PL174753B1 - Zestaw uszczelniający połączenia obrotowego do transportu płynów - Google Patents

Abstract

1. Zestaw uszczelniajacy polaczenia obrotowego do transportu plynów, zawierajacego wzajemnie obracalne czlo- ny, zewnetrzny i wewnetrzny, majace wewnetrzne sciezki ply- nów laczace sie ze soba poprzez jedna lub wiecej wspólnych przestrzeni pierscieniowych, wyznaczonych ich uksztaltowa- niem na powierzchni rozdzialu pomiedzy tymi czlonami, z których jeden na kazdej stronie kazdej przestrzeni pierscienio- wej ma obwodowy rowek mieszczacy promieniowo ruchomy pierscieniowy element majacy srodki uszczelniajace dla wzaje- mnego uszczelnienia pomiedzy przestrzeniami pierscie- niowymi, znamienny tym, ze zawiera srodki uszczelniajace (18, 49), stanowiace uszczelnienie statyczne pomiedzy promie- niowo ruchomym pierscieniowym elementem (17, 47) i drugim czlonem polaczenia obrotowego (2, 45) oraz srodki uszczelnia- jace (19, 51), stanowiace uszczelnienie dynamiczne pomiedzy promieniowo ruchomym pierscieniowym elementem (17, 47) a sciankami bocznymi obwodowego rowka (16, 48), przy czym czlon (3, 46) polaczenia obrotowego, zawierajacy wymie- niony obwodowy rowek (16, 48) ma kanal zasilajacy (20, 50) ciecza barierowa, majaca cisnienie wyzsze niz cisnienie transportowanego plynu, laczacy sie z tym obwodowym ro- wkiem (16, 48) zas srodki uszczelniajace (18, 19, 49, 51) sa sterowane hydraulicznie wymieniona ciecza barierowa po- przez uaktywnianie jej cisnieniem w pozycji wzajemnego pola- czenia obu czlonów polaczenia i zwalnianie w czasie ich wzajemnego rozlaczania poprzez osiowe wysuwanie jednego czlonu z drugiego. Fig.3. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zestaw uszczelniający połączenie obrotowego do transportu płynów pomiędzy sprzęganymi nim odrębnymi jednostkami, zawierającego wzajemnie obracalne człony zewnętrzny i wewnętrzny, przeznaczonego w szczególności dla transportu mediów wydobywanych z dna morza poprzez boję przeładunkową na statek pływający.

Z opisu europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 0150591 znane jest uszczelnione płynowe złącze obrotowe, którego zespół uszczelnienia rozwiązuje zagadnienie skuteczności uszczelnienia pomiędzy jego wzajemnie obrotowymi elementami w warunkach odchyleń tych elementów od wspólnej osi centralnej. To uszczelnione płynowe złącze obrotowe zawiera pierwszy i drugi sąsiadujące ze sobą pierścienie złącza, które są obracalne względem siebie wokół wspólnej centralnej osi podłużnej. Pomiędzy pierścieniami złącza utworzona jest pierścieniowa szczelina rozdzielająca umożliwiająca względny ruch obrotowy pomiędzy pierścieniami złącza, przy czym w pierwszym pierścieniu złącza ukształtowany jest pierścieniowy rowek osłaniający pierścieniową uszczelkę. Ten pierwszy pierścień złącza styka się z pierścieniową szczeliną rozdzielającą. Uszczelka usytuowana w pierścieniowym rowku osłaniającym zapewnia uszczelnienie pomiędzy obydwoma pierścieniami złącza. Wymieniona pierścieniowa uszczelka zawiera giętki pierścieniowy element· uszczelniający i sztywny pierścień zabezpieczający jej giętki element przed deformacją i wtłoczeniem do szczeliny rozdzielającej pod działaniem różnicy ciśnienia płynu istniejącej na szerokości uszczelki pierścieniowej. Ta różnica ciśnień odchyla giętki pierścieniowy element uszczelniający do sąsiedniego czoła uszczelki na drugim pierścieniu złącza. Złącze ma środki wtrysku smaru pomiędzy giętki pierścieniowy element uszczelniający i sąsiednie czoło uszczelki drugiego pierścienia złącza dla eliminowania wytworzonego ciepła i zanieczyszczeń uszczelki z przestrzeni kontaktu pomiędzy nimi. Pierścieniowa szczelina rozdzielająca utworzona pomiędzy powierzchniami pierścieni złącza jest przestrzenią skierowaną prostopadle do osi ruchu obrotowego.

