SE459167B

SE459167B - DEVICE FOR SEALING OIL OILMORT STORAGE IN WATER

Info

Publication number: SE459167B
Application number: SE8405875A
Authority: SE
Inventors: F-W Otto
Original assignee: Blohm Voss Ag
Priority date: 1983-11-23
Filing date: 1984-11-21
Publication date: 1989-06-12
Also published as: SE8405875D0; NL8403566A; NO844247L; DE3342297C2; GB8428224D0; SE8405875L; NO165736C; NO165736B; DE3342297A1; GB2150234A; GB2150234B

Description

459 167 synnerhet avseende anordningar för anpassning av oljetrycket till vattentrycket och en automatisk aktivering av läpptät- ningarna. 459 167 in particular with regard to devices for adapting the oil pressure to the water pressure and an automatic activation of the lip seals.

Enligt uppfinningen föreslås att i den genom läpptätningarna bildade oljekammaren anordnas en ytterligare läpptätning, vilken vid normal drift av tätningsanordningen är obelastad och till följd av smörjningen från båda sidor i oljekammaren inte ens efter lång driftstid uppvisar någon förslítning.According to the invention, it is proposed that in the oil chamber formed by the lip seals an additional lip seal is arranged, which during normal operation of the sealing device is unloaded and due to the lubrication from both sides in the oil chamber does not show any wear even after long operating time.

Skulle emellertid trycket i läckutrymmet stiga så skulle den bakre läpptätningen lyftas och skulle vatten tränga ini.den bakre delen av oljekammaren. Detta medför att den extra, mittre läpptätningen trycks mot axeln, varigenom det förhind- ras att vattnet tränger fram vidare i den främre delen av oljekanuuaren. Den mittre tätningen förblir verksam så länge som det bakom denna rådande trycket är större än trycket.i den främre delen av oljekammaren. Om däremot det fulla vattentryc- ket vid exempelvis 40 meters vattendjup (alltså-ett övertryck av cirka 4 bar) bakifrån verkar mot den mittre tätningen, inställs ett tryck av cirka 2 bar vid dess främre sida i den främre delen av oljekammaren. Härigenom uppstår vid den mittre och vid den främre tätningen en tryckskillnad av 2 bar med vilken lämpliga läpptätningar kan arbeta under en längre tid tills skadade glidringstätningar kan utbytas eller tills ett fel vid läckvattenavledningen kan avhjälpas.However, should the pressure in the leakage space rise, the rear lip seal would lift and water would penetrate inside the rear part of the oil chamber. This means that the extra, middle lip seal is pressed against the shaft, thereby preventing the water from penetrating further into the front part of the oil canoe. The middle seal remains effective as long as the pressure behind this prevails is greater than the pressure in the front part of the oil chamber. If, on the other hand, the full water pressure at, for example, a water depth of 40 meters (ie an overpressure of about 4 bar) acts from behind towards the central seal, a pressure of about 2 bar is set at its front side in the front part of the oil chamber. As a result, a pressure difference of 2 bar arises at the middle and at the front seal, with which suitable lip seals can work for a longer period of time until damaged slip seals can be replaced or until a fault in the leakage water drain can be remedied.

Andra detaljer av uppfinningen beskrivs nedan i anslutning till ett föredraget utföringsexempel därav vilket schematiskt visas på bifogade ritning vilken delvis i snitt visar en tät- ningsanordning såväl som tillhörande organ. En drivaxel 1 är lagrad i bussningen 2 till ett lager 3, vid vars bakre ände en oljekammare 4 befinner sig i vilken en del av den huvudsak- ligen trycklösa smörjoljan för lagret befinner sig. Vid den i det omgivande vattnet utsträckta, fria, bakre änden av axeln l antyds en fläns 5 till en drivpropeller. Pâ axeln l sitter en 459 167 bussning 6 vilken med en flänsliknande ände 7 är fastsatt vid flänsen 5.Other details of the invention are described below in connection with a preferred embodiment thereof which is schematically shown in the accompanying drawing, which partly shows in section a sealing device as well as associated means. A drive shaft 1 is mounted in the bushing 2 to a bearing 3, at the rear end of which an oil chamber 4 is located in which a part of the substantially pressureless lubricating oil for the bearing is located. At the free, rear, end of the shaft 1 extending in the surrounding water, a flange 5 is indicated to a drive propeller. On the shaft 1 there is a bushing 6 which is fastened to the flange 5 with a flange-like end 7.

