SE458702B - Foerfarande och anordning foer tryckreglering av axeltaetande delar hos en maskinkonstruktion - Google Patents

Description

l5 20 25 30 458 702 2 vyer visande arbetssättet hos ovan nämnde indikeringsorgan; fio. 14 en längdsnittvy i större skala visande en tredje ut- _föringsform av uppfinningen, där förfarandet enligt uppfin- ningen tillëmpas vid en på marken-monterad vätsketransporte- rande pump; fig. 15 ett schema visande det sätt på vilket pumpen är anordnad att arbeta; och fig. 16 är en längdsnitt- vy i större skala visande en modifiering av den tredje ut- föringsformen enligt uppfinningen, varvid förfarandet enligt uppfinningen tillämpas vid en vätsketransporterande pump an- ordnad för anvëndning i en omgivning av vatten.

Hos en första utföringsform betecknas i fig. l med l en undervattenspump och med 2 en tryckreglerande anordning en- ligt uppfinningen.

Beträffande pumpens l konstruktion, uppvisar en fullkom- ligt vattentät och oljeomgiven motor 3 en utgående axel 5 vilken sträcker sig nedåt samt är försedd med ett fast monte- rat pumphjul. Motorn 3 avgränsar även en första oljekammare 6.

Pumphjulet 4 är roterbart och koncentriskt inneslutet i ett stationärt pumphus 7, vilket uppbära mot underlaget av ett stöd 8. Ett mellanliggande hus 9 är anordnat att förbinda mo- torn } med pumphuset 7, och i huset 9 avgränsas en andra olje- kammare l0. Första och andra axeltätande delar ll och 12 är anordnade mellan de första och andra oljekamrarna 6 och 10 resp. mellan oljekammaren l0 och pumphuset 7. Ett omblandande skovelhjul 13 är fäst vid den utgående axelns 5 ytterände Sa vilken sträcker sig förbi pumphjulet 4. En rörkrök 14 är med dess ena ände förbunden vid en utloppsöppning för sand hos pumphuset 7 och med dess andra ände vid ej visad lämplig ut- loppsledning vilken förflyttar sanden, exempelvis till mark- planet. Med 15 betecknas en kraftförsörjningskabel. 1 denna utföringsform är tvâ tryckreglerande tankar 20 och 21 belägna huvudsakligen i undervattenpumpens 2 närhet. 0ch dessa tankar står med deras ena ändar i förbindelse med de första och andra oljekamrarna 6 resp. 10 genom förbindelse- ledningar 22 och 23. De tryckreglerande tankarna 20, Zl över- för ett omgivande vattentryck till båda oljekamrarna 6 och 10 med hjälp av ett inneslutet trycksatt medium. Under det att det i denna utföringsform använda trycksatta mediet är en olja inses att efter val kan användas andra vätskor eller gaser beroende på betingelser såsom användningsändamål, ut- 5 in 15 20 25 30 3 458 702 rustning och arbetsområde.

De i denna utföringsform utnyttjade tankarna 20 och 2l _kan ha varje form eller konstruktion. 1 fig. 2 till 7 visas exempel på typiska tryckreglerande tankar. Fig. 2 och 3 in- nefattar de tryckreglerande tankarna 21 och 2l skyddande höljen 20a och 2la och expanderbara membrankroppar 20b och “Zlb med variabel volym. Vart och ett av de skyddande höljena 20a och 2la är försett med ett vatteninlopp vid en ytter- ände för införande av vatten. Höljena 20a och Zla är även för- sedda med öppningar 25 för överföring av vattentrycket till deras motsatta ändar, varvid utloppsöppningarna 25 medför att membrankropparnas kammare kommunicerar med respektive oljekammare 6 och 10. Såsom visas i fig. 3 kan kropparna 20b och Zlb med visas i fig. stället för med variabel volym. Alternativt kan volymen hos de skyddande variabel volym utbildas i ett enda stycke. Såsom Å och 5 kan de skyddande höljena 20a och 2la i membrankroppar innefatta bälgkroppar 20b och Zlb höljena 20a och 2la varieras genom anordnande av i höljena fram och åter förskjutbara kolvar, såsom framgàr av fig. 6.

Fastän fig. 7 och 8 ej har någon direkt anknytning till den- na utföringsform av uppfinningen, visar dessa ritningar det fall där tre tryckreglerande anordningar 2 är anordnade i sidled invid varandra och där den tryckreglerande anordningen 2 tillför yttre tryck direkt på den utgående axelns axel- tätande delar.