Z niemieckiego opisu zgłoszenia patentowego nr DE 3725222 Al znane jest przepływowe połączenie obrotowe do przemieszczania ciekłego lub gazowego czynnika roboczego z nieruchomych elementów do obracających się wokół osi obrotu lub wahających się odchylnie względem tej osi w jedną i w drugą stronę ruchomych elementów i na odwrót, z uszczelnieniem przeznaczonym w szczególności do wysokich i najwyższych ciśnień. To przepływowe połączenie obrotowe składa się z nieruchomego elementu i z ruchomego elementu z usytuowanymi między nimi jedną lub kilkoma uszczelkami oraz z kanałami dla doprowadzania i odprowadzania przemieszczanych czynników roboczych. Nadto połączenie obrotowe ma jedną lub więcej przestrzeni przesyłania czynnika roboczego między odpowiednio jednym lub więcej nieruchomymi elementami a jednym lub odpowiednio więcej ruchomymi elementami uszczelnionymi uszczelką lub uszczelkami na swojej tylniej lub odpowiednio swoich tylnich stronach przed działaniem ciśnienia środka pomocniczego, w szczególności oleju, o co najmniej takim ciśnieniu jak na stronie lub odpowiednio stronach przednich wymienionych uszczelek. Uszczelki te mogą być usytuowane w ruchomym elemencie, albo w nieruchomym elemencie, tak, że obustronne działanie ciśnień środka pomocniczego i przesyłanego czynnika roboczego prowadzi do zwiększenia skuteczności działania zespołu uszczelniającego, szczególnie zaś do zwiększenia promieniowych sił nacisku.

W zestawie uszczelniającym połączenia obrotowego do transportu płynów według wynalazku, gdzie wymienione połączenie obrotowe zawiera wzajemnie obracalne człony, zewnętrzny i wewnętrzny, mający wewnętrzne ścieżki płynów łączące się ze sobą poprzez jedną lub więcej wspólnych przestrzeni pierścieniowych wyznaczonych ich ukształtowaniem na powierzchni rozdziału pomiędzy tymi członami, z których jeden na każdej stronie każdej przestrzeni pierścieniowej ma obwodowy rowek mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element mający środki uszczelniające dla wzajemnego uszczelnienia pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi, istota rozwiązania polega na tym, że zestaw zawiera środki uszczelniające stanowiące uszczelnienie statyczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem i drugim członem połączenia obrotowego, oraz środki uszczelniające, stanowiące uszczelnienie dynamiczne, pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem, a ściankami bocznymi obwodowego rowka, przy czym człon połączenia obrotowego, zawierający wymieniony obwodowy rowek, ma kanał zasilający cieczą barierową mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie transportowanego płynu, łączący się z tym obwodowym rowkiem, zaś wymienione środki uszczelniające są sterowane hydraulicznie wymienioną cieczą barierową poprzez uaktywnianie ich w pozycji wzajemnego połączenia obu członów połączenia obrotowego i zwalnianie w czasie ich wzajemnego rozłączania poprzez osiowe wysuwanie jednego członu i drugiego.

Kanał zasilający cieczą barierową z obwodowym rowkiem w pierwszym członie połączenia obrotowego łączy się z objętością buforową, ograniczoną przez dno tego obwodowego rowka i promieniowo ruchomy pierścieniowy element, oraz łączącą się z wymienionymi środkami uszczelniającymi.

Promieniowo ruchome pierścieniowe elementy mają średnicę zewnętrzną większą niż reszta pierwszego członu połączenia obrotowego, przy czym średnica zewnętrzna tych pierścieniowych elementów odpowiada zasadniczo wewnętrznej średnicy zewnętrznego członu połączenia obrotowego.

