virkning ødelegges.

Særlig ved den ovennevnte utførelsesformen med separate medbringere for hver roterbar glidering, foreligger den ulempe at en av medbringerne og derved tilhørende glidering kan løsne fra sitt grep omkring akselen (f.eks. ved skjæring mellom glideringene), hvorved skruefjæren og den andre medbringeren fortsatt roterer og fjæren glir mot den stillestående medbringeren. Videre kan det inntreffe at medbringeren på den annen side fastlåses ved akselen, slik at den ikke kan utøve noe aksielt anpressingstrykk mot glideringen.

Oppfinnelsen går ut på å fremskaffe en akseltetning som eliminerer de ovennevnte ulemper. Akseltetningen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert veden mellom de roterbare glide ringene aksielt sammentrykkbare omkring akselen anordnet, ringordnet medbringer som ved aksiell sammentrykning ved hjelp av elastiske organer griper omkring akselen, mellom medbringeren og de roterbare glideringene anordnede koplings-organer for dreiefast leddet kopling- mellom de nevnte elementene, og mellom medbringeren og glideringene anordnede aksielel, omkring akselens omkrets fordelte fjærorganer.

Ved hjelp av oppfinnelsen oppnås den fordel at akseltetningen har en felles sentral medbringer som ved 'monteringen automatisk inntar en mellomstilling med likt fordelt anleggstrykk på de to roterbare glideringene. Medbringeren må hensiktsmessig utsettes for en vesentlig like stor aksiell sammentrykningskraft fra hver side, for å gripe omkring akselen. Medbringerne er dreiefast koplet til hver av de roterbare glideringene, hvorfor de to glideringene alltid i like stor utstrekning føres med i akselens rotasjon, slik at ensartede glide- og tetningsforhold alltid opptrer i de to glideringparene. Ved hjelp av anordningen omkring akselen fordelte fjærorganer kommer videre anpressingstrykket mot den roterbare. glideringen til å bli jevnt fordelt, med påfølgende hensiktsmessig glide- og smøreforhold. Denne jevne fordeling av vannpressingstrykket muliggjøres også ved den omstendighet at medbringeren er leddet koplet til den ringholderen som bærer glideringen, slik at det ikke kan overføres noen skråkrefter- fra medbringeren til glideringen. Arrangementet av medbringere, ringholdere og fjærer medfører videre at akseltetningens ytterkontur vesentlig kan formes etter en jevn sylinderflate, slik at turbulensfremkallende elementer i form av skruefjærer eller lignende ikke forstyrrer tilstanden i sperrevæsken.

I en fordelaktig utførelsesform er medbringeren teleskopisk- med en ytre hylse og en i denne aksielt forskyvbar teleskopring. Ytterhylsen har en mot akselen konvergerende , konisk ansats, og teleskopringen 1 mot denne ansats speilvendt konisk endeflate. Mellom disse koniske flatene ligger en eller flere elastiske ringer som ved aksiell sammenskyvning av medbringeren presses mot akselen og frembringer et friksjonsgrep omkring akselen. Eventuelt kan det benyttes to eller flere elastiske griperinger, idet hensiktsmessig en distanse ring med mot akselen konvergerende koniske endeflater legges inn mellom de elastiske ringene.

Koplingsorganene mellom de roterbare glideringene og medbringeren kan hensiktsmessig være utført som ringholdere som opptar ringene, med tilsluttende aksielle armer som griper inn med en viss klaring i spor langs den ytre omkretsen av medbringeren. Også en relativt7! liten klaring er tilstrekkelig for å sikre nødvendig dreiefast kopling mellom forstyrrende skråkrefter mot glideringen.

Por på hensiktsmessig måte å fremskaffe den ønskede jevne ansetningskraften i aksiell retning mot glideringen, kan det være anordnet ringformede fjærhus i anlegg mot respektive endesider av medbringeren. I disse fjærhusene opptas omkring akselen fordelte aksielle fjærer, hensiktsmessig skruefjærer som virker mellom fjærhuset og en indre ansats av ringholderen Jfor glideringen. Derved kommer fjærene til å være atskilt-fra det omgivende sperrevæskerommet, uten forstyrrende turbulensvirkning på sperrevæsken.