Det sätt pà vilket förfarandet enligt föreliggande upp- finning genomförs med hjälp av den tryckreglerande anord- ningen enligt denna utföringsform beskrivs nedan. Underpumaen 1 nedsänks först i vattnet samt placeras på bottnen. Under- vattenspumpen utsätts därvid för ett likformigt vattentryck pà hela dess ytteryta. Den axeltätande delen 12 utsätts ock- så vid dess utsida för ett likadant tryck. Enligt förelig- gande utföringsform utsätts emellertid även den tryckregle- rande anordningen 2 för det pumpen l omgivande vattnets tryck och detta vattentryck överförs därvid till oljekamrarna 6 f“ och 10 över det trycksatta mediet inuti ledningarna 22 och 23. Härigenom säkerställs att en tryokjämnvikt upprättas vid den mellan den första oljekammaren 6 och den andra oljekam- maren l0 anordnade axeltätande delen ll samt vid den mellan den andra oljekammaren l0 och pumphuset 7 anordnade axel- lÛ l5 20 30 35 458 702 4 tätande delen l2.

När undervattenskonstruktionen används på stora djup, kan erfordras att man använder en kropp med varierbar volym uppvisande en större volym under atmosfärstryck, och att ett förutbestämt tryck högre än omkring 0,1 MPa, exempelvis 0,2- U,} MPa i förväg tillförs anordníngens insida.

Tryokregleringen enligt ovan beskrivna utföringsform uppvisar följande fördelar i förhållande till teknikens ståndpunkt. (l) En bestämt tätningsverkan upprätthålls i varje trycksatt omgivning utan någon särskilt utformad tätning som komplicerar de axeltëtande delarna. (2) Förekomsten av en enkelsidig eller excentrisk kraft pá de axeltätande delarna kan undvikas tack vare tryckjëm- vikten. Härigenom erhåller de axeltätande delarna en stor livslängd och behöver ej utbytas lika ofta.

Hos den ovan beskrivna utföringsformen har emellertid emellanåt observerats att en obetydlig mängd av det tryck- satta mediet (vätska eller gas), vilket uppfyller den inre kammaren eller oljekammaren för motorn Hos utrustningen, exempelvis en pump, läcker ut med tiden. Ett sådant läckage måste åtgärdas. Man har även observerat att en mängd vatten tillfälligt kan intrënga i oljekamrarna.

Enligt en andra utföringsform av uppfinningen anvisas en undervattenspump försedd med índikeríngsorgan, med hjälp av vilka med lätthet ett sådant läckage kan lokaliseras, var- igenom möjliggörs att den tryckreglerande anordningen kan arbeta kontinuerligt i ett normalt tillstànd.

I förenklande syfte anges här ej någon detaljerad be- skrivning av konstruktionen oeh arbetssättet hos pumpen och den tryckreglerande anordningen, eftersom dessa huvudsakligen överensstämmer med vad som ovan beskrivits i samband med den första utföringsformen. _ Såsom bäst framgår av fig. 9, innefattar indikeringsor- ganen enligt den andra utföringsformen indikeringsstavar 30 och 31, vilkas innerändar är fast förbundna med de övre par- - tierna av membrankropparna 20b och Zlb och vilkas ytterändar sträcker sig genom inloppsöppningarna 240 och 250. Indika- ringsorganen kan vara monterade pà de i fig. 4-6 visade krop- parna med variabel volym av bälg- och kolvtyp. Tillsammans 10 15 20 25 30 35 40 05 0 458 702 med indikeringsstavarna 30 och 31 innefattar ytterligare in- dikeringsorganen genomsyrfliga kalibrerade fönster monterade i _lângdriktningen på periferin av de skyddande höljena 20a och 2la, genom vilka volymvariatíonen-hos kroppen 20b eller 2lb kan lätt detekteras.

Den tryckreglering som genomförs genom användning av den tryckreglerande anordningen utrustad med ovannämnda in- dikeringsorgan kommer nu att beskrivas. Undervattenspumpen l är först nedsänkt i vattnet samt placerad pà bottnen. Under- vattenspumpen l utsätts därefter för ett konstant vattentryck över dess hela utsida. Den axeltätande delen 12 är likaså pà dess utsida utsatt för vattentrycket. Enligt föreliggande uppfinning är emellertid den tryckreglerande anordningen 2 också utsatt för vattentrycket genom inloppsöppningen 24 för vattnet och detta vattentryck överförs till oljekamrarna 6 och 10 genom det trycksatta mediet inuti ledningarna 22 och 23. Detta säkerställer att de pà in- och utsidorna av de axeltätande delarna ll och 12 tillförda trycken är balanserade.

Då undervattenspumpen l ej drivs eller drivs i ett nor- maltillstànd, är indikeringsorganens stavar 30 och 31 belägna i ett normalläge enligt fig. 10 eller ll. Då en minskning av mängden tätande olja i oljekammaren 6 (onormalt tillstànd) föreligger, intar emellertid indikeringsstavarna 30 och 31 ett tillbakadraget läge efter driften såsom visas i fig. l2. Ã andra sidan orsakar inträngning av vatten i den inre kam- maren (oljekammaren) hos pumpen att indikeringsstavarna efter driften intar ett framskjutet läge såsom visas i fig. ll.