Środek uszczelniający uszczelnienia statycznego składa się z pary uszczelek wargowych o przekroju w kształcie U mających wewnętrzne i zewnętrzne odnogi skierowane osiowo wzdłuż połączenia obrotowego usytuowane w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie.

Środek uszczelniający uszczelnienia dynamicznego składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych o przekroju w kształcie U, usytuowanych w pierścieniowych rowkach wykonanych w pierwszym człone połączenia obrotowego po każdej stronie pierścieniowego elementu, przy czym uszczelki te mają promieniowo skierowane odnogi.

W innym wykonaniu zestawu według wynalazku uszczelnienie dynamiczne stanowi środek uszczelniający składający się z pary elementów uszczelniających usytuowanych w pierścieniowych rowkach po każdej stronie promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu w pierwszym członie połączenia obrotowego, przy czym dolna część każdego pierścieniowego rowka połączona jest z kanałem zasilającym cieczą barierową, a nadto w tej dolnej części pierścieniowego rowka usytuowana jest dociskowa sprężyna oparta jedną stroną o dno rowka, a drugą o element uszczelniający.

174 753

Jednocześnie w tym pierścieniowym rowku w jego górnej części usytuowany jest uszczelniający pierścień typu O ustalający w nim element uszczelniający wymienionego dynamicznego środka uszczelniającego.

Nadto według wynalazku każda przestrzeń pierścieniowa jest określona przez obwodowy pierścieniowy kanał wykonany w drugim członie połączenia obrotowego na powierzchni rozdziału pomiędzy jego członami, następnie przez bocznie względem niej usytuowane powierzchnie sąsiednich promieniowo ruchomych pierścieniowych elementów oraz przez część powierzchniową pierwszego członu połączenia obrotowego usytuowaną pomiędzy wymienionymi sąsiednimi promieniowo ruchomymi pierścieniowymi elementami.

Zestaw uszczelniający połączenia obrotowego do transportu płynów według wynalazku umożliwia szybkie i bezpieczne wzajemne łączenie i rozłączanie członów połączenia obrotowego, a równocześnie skuteczne i bezpieczne uszczelnienie pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi.

Zestaw uszczelniający według wynalazku jest skuteczny przy względnie dużych odchyłkach tolerancyjnych lub przemieszczeniach środka pomiędzy członami połączenia obrotowego z ograniczonym do minimum ryzykiem ich uszkodzenia.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia skuteczne sterowanie rozprężaniem uszczelek oraz prostą kontrolę uszczelnienia statycznego i dynamicznego poprzez kontrolę ciśnienia lub objętości cieczy barierowej.

Promieniowo ruchome pierścieniowe elementy mają zdolność swobodnego pływania w kierunku promieniowym i stąd pochłaniania wszelkich odchyleń lub przemieszczeń środka pomiędzy członami połączenia obrotowego.

Ciecz barierowa w zestawie oprócz funkcji sterowania uszczelkami spełnia również rolę środka smarującego powierzchnie uszczelniające.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony na przykładach wykonania objaśnionych rysunkiem, na którym na fig. 1 uwidoczniono przekrój osiowy połączenia obrotowego, z członami obrotowymi w stanie wzajemnego połączenia, zawierającego zestaw uszczelniający według wynalazku, na fig. - 2 przekrój osiowy odpowiadający fig. 1 w stanie wzajemnego rozłączenia członów obrotowych, a kolei na fig. - 3 w przekroju osiowym pokazano fragment wykonania zestawu uszczelniającego według fig. 1 i 2 w powiększonej skali, zaś na fig. 4 w innym wykonaniu według wynalazku również w powiększonej skali.

Połączenie obrotowe 1 pokazane na fig. 1 i 2 przewidziane jest do szczególnego zastosowania, jakim jest sprzęgnięcie nim przeładunkowej boi i pływającego statku, pomiędzy którymi transportowane są płyny poprzez to połączenie obrotowe 1.