Oppfinnelsen skal iedet følgende beskrives nær-mere under henvisning til-tegningen som viser et utførelses-eksempel for oppfinnelsen. Fig. 1 er et langsgående snitt gjennom en akseltetning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 er et tverrsnitt etter linjen I-l på fig. 1,

og

fig. 3 er et snitt etter linjen II-II på fig. 1. Den i fig. 1 viste akseltetningen tenkes inne-sluttet i en tetningsboks, dannet av et hus 1 med tilhørende lokk 2. Gjennom tetningsboksen strekker det seg en aksel 3 fra det indre av et maskinhus (til venstre i figuren) i hvilket det er et arbeidsmedium som skal avtettes. Maskinhuset kan f.eks. utgjøres av et pumpehus med et deri sirkulerende arbeidsmedium med et visst overtrykk. Tetningsboksen omslutter et vesentlig sylindrisk rom 30 omkring akselen 3. Rommet 30 tilføres sperrevæske gjennom et ikke vist innløp, hvilken sperrevæske kan ledes ut gjennom et ikke vist utløp. Rommet 30 tettes dels mot maskinsiden og dels mot omgivelsen ved hjelp

av respektive identiske elementer, omfattende et glideringpar 4,9. Dette par omfatter en fast glidering 4 montert i en ring-

holder 5 som i sin tur er fast montert i huset 1 og tettet mot huset ved hjelp av en O-ring 6. Den faste glideringen 4

er hensiktsmessig utført av kull.

Glideringen 4 ligger langs et radialplan 8 an

mot den- roterbare glideringen 9. Denne.ringen er av stål og på sin glideflate belagt med et. hardt sjikt, f.eks. et krom-oksydsjikt■10. Ringen er ved hjelp av en pinne 7 fastholde i ringholderen 12 og avstøttes i en inndreining i ringholderens endeside. Ringholderen 12 er forsynt mot akselen vendende side tettet mot akselen ved hjelp av en O-ring 13. Ringholderen bærer også en såkalt skrapering 11 i anlegg mot akselen.

Skraperingen er plassert bak glideringen 9 i en utdreining i ringholderen. Skraperingen har rektangulært skarpkantet tverrsnitt og et utført av et hensiktsmessig plast-materiale. Dens oppgave er å hindre små suspenderte partikler i arbeidsmediet- fra å trenge inn i akseltetningen hvis arbeids-mediets trykk er høyere enn trykket i sperrevæskerommet 30. Ringholderen strekker seg med et ytre kraveformet parti 14 i retning mot medbringeren 22. Det kraveformede partiet fort-settes i form av et antall, medbringerarmer 15 som strekker seg aksielt og griper inn i spor 25 i den ytre omkretsen av medbringeren 22.

Den med 22 generelt betegnede medbringeren er

vist i snitt - på fig. 1 og i enderiss på fig. 3. Medbringeren omfatter en ytterring eller teleskophyIse 23 og en indre ring eller teleskopring 26. Teleskopringen 26 er aksielt bevegbar og styrt inne i teleskophylsen 23, idet bevegelsen utover er begrenset av stoppringen 27. Teleskopringen er på

sin indre flate utformet med en konisk-ansats som konvergerer i retning mot akselen. Teleskopringens indre endeflate har en tilsvarende, speilvendt konisk form. Mellom de nevnte koniske flater av hylsen 23 og ringen 26 befinner det seg et par elastiske griperinger 28 med sirkulært tverrsnitt, atskilt av en distansering 29 hvis endesider har mot akselen konvergerende konisk form og utgjør speilflater i forhold til motstå-ende koniske flater på hylsen 23 resp. ringen 26. De elastiske griperingene 28 har et slikt tverrsnitt og dimensjonene av

hylsen 26 og ringen 26 er slik at de elastiske ringene 28 i udeformert tilstand vesentlig fyller det ringformede rommet mellom hylsen 23, ringen 26, distanseringen 29 og akselen, under linjekontakt mot de aktuelle kontaktflater. Når medbringeren sammentrykkes aksielt ved påføring av motsatt rettede krefter mot støtteflaten 21, deformeres de elastiske ringene 28 under utøvelse av friksjonstrykk mot akselen og de omgivende flater. Derved får medbringeren et fast friksjonsgrep omkring akselen 3.