Härigenom upptäcks snabbt läckage av tätningsolja eller in- trängning av vatten till oljekammaren genom att man jämför den förflyttning av indikeringsstavarna som äger rum i de onormala och normala tillstánden, varigenom det blir lättare att vidtaga erforderliga åtgärder för att bemästra situa- tionen. .

När en Fluid såsom vatten transporteras upptill en stor lyfthöjd (H) och över en stor sträcka (L) på det sätt såsom visas i fig. l5, används en pump medtett stort utströmnings- tryck. Till följd av detta stora utströmningstryck som alst- ras under pumpens drift, kommer emellertid de axeltätande de- larnas ytterände hos en utgående axel oundvikligen att mot- taga ett stort returtryck, varigenom tätningsverkan hos de 10 15 20 25 30 35 40 458 702 6 axeltätande delarna blir otillfredsställande: Ett sådant en- sidigt tryck utsätter också de axeltätande delarna för ska- -dor. Den tredje utföringsformen enligt föreliggande uppfin- ning är utformad för att lösa ovah angivna problem.g Fig. 14 visar den tredje utföringsformen, hos vilken uppfinningen är tillämpad på en fluidtransporterende pump an- ordnad för användning på en marknivå. Pâ ritningen betecknar 101 en pumpkropp och 102 en på pumpkroppen 101 monterad meka- nism för överföring av utströmningstrycket vilken är konstrue- rad för att överföra det vid drivning av pumpkroppen 101 alstrade utströmningstrycket till insidan av pumpkroppen 101.

Beträffande konstruktionen hos pumpkroppen 101, vilken är vald fràn ett urval pumpar användbara vid förfarandet en- ligt denna utföringsform, och inuti ett hölje 104 är inrymd en av olja innesluten elmotor 103, vilken avgränsar en första oljekammare 105. Motorn 103 är försedd med en horisontell utgående axel vilken sträcker sig nedåt. Ett pumphjul är fast monterat vid den utgående axelns 108 ytterände. Pump- hjulet 107 är även koncentriskt omslutet av ett pumphus 109 vilket uppvisar en axiellt riktad insugningsöppning 110 vid pumphusets gavel och en radiellt riktad utströmningsöppning 111 vid pumphusets periferiella vägg. Ett mellanliggande hölë je eller hus 112 är anordnat för förbindelse av den oljeom-¿ slutna elmotorn 103 med pumphuset 109, och detta hölje 112 avgränsar en andra oljekammare 113. En första axeltätande del llh och en andra axeltätande del 115 är placerade mellan de första och andra oljekamrarna 105 och 113 respektive mel- lan den andra oljekammaren 113 och pumphuset 109. En rörkröklló är anordnad att stå i förbindelse med utströmningsöppningen lll i pumphuset 109. Ett förbindelserör 117 är med dess ena ände förbunden med rörkröken 116 och med dess andra ände för- bunden med en ej visad fluidtransporterande ledning.

Mekanismen 102 för överföring av utströmningstrycket är enligt föreliggande utföringsform anordnad huvudsakligen mellan förbindelseröret 117 och den andra oljekammaren 113 samt omsluter en tryckreglerande tadk 119 och en kropp 118 med variabel volym. Tankens 119 inre kammare står i förbin- idelse med röret 117, under det att kroppens 118 insida står i förbindelse med den andra oljekammaren 113 genom ett ltrycksatt medium, såsom olja. För detektering av oljeläckage, 10 l5 20 25 30 35 40 7 458 702 är indíkeringsorgan 120, vilka är huvudsakligen likartade med de enligt den andra utföringsformen, monterade på kroppen ll8 -med variabel volym.

. Den fluidtransporterande pumpen enligt denna utförings- form arbetar enligt följande.

Under drift av den i olja nedsänkta eller av olja om- slutna elmotorn 103, roterar pumphjulet 107 i pumphuset 109.

Vatten sugs vid pumphjulets l07 rotation genom insugnings- öppningen ll0 och strömmar in i pumphuset 109, från vilket vattnet pumpas in i den fluidtransporterande ledningen genom utströmningsöppningen lll, rörkröken 116 och förbindelseröret ll7. Under hela ovannämnda förlopp, alstrar pumphjulet 107 ett högt utströmningstryck, vilket i sin tur tillför pumphju- let 107 och de axeltätande delarna 115 en stor kraft, såsom en sidoriktad tryckkraft. I denna utföringsform blir emeller- tid utströmningstrycket även överfört till den andra oljekam- maren ll3 genom förbindelseröret ll7 och den tryckreglerande tanken ll9, så att ovannämnda kraft blir väsentligen utjämnad genom det på detta sätt överförda trycket. Med andra ord ut- jämnas de tryck som verkar på den axeltâtande delens ll5 inre och yttre ändar, varigenom undviks skador pà eller försämring av den axeltätande delen 115. Således kan den fluidtranspor- terande pumpen enligt denna utföringsform kontinuerligt över- föra fluiden med ett högt utströmningstryck till en pà avstånd belägen plats utan att härvid den axeltëtande delen ll5 ut- sätts för nàgra skador.