Statek pływający, zwłaszcza statek do morskiej produkcji węglowodorów ma zanurzoną, otwartą od dołu komorę odbiorczą dla przymowania i ustalania w niej zanurzonej przeładunkowej boi, która jest zakotwiczona na dnie morza i jest połączona z pewną liczbą pionowych przewodów mieszczących się pomiędzy boją, a odwiertem produkcyjnym na dnie morza. Połączenie obrotowe 1 zapewnia w tym zastosowaniu wzajemne połączenie pomiędzy wymienionymi pionowymi przewodami, a układem rurowym na statku. Sprzęgnięcie to pozwala równocześnie na obracanie się statku wokół boi pod wpływem wiatru, fal i prądów wodnych.

Połączenie obrotowe 1 zawiera zewnętrzny człon 2 i wewnętrzny człon 3, który może być opuszczany i osiowo wsuwany do zewnętrznego członu 2 oraz podnoszony i wyciągany z niego osiowo dla ich wzajemnego rozłączenia.

W pokazanym zastosowaniu zewnętrzny człon 2, przewidziany do stałego osadzenia, osadzony jest na środkowym członie zanurzonej boi, nie pokazanej na rysunku, zaś wewnętrzny człon 3 jest przewidziany do osadzenia przesuwnie w tulei prowadzącej 4, która jest odpowiednio wsparta na statku i która tworzy połączenie ścieżek płynu pomiędzy połączeniem obrotowym 1 a nie pokazanym układem rurowym statku.

174 753

Dla osiowego przemieszczania i pozycjonowania wewnętrznego członu 3 względem zewnętrznego członu 2 statek zawiera odpowiedni układ. Tuleja prowadząca 4 wspiera obudowę 5 przewidzianą do przyjmowania górnej części członu wewnętrznego 3 w pozycji podniesionej. Obudowa 5 wspiera mechanizm osiowego przemieszczania 6 wewnętrznego członu 3, którym może być hydrauliczny manipulator cylindryczno-tłokowy.

W stanie połączonym człony 2, 3 połączenia obrotowego 1 wyznaczają między sobą wspólne przestrzenie pierścieniowe łączące się na ścieżkami płynów w tych członach.

Na fig. 1 i 2 wyznaczone są trzy przestrzenie pierścieniowe 7, 8, 9 łączące się oddzielnie z jedną z trzech wewnętrznych ścieżek płynów 10, 11, 12 w zewnętrznym członie 2 i oddzielnie z jedną z trzech wewnętrznych ścieżek płynów 13, 14, 15 w wewnętrznym członie 3.

Te pierścieniowe przestrzenie są utworzone przez obwodowe kanały pierścieniowe w zewnętrznym członie 2. Alternatywnie mogą być one utworzone w wewnętrznym członie 3 lub także w obydwu członach 2 i 3 dla nadania im przykładowo przekroju zasadniczo kołowego.

W przykładzie wewnętrzny człon 3 na każdej stronie każdej przestrzeni pierścieniowej 7, 8, 9 ma obwodowy pierścieniowy rowek 16 mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17.

Alternatywnie obwodowe pierścieniowe rowki 16 i promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 mogą być usytuowane w zewnętrznym członie 2.

Promieniowo ruchomy pierścieniowy element 17 jest zaopatrzony w środki uszczelniające 18, 19, z których środek uszczelniający 18 stanowi uszczelnienie statyczne względem zewnętrznego członu 2, a środek uszczelniający. 19 stanowi uszczelnienie dynamiczne pomiędzy pierścieniowym elementem 17, a ściankami bocznymi obwodowego pierścieniowego rowka 16.

Te środki uszczelniające 18, 19 są rozprężane dla utworzenia skutecznego uszczelnienia pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi 7, 8, 9 w czasie wzajemnego połączenia obu członów 2 i 3 oraz zwalniane w przypadku ich wzajemnego rozłączania.

Czynnikiem, który wymusza opisane zachowanie się środków uszczelniających 18, 19 jest czynnik hydrauliczny w postaci cieczy barierowej mającej ciśnienie wyższe niż ciśnienie otoczenia, to jest ciśnienia transportowanego płynu, względem którego działa uszczelnienie. Ciecz barierowa do środków uszczelniających jest doprowadzana poprzez kanał zasilający 20 z w^dl^^^em usytuowanym w obwodowym pierścieniowym rowku 16 w wewnętrznym członie 3 połączenia obrotowego, a więc członie z tymi obwodowymi rowkami 16. Jak pokazano na fig. 3 kanał zasilający 20 cieczą barierową prowadzi do objętości buforowej, która jest ograniczona przez dno pierścieniowego rowka 16, pierścieniowy element 17 i która łączy się ze środkami uszczelniającymi 18, 19 pierścieniowego elementu 17.