Som det tydeligst fremgår av fig. 3 er hylsen 23

på medbringeren på sin utside forsynt med et antall aksielle spor 25 i hvilke det griper inn motsatt rettede medbringerarmer av de respektive ringholderne 12,12. I det viste eksemplet er hver ringholder 12 forsynt med tre langs omkretsen av ringholderen likt fordelte armer 15, slik at det totalt griper inn seks armer 15 i motsvarende spor 25 langs omkretsen av medbringeren 22. Hver arm 15 griper i sitt spor 25 med en viss klaring, hvilket muliggjør dreiefast kopling mellom medbringeren og ringholderen, uten at noen forstyrrende skråkrefter overføres til ringholderen og dermed glideringen 9- Vinkelstillingen av glideringen 9 kan således helt bestemmes av radialtetningsplanet 8 ved at ringen trykkes mot den faste glideringen 4. Koplingen mellom medbringeren 22 og glideringen 9 er dreiefast, dvs. glideringen medføres alltid og ubetinget når medbringeren roterer, men er samtidig til-passet slik at mindre vinkelavvikelser relativt medbringer og ringholder 12 utjevnes ved hjelp av klaringen omkring armene 15 i sporene 25. Innen det utkragede partiet 14 på ringholderne 12 opptas et fjærhus 16. Fjærhuset er aksielt glidbart mot innsiden av uttagningen 14 og er aksielt styrt ved hjelp av pinner 19 som griper inn i aksielt rettede spor 20 i utkragingen 14. Fjærhuset- ligger an mot respektive endesider av medbringerne 22 i støtteflåtene 21, 21. I de ringformede fjærhusene er det opptatt et antall langs omkretsen likt fordelte, sylindriske utsparinger 17. I det viste eksemplet er det anordnet seks like utsparinger, hvis plas-sering og sylindriske form fremgår av fig. 2-. I hver ut-sparing 17 opptas en sylindrisk-skruefjær 18 som på en side ligger an mot utsparingsbunnen og på sin motsatte side ligger an

mot en indre ansats av den roterbare ringholderen 12. Hver fjær' l8 utøver et for tetningen avpasset trykk i aksiell retning mot ringholderen og dermed glideringen 9• Dette trykk opptas av ;;medbringeren 22 i støtteplanet 21. Medbringeren kommer derved til.aksielt å trykkes sammen og som ovenfor beskrevet få et fast friksjonsgrep omkring akselen 3. Det innses at medbringeren kommer til å innta sin aksielle sluttstilling- først når tilnærmelsesvis like store trykk ut-øves mot hver endeside. Skulle nemlig et relativt stort trykk utøves mot den ene side av medbringeren og et lite eller ikke noe trykk på den motsatte side, kommer enten teleskophylsen 23 eller teleskopringen 26 på den minst belastede siden til å forskyves i retning mot det tilsvarende lite belastede fjærhus inntil kraften fra fjærene 18 på den aktuelle siden er tilstrekkelig for å utvikle nødvendig motkraft for kompresjon og deformering av de elastiske ringene 28. Før en slik motkraft er utviklet, kommer nemlig ringene 28 til å krenge eller rulle og samtidig gli i retning mot den lavt belastede siden av medbringeren .

Monteringen av akseltetningen ifølge oppfinnelsen

er meget enkel. Etterat lokket 2 demonteres fra tetningsboksen settes ringholderen 5 med tilhørende fast glidering 4 inn i tetningsboksens hus. Deretter kan hele sammenbygningen bestående av glideringer 9, ringholdere 12 fjærhus 16 og medbringere 22 tres over akselen inntil den indre glideringen kommer til anlegg mot den indre faste kullringen 4. Endelig monteres lokket 2 med innsatt fast kullring 4 og ringholdere 5, slik at kullringen 4 støter mot den ytre glideringen 9. Akseltetningehs dimensjon er avpasset slik at lokket krever eh ytterligere aksiell forskyvning innover for å nå sin monterte sluttstilling- i anlegg mot flensen av tetningsboksens hus. Ved denne endelige aksielle forskyvning sammentrykkes fjærene 18

og i en viss utstrekning medbringeren 22 på den måte som angitt ovenfor. Ved sammentrykkingen inntar medbringeren 22 automatisk-sin endelige stilling sentralt mellom glideringene 9, 9 under fast friksjonsgrep omkring akselen 3. Glideringene 9 presses med jevnt fordelt belastning mot de faste kullringene 4, hvorved ringholderne 12 på grunn av klaringen mellom medbringeren 15 og sporene 25 forhindres i å gi årsak til skråkrefter på

grunn av ufravikelige minimale monteringsavvikelser.

