SE463222B - Taetningsanordning foer hoegtrycksaxialkolvpump - Google Patents

Description

465 222 10 15 20 25 30 35 2 Som en följd av den snabba axiella rörelsen av kolven relativt packningarna och trots tätningsvätskans höga tryck är det emellertid fara för att en film av pumpme- dium eller en film av smörjmedel eller liknande förs in- åt mellan packningarna och möjligen ytterligare inåt i tätningsvätskezonen. Med hjälp av den cirkulerande tät- ningsvätskan kan man i viss grad erhålla, tillsammans med tätningsvätskan en uttömning av eventuellt innehåll av pumpmedium och innehåll av smörjmedel och liknande.

I praktiken är det emellertid problem att bli av med filmen av pumpmedium (med tillhörande slampartiklar) och av smörjmedel i tillräcklig grad så att man kan undgå be- läggningar på pumpkolven och på intilliggande packningar.

Följaktligen är det svårt att reducera slitaget på kolv- pumpen och pà packningarna.

Med den föreliggande uppfinningen är ändamålet att minska eller hindra beläggningar på pumpkolven och på packningarna och att åstadkomma en speciellt effektiv avlägsning av andelar pumpmedium och andra instängda me- dier som skulle kunna ha läckt inåt in i tätningsvätske- zonen.

Tätningsanordningen enligt uppfinningen känneteck- nas därav att tätningsvätskezonen är försedd med en spol- vätskeanordning innefattande en skruvformad spolkanal, varvid inloppsöppningen av spolkanalen är anordnad pre- cis framför nämnda andra packning, under det att utlopps- öppningen från spolkanalen är anordnad precis bakom nämn- da första packning (räknat i kolvpumpens axiella rikt- ning från pumpmediesidan mot drivsidan).

Genom att i enlighet med uppfinningen anordna en spe- ciell spolkammare med tillhörande skruvformad spolkanal inom tätningsvätskezonen finns det en möjlighet att upp- nå en speciellt effektiv kylning av kolven och att på ett speciellt kontrollerat och riktigt placerat sätt bli av med eventuella beläggningar från angränsande ytor av kolven med en koncentrerad spoleffekt som effektivt kan föra med sig och avlägsna väsentliga andelar pumpmedium 10 15 20 25 30 35 463 222 3 eller annat instängt medium.

Genom att anordna spolkanalens inloppsöppning och utloppsöppning precis framför respektive precis bakom tillhörande packning finns det en möjlighet att utnytt- ja hela zonen mellan packningarna som ett effektivt spolområde.

Genom att åstadkomma att spolvätskan rör sig i axiell riktning från drivsidan mot pumpmediesidan finns det en verklig möjlighet att motverka inträngning av pumpmedium (med tillhörande partiklar) till området för spolkanalen. Üetta rörelsemönster för spolvätskan är speciellt för- delaktig på grund av det faktum att kolven, under för- trängning av pumpmediet i pumpens förträngningskammare och under motsvarande tryckstegring i förträngnings- kammaren, rör sig medströms spolvätskan med minimal möj- lighet för pumpmediet att införas i spolvätskekammaren.

När kolven rör sig i motsatt riktning, dvs motströms spolvätskan, är pumpmediet utsatt för en motsvarande tryckfall, så att därvid uppnås ett effektivt mottryck från spolvätskan mot tryckmediesidan.

Det är fördelaktigt enligt uppfinningen om det finns anordnat en relativt smal ringformad spolvätskespalt mel- lan spolkanalens utloppsöppning och nämnda första pack- ning, varvid spolkanalens utloppsöppning avgränsar en ringformad spalt mot kolven, vilken öppnar sig utåt i form av ett munstycke in i den smala ringformade spol- vätskespalten.

Genom att anordna en ringformad spolvätskekammare mellan spolkanalens utloppsöppning och nämnda första packning finns det en möjlighet att uppnå en speciellt effektiv avspolning av avsnittet framför spolkanalen med en speciellt snabb uttömning av spolvätska från spol- kanalen i nämnda sektion och med en speciellt snabb bort- föring av spolvätska radiellt utåt från nämnda sektion.

Genom att anordna en ringformad spalt som öppnar sig utåt på ett munstycksliknande sätt i den ringformade spolvätskekammaren från spolkanalens utloppsöppning finns 465 222 10 l5 20 25 36 35 4 det möjlighet att effektivt bortspola och avlägsna spol- vätska i en sammansatt axiellt och radiellt utåt löpan- de riktning till den efterföljande ringformade vätske- avloppskammaren. Denna sist nämnda rörelse tillsammans med spolvätskans transversella rörelse i spolkanalen åstadkommer en speciellt effektiv spolning av kolven i ett sammansatt rörelsemönster. I själva spolkanalen upp- nås således en spolning tvärs kolvens axiella rörelse- bana under det att därefter uppnås, vid spolkanalens ut- lopp en tömning av spolvätska och bortföring av medfört innehållet medium på ett kontrollerat sätt i axiell riktning längs kolven och utåt i vätskeavloppskammaren radiellt utåt från kolven.

Det är också föredraget att det är anordnat en yttre ringformad spolvätskespalt mellan spolkanalens inlopps- öppning och nämnda andra packning, varvid spolkanalens inloppsöppning tillsammans med kolven avgränsar en inre ringformad spalt som öppnar sig utåt i form av ett mun- stycke in i spolkanalen. På detta sätt uppnås en mun- stycksliknande effekt mot den anliggande yttre ytan av kolven vid spolkanalens inloppsöppning, dvs en extra väsentligen axiellt riktad munstycksliknande effekt i tillägg till den väsentligen axiellt riktade munstycks- liknande effekten som uppnås vid spolkanalens utlopps- öppning. På detta sätt kan man uppnå en tvåstegs axiellt riktad munstycksliknande spoleffekt i tillägg till den mellanliggande skruvformade spoleffekten, dvs en spolning baserad på tre på varandra följande inbördes vinklade rörelsemönster för spolvätskan.