Gdy środki uszczelniające 18, 19 są rozprężone działaniem cieczy barierowej, wewnętrzny człon 3, poza pierścieniowym elementem 17, jest obracalny względem zewnętrznego członu 2.

Promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 mają większą średnicę zewnętrzną niż reszta wewnętrznego członu 3, zasadniczo odpowiadającą wewnętrznej średnicy zewnętrznego członu 2.

Dzięki temu pierścieniowe elementy 17 środkują się same z zewnętrznym członem 2 ze względnie dużymi tolerancjami rzędu ± 12 mm. Jest to możliwe dlatego, że pierścieniowe elementy 17 mogą swobodnie przemieszczać się w kierunku promieniowym i tym samym przejmować możliwe odchylenia i/lub przemieszczenia środków pomiędzy obydwu członami 2 i 3 połączenia obrotowego 1.

Jak wspomniano wcześniej, wewnętrzny człon 3 jest osadzony suwliwie w tulei prowadzącej 4, która jest przymocowana do zespołu kanałowego 21 zawierającego trzy

17-4753 rury 22, 23, 24, które w sposób nie pokazany na rysunku, połączone są z układem statku.

Wewnętrzny człon 3 zawiera wstawianą część dolną 25 i część górną 26. Część górna 26 jest usytuowana w tulei prowadzącej 4, gdy wstawiana część dolna 25 jest wsuwana osiowo do zewnętrznego członu 2.

W tej pozycji tuleja prowadząca 4 i część górna · 26 tworzą trzy wspólne przestrzenie pierścieniowe 27, 28, 29 łączące się z wewnętrznymi ścieżkami płynów 13, 14, 15 wewnętrznego członu 3 oraz z wymienionymi rurami 22, 23, 24, przy czym tuleja prowadząca 4 ma przelotowe otwory pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi 27, 28, 29, a wymienionymi rurami 22, 23, 24.

Pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi 27, 28, 29 część górna 26 zawiera hydraulicznie rozprężane środki uszczelniające 30 stanowiące uszczelnienie statyczne odpowiadające środkom uszczelniającym 18. Środki uszczelniające 30 są uaktywniane ciśnieniem cieczy barierowej poprzez kanał zasilający 20.

Środki uszczelniające 18 uszczelniania statycznego składają się z pary uszczelek wargowych 35 o przekroju w kształcie U, które są umieszczone w obwodowym rowku 36 w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie 17.

Pierścieniowy element 17 składa się z pary pierścieni stalowych, które są zmontowane i połączone ze sobą jak pokazano na fig. 3, tak, aby uszczelki wargowe 35 mogły być usytuowane w obwodowym rowku 36 zanim pierścienie stalowe są zmontowane ze sobą.

Uszczelki wargowe 35 wykonane są z odpowiednio dobranego materiału elastomerycznego i mają osiowo skierowane wewnętrzne i zewnętrzne odnogi 37, przy czym zewnętrzna odnoga 37 pod działaniem cieczy barierowej jest dociskana na zewnątrz do ciernej współpracy blokującej z przeciwległą powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego członu 2. Ciecz barierowa, jak podano wcześniej, jest dostarczana poprzez kanał zasilający 20 i objętość buforową na dnie pierścieniowego rowka 16, oraz od-> powiednie otwory w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie 17, zaznaczone na rysunku na fig. 3 liniami przerywanymi.

Środek uszczelniający 19 uszczelnienia dynamicznego także składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych 36 o przekroju w kształcie U, usytuowanych każda w oddzielnym pierścieniowym rowku 39 w ściankach bocznych obwodowego pierścieniowego rowka 16. Uszczelki wargowe 38 tworzą uzczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem 17 a przylegającą częścią wewnętrznego członu 3 w przypadku jego obrotu w zewnętrznym członie 2. Uszczelki wargowe 38 mają promieniowo skierowane odnogi, które, pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej są dociskane do pierścieniowego elementu 17 i pierścieniowych rowków 39.