Under drift arbéider akseltetningen med et overtrykk"'pa sperrevæsken i rommet 30. Denne lekker i meget små mengder mellom glideringene 4,9 i radialtetningsplanet 8, og utøver derved en viss smørevirkning og samtidig kjølevirkning. Begge tetningsstedene 8,8 kommer under alle forhold til å arbeide med lik glidehastighet og vesentlig like anpresnings-trykk, slik at noen vekselvirkning mellom tetningsstedene ved eventuell forstyrrelse i et tetningssted i det hele tatt ikke oppstår. Begge ringholderne 12,12 kommer under alle forhold til å rotere med samme hastighet som medbringeren 22. Fjærene 18 er atskilt fra det omgivende sperrevæskerommet og utsettes under alle forhold vesentlig bare for aksielle krefter, bort-sett fra ubetydelige sentrifugalkrefter. Da-fjærenes maksimale sammentrykning lett kan begrenses, innses at det foreligger gode forutsetninger for at driftssikkert å:>sikre det ønskede jevnt fordelte trykket mellom glideringene.

Oppfinnelsen kan modifiseres på flere måter. Således kan de^ artikulerte koplingen mellom medbringeren og den roterbare glideringen varieres i forskjellige alternativer. Videre kan det benyttes andre fjærtyper f.eks. flat fjærer i bølgeform i stedet for de viste skruefjærene.

Claims (6)

1. Akseltetning omfattende to par i radialplan omkring akselen samvirkende glideringer, av hvilke en ring i hvert par er fast og den andre ettergivende anpresset mot den faste ringen og ved friksjonsgrep anordnet for å medbringes i akselens rotasjon, idet glideringen arbeider i og avtetter et lukket rom for sperrevæske omkring akselen, karakterisert ved en mellom de roterbare glideringene (9) aksielt sammentrykkbar omkring akselen (3) anordnet ringformet medbringer (22) som ved aksiell sammentrykning ved hjelp av elastiske organer (28) griper omkring akselen, mellom medbringeren og de roterbare glideringene anordnede koplings-organer (12,15) for dreiefast leddet kopling mellom de nevnte elementene, og mellom medbringeren og glideringene anordnede aksielle, omkring akselens omkrets fordelte fjærorganer (18).

2. Akseltetning ifølge krav 1, karakterisert ved at medbringeren (22) omfatter en ytre tele-skophylse (23), en i denne aksielt forskyvbar teleskopring (26), en eller flere mellom en indre mot akselen (3) konvergerende konisk' ansats i hylsen (23) og en mot denne ansats speilvendt konisk endeflate av ringen (26) anordnede elastiske ringer (28) som ved aksiell innstikking av teleskopringen ii: hylsen deformerer den eller de elastiske ringene (28) mot akselen (3).

3. - Akseltetning ifølge krav 2, der minst to elastiske ringer opptas i teleskophylsen, karakterisert ved en mellom de elastiske ringene (28) anordnet distansering (29) med mot akselen konisk konvergerende endeflater.

4. Akseltetning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at koplingsorganene består av ringholder (12) som er fast forbundet med de roterbare glideringene (9) og er forsynt med aksielt utstrakte armer (15) som griper med klaring i spor (25) langs omkretsen av medbringerens hylse (23). _.

5. Akseltetning ifølge krav 1 og 4, karakterisert ved ringformede fjærhus (16) i anlegg mot respektive endesider av medbringeren(22)og anordnet for å opp-ta omkring akselen fordelte aksielle fjærer (18) som virker mot en indre innsats av respektive ringholdere (12) for ettergivende anpressing av de roterbare glideringene (9)-

6. Akseltetning ifølge krav 5, karakterisert ved at fjærene (18) er skruefjærer og ligger innen ringholderens (12) ytterprofil, og at fjærhuset er styrt for aksiell forskyvning innen ringholderen.