Pierwszenstwo: 17.III.19C5 Holandia Opublikowano: 15.IX.1969 57803 KI. 47 f, 22/90 MKP F16J A5(^ Cli TELNIA ¦2JRD Polantowago Wlasciciel patentu: Lips N. V., Drunen (Holandia) Urzadzenie do szczelnego przesylania cieczy pod cisnieniem z nieruchomej czesci konstrukcyjnej do walu obrotowego lub odwrotnie Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do szczelnego przesylania cieczy pod .cisnieniem z nieruchomej czesci konstrukcyjnej do walu obro¬ towego lub odwrotnie.Znane sa urzadzenia do szczelnego przesylania cieczy pod cisnieniem z nieruchomej czesci kon¬ strukcyjnej do walu lub odwrotnie, w których sto¬ suje sie jedna lub kilka pomp obracajacych sie na wale tak, by ciecz dostarczona z nieruchomej konstrukcji do walu miala cisnienie niskie, a cis¬ nienie wieksze jest wytwarzane przez wymienione pompy. Urzadzenia takie sa stosowane na przy¬ klad w przypadku walów okretowych, w celu szczelnego przesylania oleju do mechanizmu zmiany skoku sruby. Mechanizm zmiany skoku sruby po¬ winien byc mozliwie niewielki, a wiec pozadane jest aby olej (byl dostarczany pod mozliwie duzym cisnieniem. Wymaganie to jest tym bardziej istot¬ ne, im wieksza jest sruba okretowa.W przypadku duzych wymiarów walu i sruby skonstruowanie wyzej opisanego urzadzenia prze¬ sylowego zapewniajacego dostatecznie wysokie cis¬ nienie dostarczanego do mechanizmu zmiany skoku oleju jest zadaniem niezwykle trudnym, a czasami wrecz niemozliwym do zrealizowania. Ponadto urzadzenie takie ze wzgledu na ilosc wspólpracu¬ jacych elementów charakteryzuje sie niezadawala- jaca niezawodnoscia dzialania, oraz wysokim kosz¬ tem.Znane sa uszczelnienia hydrauliczne walów ob¬ rotowych przechodzacych przez sciany elementów konstrukcyjnych w których panuje cisnienie oleju.Uszczelnienia takie ulegaja zuzyciu i powoduja 5 trudne do usuniecia przecieki.Celem wynalazku jest usuniecie powyzszych wad i niedogodnosci oraz stworzenie urzadzenia do szczelnego przesylania cieczy pod cisnieniem z nieruchomej czesci konstrukcyjnej do walu obro- 10 towego, która ma prosta konstrukcje o duzej nie¬ zawodnosci walu i sruby, umozliwiajaca znaczne zwiekszenie cisnienia oleju, co pozwala na zmniej¬ szenie mechanizmu zmiany skoku sruby. 15 20 25 30 Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie kon¬ strukcji urzadzenia w którym, z jedna z obroto¬ wych wzgledem siebie czesci jest polaczony piers¬ cien majacy dwie powierzchnie czolowe prostopad¬ le do osi. walu. Pierscien ten jest umieszczony miedzy .pierscieniem i kolnierzem polaczonymi z druga z obrotowych wzgledem siebie czesci. Oba te pierscienie i kolnierz sa nawzajem tak usytuo¬ wane, ze moga wykonywac wzgledem siebie nie¬ znaczny ruch w kierunku poosiowym. Ponadto po¬ laczony z pierwsza z obrotowych wzgledem siebie czesci pierscien ma kanal do przesylania cieczy pod cisnieniem. Miedzy powierzchniami czolowymi tego pierscienia, a wspólpracujacymi powierzch¬ niami kolnierza i pierscienia, znajduje sie waska szczelina. Ponadto w urzadzenia wedlug wynalaz- 57803/ 3 ku zastosowano urzadzenia do hydrodynamicznego podnoszenia cisnienia cieczy w tych szczelinach.Uszczelnienie moze w ten sposób samoczynnie regulowac prawidlowa mala szerokosc szczeliny imiedzy pierscieniem i elementami pierscieniowy¬ mi w zaleznosci od cisnienia i lepkosci oleju, roz¬ szerzalnosci cieplnej, predkosci obrotowej walu i innych parametrów, nie dopuszczajac do styku mechanicznego. Wedlug wynalazku osiaga sie to dzieki temu, ze pierscien, i elementy pierscieniowe sa wedlug korzystnej odmiany rozwiazania popy¬ chane kii sobie hydrostatycznie w ten sposób, ze cisnienie na wysokocisnieniowym koncu omawiane¬ go uszczelnienia plynowego dziala na czesc tylnej powierzchni przynajmniej jednego elementu pier¬ scieniowego.