En glidringstätning består av en första glidring ll som rote- rar tillsammans med bussningen 6 respektive axeln l och som är säkrad vid den flänsliknande änden 7 med hjälp av stift 13, och av en andra glidring 12, exempelvis en ring av syntetiskt kol, vilken elastiskt trycks axiellt mot den första glid- ringen. Glidringen 12 stödjes med hjälp av en ringformig kropp 14 mot vars främre sida en tryckfjäder 15 verkar, och säkras radiellt vid kroppen 14 med hjälp av en ring 16. Kroppen 14 som icke roterar är anordnad på ett avstånd innanför en fast ring 17 och spalten tätas med hjälp av en läpptätning 18 som motstår ett högt statiskt tryck. Mellan den inre omkretsen för glídringen 12 såväl som för kroppen 14 och bussningen 6 befin- ner sig spalten 19 genom vilken vatten som sípprar in mellan glidringarna kan strömma in i ett läckutrymme 20. De så långt beskrivna elementen i glidringstätningen är kända och kan varieras på lämpligt sätt.A sliding ring seal consists of a first sliding ring 11 which rotates together with the bushing 6 and the shaft 1, respectively, and which is secured at the flange-like end 7 by means of pins 13, and of a second sliding ring 12, for example a ring of synthetic carbon, which elastically is pressed axially against the first slide. The sliding ring 12 is supported by means of an annular body 14 against the front side of which a compression spring 15 acts, and is secured radially to the body 14 by means of a ring 16. The non-rotating body 14 is arranged at a distance inside a fixed ring 17 and the gap is sealed by means of a lip seal 18 which withstands a high static pressure. Between the inner circumference of the sliding ring 12 as well as of the body 14 and the bushing 6 is the gap 19 through which water seeping in between the sliding rings can flow into a leakage space 20. The elements so far described in the sliding ring seal are known and can be varied on appropriate way.

Mellan den baktill anordnade glidringstätningen och den bakre änden av lagret 3 är ett tätningshus anordnat vilket är sammansatt av husringar 21, 22, 23, 24. Mellan husringarna är läpptätningar 25, 26, 27 inspända. Tätningarna 25 och 27 av- gränsar en oljekammare 30 vilken genom den mittre tätningen 26 uppdelas i en bakre del 30a och en främre del 30b. Tätningar- nas 25, 27 läppar är vända mot varandra. Den mittre tätningens 26 läpp pekar bakåt.Between the rear-mounted sliding ring seal and the rear end of the bearing 3 a sealing housing is arranged which is composed of housing rings 21, 22, 23, 24. Lip seals 25, 26, 27 are clamped between the housing rings. The seals 25 and 27 define an oil chamber 30 which is divided by the middle seal 26 into a rear part 30a and a front part 30b. The lips of the seals 25, 27 are facing each other. The lip of the middle seal 26 points backwards.