Każda z elastomerowych uszczelek wargowych 35 zawiera pierścień wsporczy 41, zaznaczony liniami przerywanymi, zapobiegający wyciskaniu materiału elementu uszczelniającego pomiędzy przylegającymi powierzchniami uszczelniającymi, pod wpływem ciśnienia cieczy barierowej. Uszczelki wargowe 38 zawierają również pierścienie wsporcze jak uszczelki wargowe 35 dla zapobieżenia wyciskaniu materiału uszczelniającego.

Gdy wewnętrzny człon 3 i zewnętrzny człon 2 są w pozycji wzajemnego połączenia, promieniowo ruchome pierścieniowe elementy 17 ześrodkowują się same w zewnętrznym członie 2, jako elementy przesuwalne swobodnie w kierunku promieniowym. Ciecz barierowa, przykładowo olej lub woda pod ciśnieniem wymusza rozprężanie uszczelek wargowych 35 uszczelnienia statycznego w kierunku powierzchni uszczelniającej zewnętrznego członu 2 i blokowania pierścieniowych elementów 17, stanowiących ich obudowy, w ich położeniu.

Uszczelki wargowe 38 uszczelnienia dynamicznego poddane są działaniu ciśnienia cieczy barierowej, która dociera do nich poprzez małe szczeliny pomiędzy powierzchniami uszczelniającymi pierścieniowego elementu 17 i obwodowego pierścieniowego rowka 16. Różnica ciśnienia pomiędzy cieczą barierową, a płynem transportowanym doprowadza uszczelki wargowe 38 do mocnego styku z powierzchnią uszczelniającą pierścieniowego elementu 17.

Tak więc, gdy środki uszczelniające 18 i 19 są uaktywnione ciśnieniem cieczy barierowej, uszczelki wargowe 35 blokują ciernie pierścieniowe elementy 17 z zewnętrznym członem 2, podczas, gdy przyległe ścianki boczne pierścieniowych elementów 17 i obwodowych pierścieniowych rowków 16 tworzą wzajemnie ruchome ślizgowe powierzchnie, które są uszczelnione uszczelkami wargowymi 38 uszczelnienia dynamicznego.

Dal funkcji uszczelniającej uszczelek wargowych 35 uszczelnienia statycznego istotne jest trwałe i silne osadzenie cierne pomiędzy nimi i powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego członu 2. Ruch względny uszczelek wargowych 35 i zewnętrznego członu 2 może powodować przecieki z powodu występowania dużych różnic ciśnienia w poprzek uszczelek. Stąd dla wyboru materiału uszczelniającego decydujące znaczenie ma wielkość ciśnienia i współczynnik tarcia. Dlatego jako materiał uszczelniający wybrano materiał elastomerowy dający największe możliwe tarcie.

Z kolei dla uszczelek wargowych 38 uszczelnienia dynamiczngo, wybrano materiał elastomerowy dający niewielki współczynnik tarcia pomiędzy wymieniowymi powierzchniami ślizgowymi.

Gdy wewnętrzny człon 3 i zewnętrzny człon 2 mają być rozłączone, ciśnienie cieczy barierowej jest obniżane lub likwidowane tak, aby pierścieniowe elementy 17 nie były dłużej blokowane w ich położeniu. Wewnętrzny człon 3 może być teraz wyciągnięty osiowo z zewnętrznego członu 2. Jednak, nawet, jeśli środki uszczelniające 18, 19 są odprężone w czasie tej operacji, nadal pozostają one w styku z powierzchniami uszczelniającymi obu członów 2 i 3 połączenia obrotowego 1.

Alternatywne wykonanie zespołu pierścieniowych elementów i środków uszczelniających przedstawiono na fig. 4 w powiększonej skali uwidocznionego fragmentu.