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie wedlug wynalazku w prze¬ kroju poprzecznym, fig. 2 — pierscien zastosowa¬ ny w tym urzadzeniu w czesciowym przekroju, fig. 3 — wymieniony pierscien w przekroju wzdluz linii III—III z fig. 2.Wal 1 sruby znajduje sie w oslonie 2 i jest w niej ulozyskowany za pomoca lozysk kulkowych 3.Oslona 2 jest zabezpieczona przed obracaniem sie wraz z walem 1 za pomoca elementów polaczo¬ nych ze statkiem. Lozyska kulkowe 3 maja dla¬ wicowe uszczelnienia 4.. W dolnej czesci oslony 2 znajduje sie odplyw 5, z którego przeciekajacy olej moze splywac do miski lub zbiornika. Korzystnie jest umiescic ten zbiornik nad poziomem oslony 2, tak aby oslona zawsze byla napelniona olejem o niskim cisnieniu.W oslonie 2 znajduje sie kolnierz 6 sztywno po¬ laczony z walem 1, a w pewnej odleglosci od nie¬ go znajduje sie pierscien 7 nakrecony na ten wal. i Pierscien 1 wspóldziala z pierscieniem 8, który czesciowo obejmuje cylindryczne czesci pierscie¬ nia 7 i w pewnym stopniu jest ruchomy w kie¬ runku osiowym wzgledem pierscienia 7, przy czym pierscienie 7 18 sa uszczelnione wzgledem siebie na cylindrycznej powierzchni za pomoca gumo¬ wego samouszczelniajacego pierscienia 9 typu„O".Pierscien 8 ma oporowa czesc 10, która opiera¬ jac sie o uskok na wale 1 sruby stanowi przeszko- de dla ruchu walu w kierunku poosiowym w le¬ wo. Dzieki zamocowaniu klinem 11, umozliwiaja¬ cemu wzgledny ruch pierscienia 8 w kierunku osiowym, pierscien 8 jest obracany wraz z wa¬ lem 1. Wydluz czesci pierscienia 8 wspóldzialajacej z uskokiem walu 1 znajduja sie rowki, przez co pewna ilosc oleju moze przechodzic przez oporo¬ wa czesc 10 w kierunku promieniowym do we¬ wnatrz przedostajac sie do przestrzeni wokól klina 11 i napelniajac w ten sposób te przestrzen utwo¬ rzona miedzy pierscieniami 7 i 8 az do samousz¬ czelniajacego pierscienia 9.Gwintowane sworznie 12, zabezpieczone nakret¬ kami 13 i wkrecone w pierscien 7 napieraja na sprezyny 14, które nieznacznie odpychaja pierscien 8 od pierscienia 7.Miedzy kolnierzem 6 i pierscieniem 8 wal 1 sruby ma gladka cylindryczna czesc 15 z prze¬ wierconym kanalem promieniowym 16, prowa- 57803 < dzacym do osiowego kanalu 17 wykonanego w wale 1 i sluzacego do prowadzenia . pleju pod cis¬ nieniem do mechanizmu nastawiajacego skok lopa¬ tek sruby na przyklad do tloka umieszczonego w 5 wale 1 i polaczonego mechanicznie w znany spo¬ sób za pomoca preta z ruchomymi lopatkami sruby.Miedzy kolnierzem 6 te pierscieniem 8 znajduje sie pierscien 18. Piersciep ten jest zabezpieczony przed obracaniem sie wraz z walem 1 za pomoca io urzadzenia 19. Pierscien 18 moze przemieszczac sie w kierunku poosiowym, lecz nie moze obracac sie wraz z walem 1. W pierscieniu 18 wykonany jest promieniowy kanal 20 polaczony z. pierscieniowym olejowym rowkiem 21. Od rowka 21 odprowadzo- 15 ne sa w kierunku osiowym rowki 22 siegajace az do obu powierzchni czolowych pierscienia 18. Te powierzchnie czolowe w poblizu wewnetrznej czes¬ ci pierscienia 18 maja plaska pierscieniowa czesc 23, ograniczona pierscieniowym rowkiem 24, pto- 20 czonym czescia 25 majaca specjalny ksztalt i któ¬ ra bedzie opisana bardziej szczególowo w zwiazku z omawianiem fig. 2 i 3.Do pierscienia 18 jest przylaczony zasilajacy przewód olejowy 