In till den främre oljekammardelen 30b leder en oljeledning 31 vilken i kammaren 30 leder in olja vid ett tryck som är något högre än oljetrycket i lagrets kammare 4 och även högre än det normalt i läckutrymmet 20 rådande vattentrycket. Häri- genom trycks tätningarnas 25, 27 läppar an och förhindras olja från att strömma ut från lagret eller förhindras vatten från att tränga in i oljekammaren. Såsom visas i exemplet sker 459 167 4 tillförseln av oljan via ledningen 31 företrädesvis från en högtank 32. Om en oljecirkulation önskas genom kammaren 30 kan oljan även tillföras med hjälp av en pump med reglerbart tryck. Oljan kyler och smörjer läpptätningarna vilka tack vare den normalt lilla tryckskillnaden mellan deras bägge sidor endast belastas svagt och därför får en mycket lång livslängd.An oil line 31 leads into the front oil chamber part 30b, which leads oil into the chamber 30 at a pressure which is slightly higher than the oil pressure in the bearing chamber 4 and also higher than the water pressure prevailing normally in the leakage space 20. This presses on the lips of the seals 25, 27 and prevents oil from flowing out of the bearing or prevents water from penetrating into the oil chamber. As shown in the example, the supply of the oil via the line 31 preferably takes place from a high tank 32. If an oil circulation is desired through the chamber 30, the oil can also be supplied by means of a pump with adjustable pressure. The oil cools and lubricates the lip seals, which due to the normally small pressure difference between their two sides are only slightly loaded and therefore have a very long service life.

Den mittre tätningen 26 är fullständigt avlastad eftersom samma tryck råder i oljekanunarens bägge delar. Tätningen 26 smörjs och kyls hela tiden väl med hjälp av oljan_i'kammaren 30, så att den vid en tryckstegring i den bakre kammardelen 30a kan aktiveras såsom en reservtätning som tidigare inte tagits i anspråk.The middle seal 26 is completely relieved because the same pressure prevails in both parts of the oil gun. The seal 26 is lubricated and cooled well at all times by means of the oil in the chamber 30, so that in the event of a pressure increase in the rear chamber part 30a it can be activated as a spare seal which has not previously been used.

Det vatten som trängt in genom glidringstätningen avleds via en kanal 40 från läckutrymmet 20 till ett uppsamlingsutrymme 41. Då drivningen, vid bestämda anordningar såsom även vid några borrplattformar, är anordnad vid det djupaste stället, är ett uppsamlingsutrymme 41 anordnat vilket befinner sig-på en liten höjd ovanför avtätningsanordningen. Från detta utrymme pumpas vattnet då och då bort med hjälp av en läck-I vattenpump 42, via en backventil 43 och en ledning 44~ Före- trädesvis står uppsamlingsutrymmet 41 under atmosfärstryck och uppvisar det ett ventilatíonsrör 45. Pumpen 42 sätts i drift i beroende av fyllningsnivån och med hjälp av icke visade anord- ningar. Även om glidringstätningar är mycket tillförlitliga erfordras det vid en tätning för offshore-tekniken och för liknande användningar, ytterligare säkerhet för det fall där någon form av skador uppträder i glidringstätningens system, vilka skador leder till en höjning av läckvattnets tryck i utrymmet 20 till yttervattnets tryck och därmed även höjer trycket i uppsam- lingsutrymmet 41.The water penetrated through the slip seal is diverted via a channel 40 from the leak space 20 to a collection space 41. When the drive, at certain devices such as also at some drilling platforms, is arranged at the deepest point, a collection space 41 is arranged which is located on a small height above the sealing device. From this space the water is occasionally pumped away by means of a leak-in water pump 42, via a non-return valve 43 and a line 44 ~ Preferably the collecting space 41 is under atmospheric pressure and has a ventilation pipe 45. The pump 42 is put into operation in dependence of the filling level and by means of devices not shown. Although slip seals are very reliable, a seal for offshore technology and for similar uses requires additional safety in the event of any damage to the slip seal system, which damage leads to an increase in the leakage water pressure in the space to the surface water pressure. and thus also increases the pressure in the collection space 41.

En tryckökning i läckutrymmet 20 medför en lyftning av tät- ningen 25 så att läckvatten med högt tryck tränger in i den 459 167 bakre delen 30a av oljekammaren. Detta belastar nu tätníngen 26. Denna skulle likaledes förstöras mycket snabbt om det yttre vattentrycket skulle verka mot dess läpp under det att, vid dess baksida, den främre oljekammardelen 30b endast upp- visade ett lågt tryck tilläckligt för tätning av lagret.An increase in pressure in the leakage space 20 causes the seal 25 to be lifted so that high-pressure leakage water penetrates into the rear part 30a of the oil chamber. This now loads the seal 26. It would likewise be destroyed very quickly if the external water pressure were to act against its lip while, at its rear, the front oil chamber portion 30b showed only a low pressure sufficient to seal the bearing.