W sposób odpowiadający fig. 3 pokazany jest segment zewnętrznego członu 45 i wstawianej części dolnej wewnętrznego członu 46 w pozycji wzajemnego połączenia.

W wykonaniu tym promieniowo ruchomy pierścieniowy element 47 usytuowany jest w obwodowym pierścieniowym rowku 48 w wewnętrznym członie 46. W pierścieniowym elemencie 47 usytuowany jest środek uszczelniający 49 uszczelnienia statycznego w postaci uszczelki wargowej o przekroju w kształcie U mającej wargi skierowane do przyległej powierzchni uszczelniającej zewnętrznego członu 45. Ciecz barierowa jest dostarczana poprzez kanał zasilający 50 do objętości buforowej na dnie obwodowego pierścieniowego rowka 48. Pod działaniem ciśnienia cieczy barierowej wargi uszczelniające są wyciskane na zewnątrz do ciernej współpracy blokującej z przeciwległą powierzchnią uszczelniającą zewnętrznego członu 45. Środek uszczelniający 51 uszczelnienia dynamicznego składa się w tym wykonaniu z pary uszczelniających elementów usytuowanych w pierścieniowych rowkach 52 po każdej stronie pierścieniowego elementu 47, we współpracy z przyległą powierzchnią uszczelniającą pierścieniowego elementu 47. Każdy pierścieniowy rowek 52 jest połączony z kanałem zasilającym 50 cieczą barierową. W części dolnej pierścieniowego rowka 52 umieszczona jest także dociskowa sprężyna 53 działająca na element uszczelniający w uzupełnieniu nacisku od ciśnienia cieczy barierowej. Ponadto każdy element uszczelniający jest ustalony w pierścieniowym rowku 52 przez pierścień uszczelniający 54 typu O, usytuowany w tym rowku.

Na powierzchni uszczelniającej pomiędzy elementami uszczelniającymi, stanowiącymi środek uszczelniający 51 a przyległą oporową powierzchnią pierścieniową elementu 47 ustala się zrównoważenie sił pomiędzy siłami zamykającymi reprezentowanymi przez siłę dociskowej sprężyny 53 i siłę hydrauliczną ciśnienia cieczy barierowej, a silami otwierającymi reprezentowanymi przez siłę hydraulicznego nacisku transportowanego płynu i siłę hydrauliczną ciśnienia cieczy barierowej. Odpowiednie ukształtowanie elementu uszczelniającego pod względem doboru średnicy powierzchni oporowej

174 753 elementu uszczelniającego względem promieniowo ruchomego pierścieniowego elementu 47, odpowiedni dobór średnicy pierścienia uszczelniającego 54 typu O oraz siły nacisku dociskowej sprężyny 53 pozwala uzyskać jako wypadkową niezrównoważoną siłę, z jaką element uszczelniający środka uszczelniającego 51 naciska na powierzchnię oporową dając żądany optymalny nacisk powierzchniowy na powierzchni uszczelnienia dynamicznego.

Przedstawione przykłady wykonania nie wyczerpują wszystkich możliwych zastosowań zestawu uszczelniającego połączenia obrotowego do transportu płynów według wynalazku.

174 753

Fig.3.

174 753

Fig.4.

174 753

Fig.1.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Zestaw uszczelniający połączenia obrotowego do transportu płynów, zawierającego wzajemnie obracalne człony, zewnętrzny i wewnętrzny, mające wewnętrzne ścieżki płynów łączące się ze sobą poprzez jedną lub więcej wspólnych przestrzeni pierścieniowych, wyznaczonych ich ukształtowaniem na powierzchni rozdziału pomiędzy tymi członami, z których jeden na każdej stronie każdej przestrzeni pierścieniowej ma obwodowy rowek mieszczący promieniowo ruchomy pierścieniowy element mający środki uszczelniające dla wzajemnego uszczelnienia pomiędzy przestrzeniami pierścieniowymi, znamienny tym, że zawiera środki uszczelniające (18, 49), stanowiące uszczelnienie statyczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem (17, 47) i drugim członem połączenia obrotowego (2, 45) oraz środki uszczelniające (l9, 51), stanowiące uszczelnienie dynamiczne pomiędzy promieniowo ruchomym pierścieniowym elementem (17, 47) a ściankami bocznymi obwodowego rowka (16, 48), przy czym człon (3, 46) połączenia obrotowego, zawierający wymieniony obwodowy rowek (16, 48) ma kanał zasilający (20, 50) cieczą barierową, mającą ciśnienie wyższe niż ciśnienie transportowanego płynu, łączący się z tym obwodowym rowkiem (16, 48) zaś środki uszczelniające (18, 19, 49, 51) są sterowane hydraulicznie wymienioną cieczą barierową poprzez uaktywnianie jej ciśnieniem w pozycji wzajemnego połączenia obu członów połączenia i zwalnianie w czasie ich wzajemnego rozłączania poprzez osiowe wysuwanie jednego członu z drugiego.