Med hänvisning till fig. 16 visas en modifiering av den tredje utföringsformen, varvid förfarandet enligt föreliggan- de uppfinning tillëmpas på en pump anordnad för användning i vatten. Denna modifiering är utformad för att effektivt ut- nyttja ett pà ett givet djup rådande vattentryck utöver det ovan nämnda utströmningstrycket, för uppnàende av tryckjäm- vikt. Hos denna modifierade utföringsform är då pumpen är installerad i vatten med litet djup, en nedanför en andra tryckreglerande tank 130 anordnad ventil l3l stängd för att överföra ett utströmningstryck, vilket vid pumphjulets 107 rotation tillförs insidan av en andra oljekammare ll} genom en utströmningsöppning lll, rörkröken ll6, förbindelseröret ll7, en första tryckreglerande tank l32 och ventilen l32. I enlighet härmed upprättas tryckjämvikten mellan den axel- lÜ 15 20 25 30 458 7o2' B tätande delens inre och yttre ändar.

Dä pumpen är placerad pà ett stort djup, är à andra "sidan den nedanför den första tryckreglerande tanken 132 an- ordnade ventilen l33 stängd och Jentilen 131 är öppen före överföring av ett vattentryck rådande omkring pumpen och verkande på den andra oljekammarens ll3 insida genom den andra tryckreglerande tanken 130 och ventilen 133, varigenom de på den axeltätande delen ll5 verkande trycken likaså ut- jämnas. På detta sätt, beroende av det djup på vilket pumpen är installerad, kan denna modifierade utföringsform utnyttja antingen vattentryck eller tryck hos den utströmmande fluiden för erhållande av tryckjämvikt vid detta djup, varvid för- bättras anpassningsbarheten hos pumpen. Hänvisningstalet 154 betecknar ett vid ytteränden av den utgående axeln 108 fast monterat skovelhjul för omblandning.

Fastän pumparna enligt denna utföringsform har beskri- ~vits såsom tillförande utströmningstrycket endast till den andra oljekammaren ll3, kan utströmningstrycket på motsvaran- de sätt överföras till den första oljekammaren, varigenom livslängden förbättras ytterligare hos alla axeltätande delar (innefattande tätningar).

Den fluidtransporterande pumpen för förfarandet med inre tryckreglering enligt denna utföringsform har följande för- delar gentemot teknikens ståndpunkt. (l) De på de axeltëtande delarna verkande trycken ut- jämnas med lätthet genom tillföring av ett utströmningstryck till pumpens inre kammare i förhållande till ett av pump- hjulet alstrat returtryck. Därigenom undviks varje skada på de axeltätande delarna, särskilt på axelns tätningar; vari- genom pumpens livslängd ökar. (2) Inga obalanserade eller ensidiga krafter eller tryck tillförs de axeltätande delarna. Därigenom kan pumpen arbeta jämnt utan några skador. '

Claims (2)

10 20 25 458 702 Patentkrav

1. Anordning för tryckutjämning med avseende på yttre tryck, särskilt vid axeltätande delar inuti en apparat, såsom en undervattenepump, arbetande i en trycksatt fluid, varvid apparaten innefattar en oljeomgiven motor som avgränsar en första oljekammare (6) och uppvisar en utgående axel med ett på denna monterat pumphjul (4), ett pumphus (7) för pumphjulet (4), ett hus (9) avgränsande en andra oljekammare (10) som förenar motorn (3) och pumphueet (7), och första och andra axeltätande delar (11, 12) anordnade mellan de första och andra oljekamrarna (6, 10) och mellan den andra oljekammaren (10) och pumphueet (7), k ä n n e t e c k n a d av att anordningen innefattar åtminstone en tryckreglerande tank (20, 21), vilken är monterad på apparatena utsida och innefattar ett skyddande hölje (20a, 21a) och en kropp (20b, 21b) med variabel volym, vilken är vattentätt upptagen däri, att det skyddande höljet (2Da, 21a) via vatten står i förbindelse med ett yttre hydrostatiskt vattentryck, och att kroppen (2Ub, 21b) med variabel volym står i förbindelse med apparatens inre, särskilt med oljekamrarna (6, 10), via en olja.

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen (20b, 21b) med variabel volym är ett elastiskt hölje valt från en grupp elastiska höljen bestående av en ihålig gummikropp, en bälg, ett membran och ett slags kolv.