Enligt uppfinningen är det således dessutom så anordnat att, vid en stegring av trycket i läckutrymmet 20 över det normala trycket i den främre kammardelen 30b, höjs trycket i den främre oljekammardelen 30b till ungefär halva det yttre vattentrycket. På detta sätt belastas tätningarna 26 och 27 vardera endast med hälften av den totala tryckskillnaden mellan det omgivande havsvattnet och lagret.According to the invention, it is thus further arranged that, when the pressure in the leakage space 20 rises above the normal pressure in the front chamber part 30b, the pressure in the front oil chamber part 30b is raised to approximately half the external water pressure. In this way, the seals 26 and 27 are each loaded with only half of the total pressure difference between the surrounding seawater and the storage.

För höjning av oljetrycket är en ytterligare, högre belägen oljetank 33 anordnad. I uppsamlingsutrymmets 41 ventilations- rör 45 är en vattenindikeringsanordning 46 anordnad vilken reagerar på upp till denna, i ventilationsröret, stigande fluid och via en elektrisk koppling avger signaler som påvisar en tryckstegring i läckutrymmet 20 respektive att vatten störtar in däri. En signal kan påverka en icke visad alarm- anordning. En annan signal verkar på en ventil 34 som låter olja strömma från den andra högtanken 33 Via en ledning 35 och därifrån in i den främre oljekammardelen 30b. Oljetankens 33 höjd är vald så att den alstrar ett tryck för olja.i kammar- delen 30b som huvudsakligen motsvarar hälften av det yttre vattentrycket vid det vattendjup vid vilket drivanordningen normalt befinner sig. Oljetankarna 32 och 33 är lämpligtvis förbundna med atmosfären via ventilationsrör 36, 37.To increase the oil pressure, an additional, higher located oil tank 33 is provided. In the ventilation pipe 45 of the collecting space 41 a water indicating device 46 is arranged which reacts to fluid rising up into it, in the ventilation pipe and via an electrical connection signals which indicate an increase in pressure in the leak space 20 and that water plunges therein. A signal can affect an alarm device (not shown). Another signal acts on a valve 34 which allows oil to flow from the second high tank 33 via a line 35 and from there into the front oil chamber portion 30b. The height of the oil tank 33 is selected so as to generate a pressure for oil in the chamber part 30b which substantially corresponds to half of the external water pressure at the water depth at which the drive device is normally located. The oil tanks 32 and 33 are suitably connected to the atmosphere via ventilation pipes 36, 37.

En ytterligare signal från vattenindikeringsanordningen 46 kan, eventuellt med en tidsfördröjning, verka på en ventil 47 för att avspärra fortsatt tillflöde av vatten från läckutrym- met 20 in till uppsamlingsutrymmet 41. Dessutom kan samtidigt även läckvattenpumpen 42 bortkopplas. 459 167 Det på ritningen visade utföringsexemplet med två på olika höjd ovanför avtätningsanordningen belägna oljetankar 32, 33 kan förverkligas vid en borrplattform med nästintill konstant nedsänkningsdjup för drivaxeln. Denna anordning har den för- delen att i ett nödfall kan oljetrycket i den främre kammaren 30b säkert och med enkla medel höjas, varvid ventilen 34 även kan vara manövrerbar för hand.An additional signal from the water indicating device 46 can, possibly with a time delay, act on a valve 47 to block off the continued supply of water from the leak space 20 into the collection space 41. In addition, the leak water pump 42 can also be disconnected at the same time. The embodiment shown in the drawing with two oil tanks 32, 33 located at different heights above the sealing device can be realized at a drilling platform with an almost constant immersion depth for the drive shaft. This device has the advantage that in an emergency the oil pressure in the front chamber 30b can be raised safely and by simple means, whereby the valve 34 can also be operable by hand.