2. Zestaw uszczelniający według zastrz. 1, znamienny tym, że kanał zasilający (20, 50) cieczą barierową łączący się z obwodowym rowkiem (16, 48) w pierwszym członie (3, 46) połączenia obrotowego łączy się z objętością buforową, ograniczoną przez dno obwodowego rowka (16, 48) i promieniowo ruchomy pierścieniowy element (17, 47), oraz łączącą się ze środkami uszczelniającymi (18, 19, 49, 51).

3. Zestaw uszczelniający według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że promieniowo ruchome pierścieniowe elementy (17, 47) mają średnicę zewnętrzną większą niż reszta pierwszego członu (3, 46) połączenia obrotowego, przy czym średnica zewnętrzna pierścieniowych elementów (17, 47) odpowiada zasadniczo wewnętrznej średnicy zewnętrznego członu (2, 45) połączenia obrotowego (1).

4. Zestaw uszczelniający według zastrz. 2, znamienny tym, że środek uszczelniający (18) uszczelnienia statycznego składa się z pary uszczelek wagowych (35) o przekroju w kształcie U mających wewnętrzne i zewnętrzne odnogi (37) skierowane osiowo wzdłuż połączenia obrotowego (1) usytuowane w promieniowo ruchomym pierścieniowym elemencie (17).

5. Zestaw uszczelniający według zastrz. 2, znamienny tym, że środek uszczelniający (19) uszczelnienia dynamicznego składa się z pary elastomerowych uszczelek wargowych (38) o przekroju w kształcie U, usytuowanych w pierścieniowych rowkach (39) wykonanych w pierwszym członie (3) połączenia obrotowego po każdej stronie pierścieniowego elementu (17), które mają promieniowo skierowane odnogi (40).

6. Zestaw uszczelniający według zastrz. 2, znamienny tym, że uszczelnienie dynamiczne stanowi środek uszczelniający (51) składający się z pary elementów uszczelniających usytuowanych w pierścieniowych rowkach (52) po każdej stronie pierścieniowego elementu (47) w pierwszym członie (46) połączenia obrotowego, przy czym dolna część każdego pierścieniowego rowka (52) połączona jest z kanałem zasilającym (50) cieczą barierową, a nadto w tej dolnej części pierścieniowego rowka (52) usytuowana

174 753 jest dociskowa sprężyna (53) oparta jedną stroną o dno rowka (52), a drugą o element uszczelniający.

7. Zestaw uszczelniający według zastrz. 6, znamienny tym, że w pierścieniowym rowku (52) w jego górnej części usytuowany jest uszczelniający pierścień (54) typu O ustalający w nim element uszczelniający środka uszczelniającego (51).

8. Zestaw uszczelniający według zastrz. 1, znamienny tym, że każda przestrzeń pierścieniowa (7, 8, 9) jest określona obwodowo przez pierścieniowy kanał wykonany w drugim członie (2, 45) połączenia obrotowego na powierzchni rozdziału pomiędzy jego członami, a następnie przez bocznie względem niej usytuowane powierzchnie sąsiednich promieniowo ruchomych pierścieniowych elementów (17) w pierwszym członie (3) połączenia obrotowego (1) i przez część powierzchniową pierwszego członu (3) połączenia obrotowego usytuowaną pomiędzy wymienionymi sąsiednimi pierścieniowymi elementami (17).