26, przez polaczenie 27 polaczony 25 z przewodem olejowym 28, przy czym polaczenie 27 jest takie, ze przewody 26 i 28 moga sie nie¬ znacznie i wahliwie przemieszczac wzgledem sie¬ bie. Przewód 28 przechodzi przez scianke oslony 2 w punkcie niewidocznym jia rysunku, polozonym 30 za pierscieniem 7 i walem 1, przy czym w miej¬ scu gdzie przewód 28 przechodzi przez oslone 2 powinien on miec polaczenie, podobnie jak pola¬ czenie 27, umozliwiajace wahliwy ruch nierucho¬ mej czesci przewodu znajdujacej sie na zewnatrz 35 oslony 2 wzgledem czesci wewnatrz oslony, a zwlaszcza przewodu 28. Dzieki temu, £iescien 18 moze ustawiac sie odpowiednio na wale 1 umoz¬ liwiajac drgania walu 1 i moze przemieszczac sie w kierunku osiowym wzgledem walu nie obraca- 40 jac sie wraz z nim.Zamiast sztywnego przewodu olejowego lub pew¬ nej liczby sztywnych przewodów olejowych pola¬ czonych miedzy soba wahliwie, mozna stosowac gietki przewód wysokocisnieniowy. 45 Jak przedstawiono na fig. 2 i 3, czesc 25 po¬ wierzchni czolowej pierscienia 18 ma rowki 29.Pomiedzy rowkami 29 znajduja sie powierzchnie 30 nieznacznie odchylone od plaszczyzny prosto¬ padlej do osi pierscienia 18. 50 Gdy pierscien 8 styka sie swa oporowa czescia 10 z uskokiem walu 1 sruby, pierscien 18 jest scisle wpasowany miedzy kolnierz 6 i pierscien 8, pozo¬ stawiajac jednak bardzo maly luz w kierunku osio¬ wym, przez co pierscien 18 moze pozostawac nie- 55 ruchomy miedzy wirujacym kolnierzem 6 i pier¬ scieniem 8 z niewielkim luzem, wobec czego nie ma mechanicznego styku miedzy tymi trzema cze¬ sciami co zapobiega ich zuzywaniu. sie.Podczas obracania sie walu 1 olej pod cisnie- 60 niem jest doprowadzany do mechanizmu nasta¬ wiajacego plynac przez przewody 28 i 26 do pier¬ scienia 18. Nastepnie olej przeplywa przez promie¬ niowy kanal 20 do pierscieniowego rowka 21, a stamtad przeplywa przez promieniowy kanal 16 65 w wale 1 do kanalu 17 i dalej do mechanizmu/ 5 nastawiajacego lopatki sruiby. Ponadto olej ten wyplywa przez rowki 22 na obie powierzchnie czo¬ lowe pierscienia 18. Olej doplywa równiez przez rowki wzdluz oporowej czesci 10 do klina 11 i samouszczelniajacego pierscienia 9.Ponadto olej przedostaje sie do pierscieniowych czesci 23 powierzchni czolowych pierscienia 18 a stad do rowka 24, a nastepnie przedostaje sie promieniowo na zewnatrz wzdluz czesci 25 po¬ wierzchni czolowych swobodnie odplywajac w kie¬ runku oslony 2. Zewnetrzne krawedzie powierzch¬ ni 30 znajduja sie w przyblizeniu w tych samych plaszczyznach prostopadlych do walu 1 co i pier¬ scieniowe czesci 23 powierzchni czolowych. Po¬ wierzchnie 30 wywoluja efekt hydrodynamiczny powodujac, ze przy obracaniu sie walu 1 wzgledem pierscienia 18 olej jest poddany takiemu cisnieniu, ze powstaje sila utrzymujaca pierscien 18 miedzy kolnierzem 6 i pierscieniem 8 bez stykania sie z zadna z tych czesci, przez co nie ma metalicznego styku czesci 23 z czesciami przeciwleglymi i ob¬ racajacymi sie wraz z walem 1. Cisnienie hydro¬ dynamiczne zapobiega ponadto niepozadanemu przeciekaniu oleju wzdluz czesci 23.Najkorzystniej jest, gdy czesci 23 zajmuja nieco mniej przestrzeni niz najwyzsze czesci powierzch¬ ni 30, patrzac w kierunku osiowym. Wystepuje wówczas stan równowagi, przy czym miedzy pierscieniem 18, kolnierzem 6 i pierscieniem 8 pozostaja z obu stron pierscienia 18 waskie szcze¬ liny, tak ze nie ma styku miedzy powierzchniami tych czesci, a pomimo to przeciekanie oleju o wysokim cisnieniu jest niewielkie. Na utrzymanie pierscieni 8 i 18 w równowadze ma