Om man kan räkna med endast övergående tryckstegringar i läck- utrymmet 20 eller om en cirkulation av oljan genom oljekamma- ren 30 önskas, kan en återströmningsledning 50 vara anordnad vilken utgår från den bakre kammardelen 30a. Via ledningen 50, på vilken icke visade avstängningsorgan och en pump kan vara anordnade, kan en tryckhöjning, som endast övergående är nöd- vändig, uppbyggas i kammaren 30. vid ubåtar och undervattensverktyg vid vilka tillförseln av olja knappast är möjlig från motsvarande högt belägna olje- tankar, kan det nödvändiga oljetrycket som skall anpassas efter det aktuella nedsänkningsdjupet, även alstras med hjälp av pumpar med tryckregleringsanordningar. För mycket stora vattendjup kan vidare även ett flertal, normalt obelastade, tätningar 26 vara anordnade i oljekammaren 30. Användningen av uppfinningen är inte begränsad till lager vid stora vatten- djup, utan kan exempelvis även höja tätningens säkerhet vid handelsfartyg och bogserbåtar.If only transient pressure increases in the leakage space 20 can be expected or if a circulation of the oil through the oil chamber 30 is desired, a backflow line 50 can be arranged which starts from the rear chamber part 30a. Via the line 50, on which shut-off means (not shown) and a pump can be arranged, a pressure increase, which is only transiently necessary, can be built up in the chamber 30. in the case of submarines and underwater tools in which the supply of oil is hardly possible from the corresponding high oil tanks, the necessary oil pressure to be adapted to the actual immersion depth can also be generated by means of pumps with pressure regulating devices. Furthermore, for very large water depths, a plurality of, normally unloaded, seals 26 can also be arranged in the oil chamber 30. The use of the invention is not limited to bearings at great water depths, but can for instance also increase the safety of the seal in merchant ships and tugs.

Claims

459 167 PATENT REQUIREMENTS

Device for sealing an oil-lubricated bearing for a drive shaft in ships, floating platforms or the like, which on the water side has a slip ring seal (ll-18) and on the lubricating oil side has a pair of lip seals (25, 27) with against each other facing sealing lips, wherein a leakage space (20) is arranged between the sliding ring seal and the outer lip seal (25) and an oil chamber (30) is arranged between the lip seals (25, 27), the leakage space (20) being further via a channel (40) is connected to a leakage water high tank (41) provided with ventilation pipe (45) and the oil chamber (30) is connected via an oil line (31) to an oil high tank (32) provided with ventilation pipe (36) and the oil high tank (32) is stored above for the leaking water tank (41), characterized in that in the oil chamber (30), between the outer lip seal (25) and the place where the oil line (31) opens into the oil tank (30), there is at least one further lip seal (26) with rearward from the bearing (3) directed seal and that oil supply devices (33) are connected to the oil line (31l which when increasing the pressure in the leak space (20) above the normal value raises the oil pressure in the oil line (31) to approximately half the external water pressure at the water depth at which the drive device is normally located.

Device according to claim 1, characterized in that the oil supply devices consist of a second oil high tank (33L) arranged at a corresponding height above the oil high tank (32) which is connected to the first oil high tank (32) via a line (35) in which a manual or an automatically operable shut-off means (34) is switched on.

Device according to claim 2, characterized in that the automatic actuation of the shut-off means (34) takes place by means of a water indicating device (46) which is arranged in the leaking water high tank (41) or in its ventilation pipe (45) and which reacts when the leaking fluid rises above a predetermined level.

Device according to claim 3, characterized in that an alarm device cooperates with the water indicating device (46) so that it comes into operation when the water indicating device reacts. S. Device according to claim 1, characterized in that the oil supply devices consist of correspondingly controlled pumps with pressure control devices connected to the oil high tank (32), which generate the necessary increased oil pressure.