wplyw nie tylko cisnienie oleju na czolowych powierzchniach pierscienia 18, lecz równiez cisnienie oleju, jakie panuje w przestrzeni wokól klina 11 rozciagajacej sie az do samouszczelniajacego pierscienia .9. Pod dzialaniem cisnienia oleju i nacisku sprezyn 14 pierscien 8 jest popychany ku pierscieniowi 18.Gdyby nie bylo zadnej sily popychajacej pier¬ scien 8 w kierunku kolnierza 6, to cisnienie hy¬ drauliczne na czolowych powierzchniach pierscie¬ nia 18 wypychaloby pierscien 8 na zewnatrz, co spowodowaloby znaczne przeciekanie, uniemozli¬ wiajace utrzymywanie wysokiego cisnienia oleju w kanale 17 i w cylindrycznych nastawczych lo¬ patek sruby.Stwierdzono, ze przy zastosowaniu konstrukcji opisanej wyzej mozna stosowac bardzo wysokie cisnienie oleju, np. 250 atmosfer i wyzsze, bez znaczniejszego przeciekania i bez mechanicznego scierania stykajacych sie powierzchni. Zaleta sto¬ sowania wysokiego cisnienia oleju polega na tym, ze urzadzenie nastawcze lopatek sruby moze miec bardzo male wymiary, przy czym wywierane sily moga byc duze na przyklad w przypadku duzych srub okretowych o zmiennym skoku.Oczywiscie, cylinder nastawczy do nastawiania skoku lopatek sruby ma dwa przewody, a miano¬ wicie przewód zasilajacy i odplywowy, albo przy¬ najmniej dwa przewody z których jednoczesnie przy nastawianiu w jednym kierunku jeden jest przewodem doplywu oleju a drugi przewodem od¬ plywowym, w którym nie ma wysokiego cisnie- 6 nia, a podczas nastawiania w kierunku przeciw¬ nym pierwszy przewód- staje sie przewodem od¬ plywowym oleju o niskim cisnieniu, a drugi jest wówczas przewodem zasilania olejem o wysokim b cisnieniu.Konstrukcja przewodu odplywowego nie stwarza problemu, gdyz olej w tym przewodzie ma niskie cisnienie. W przypadku omawianej konstrukcji na¬ lezy stosowac kanaly 1T jeden obok drugiego lub 10 tez kanaly wspólosiowe w wale 1. Oslona 2 jest przy tym dluzsza i zawiera dwa urzadzenia we¬ dlug wynalazku umieszczone jedno obok drugiego.Znane jest równiez urzadzenie nastawcze lopatek sruby, w którym olej dziala przy nastawianiu lo- 15 patek sruby jednokierunkowo, a sprezyna luib inny prosty element mechaniczny zapewnia powrót lo¬ patek sruby, lub nastawia je w przeciwnym kie¬ runku, jezeli cisnienie oleju zmniejsza sie. W tym przypadku wystarcza jeden kanal 17 i jedno urza- 20 dzenie wedlug wynalazku.Srednica kolnierza 6 i pierscieni 8 i 18 nie wzrasta proporcjonalnie ze srednica walu przez co nie wystaja one tak znacznie na zewnatrz wa¬ lu sruby jak w konstrukcji przedstawionej na ry- 25 sunku.Chociaz waly srub o nastawnych lopatkach ob¬ racaja sie zwykle tylko w jednym kierunku, omówiona konstrukcja moze byc równiez zasto¬ sowana do walów odwracalnych. W takim przy- 30 padku urzadzenie wedlug wynalazku powinno miec dwa zespoly powierzchni 30 rozmieszczone na przemian w kierunku obwodowym, przy czym kaz¬ da powierzchnia 30 jednego zespolu jest nachy¬ lona obwodowo w jednym kierunku, a kazda po- 35 wierzchnia drugiego zespolu jest nachylona ob¬ wodowo w drugim kierunku.W przypadku walów o duzej srednicy po¬ wierzchnia 15, klin 11 i gwint pierscienia 7 nie musza byc wykonane w samym wale, lecz moga 40 byc wykonane w oddzielnej tulei osadzonej na wale na wcisk lub w inny sposób. Kolnierz 6 równiez moze stanowic oddzielna czesc umocowa¬ na na wcisk lub za pomoca srub albo kolków na wale. Dla ulatwienia montazu pierscienie moga 45 byc wykonane z dwóch pólkolistych czesci, w zna¬ ny sposób polaczonych srubami prostopadle wzgle¬ dem plaszczynzy podzialu. so PL