Det är enligt uppfinningen fördelaktigt att spol- kanalen sträcker sig skruvformat över två eller flera skruvvarv och över minst ett skruvvarv har en kanal- tvärsnittsyta som väsentligen motsvarar utloppsöppningens och/eller inloppsöppningens spalttvärsnittsyta, under det att en del av den skruvformade kanalen alldeles framför utloppsöppningen och/eller en del av den skruvformade kanalen alldeles bakom inloppsöppningen har en något 10 15 20 25 30 35 465 222 5 större tvärsnittsyta än utloppsöppningens eller inlopps- öppningens spalttvärsnittsyta. På detta sätt uppnås, utan speciellt märkbar tryckförlust, en relativt stor ström- ningshastighet på spolvätskan i själva spolkanalen såväl som i spolkanalens utloppsöppning och/eller inloppsöppning och med ett effektivt utnyttjande av spolvätskans varie- rande rörelsemönster i spolvätskezonen.

Ytterligare särdrag av uppfinningen kommer att fram- gå av följande beskrivning med hänvisning till bifogade ritning, på vilken visas en föredragen utföringsform av tätningsanordningen enligt uppfinningen.

På ritningen visas en axialkolvpump 10. Pumpen har en cylindrisk kolv ll som är en förlängning av den hyd- rauliska drivenheten, dvs kolven ll har en radiellt för- storad kopplingsfläns lla i en tryckavlastningskammare l2a som stöter upp mot en hydraulisk drivcylinder (inte visad) vid ena änden av kolven ll, och en arbetskolvyta llb i pumpens arbets- eller förträngningskammare 13 vid motsatta sidan av kolven. I pumphuset 14 som omger för- trängningskammaren l3 är anordnat ett pumpmedieinlopp 115 med tillhörande inloppsventil 16 och ett pumpmedie- utlopp l7 med tillhörande utloppsventil 18. Mellan pump- huset 14 och ett hus 12 som innefattar nämnda tryckav- lastningskammare l2a är anordnat ett lagerhus 19 som innefattar en serie olika packningar 20 - 29, vilka ut- gör tätningar mot kolvens ll cylindriska yta llc vid olika axiella lägen längs kolven ll.

Det är i förbindelse med kammaren l2a visat ett förs- ta packningssystem 20 - 23 med fyra tätningsringar 20, 2l, 22 och 23 fästa vid en stödhylsa 30. Packningssyste- met innefattar två motsatta yttre läppringstätningar 20 och 21 fästa vid respektive hållare 31 och 32 tillsam- mans med två glidringspackningar 22 och 23, vilka är placerade mellan en av respektive hållarna 3l, 32 och ên styrdel 33 respektive 34. Mellan styrdelarna 33, 34 är det en kammare 35 med glidlager, vilka förses med smörjmedel på ett inte närmare visat sätt. 463 222 10 15 20 25 30 35 6 Ett andra packningssystem 24 - 28 med fem ringtät- ningar 24, 25, 26, 27 och 28 är fästade mellan två sepa- rata stöddelar 36 och 37 och en hållardel 38 med axiellt fjäderbelastat mothåll 39. Serien ringtätningar 24 - 28 är inbördes åtskilda av mellanliggande distansringar 40 - 43 och hålls sammanklämda mellan ett mothâllsparti 37a på stöddelen 37 och det fjäderbelastade mothàllet 39.

En läpptätning 29 med motsatt riktade läppar 29a och 29b är fäst vid en hållardel 44 förbunden med stöddelen 36 och hålls på plats på den senare med hjälp av en kläm- del 45 som med utvändiga gängor kan fastskruvas på invän- diga gängor på stöddelen 36. Stöddelen 36 är fäst till huset l2 med fästskruvar 46 (endast en är visad pâ rit- ningen).

Mellan läpptätningen 29 och packningssystemet 24 - 28 är utsparad en tätningsvätskekammare 47, dvs att en tätningsvätskezon är utformad längs en bestämd sektion av kolven ll. Genom en pil 48 indikeras tillförsel av tätningsvätska och genom en pil 49 indikeras avloppet av förbrukad, eventuellt kontaminerad tätningsvätska.

Tätningsvätskan kan tillföras vid godtyckligt tryck och i godtyckligt stora mängder. Det är visat ett tät- ningsvätskeinlopp 50 till kammaren 47 och ett tätnings- vätskeutlopp 51 från kammaren 47.

I kammaren 47 är anordnat en styranordning 52 som tillförsäkrar spolning av tätningsvätska längs kolvens ll anslutande yta. Styranordningen är fäst med skruvar 53 (endast en är visad på ritningen) till stöddelen 36.

Styranordningen 52 är invändigt försedd med ett skruv- format spår som tillsammans med anliggande yta av kolven ll utgör en skruvformad kanal 54 med en längd av exem- pelvis två - tre varv. Det skruvformade spåret gränsar vid styranordningens 52 ändar mot ringformade kanaler 55 och 56. Som visas till vänster om styranordningen 52 på ritningen har kanalen 55 en något större bredd och större tvärsektionsyta än kanalen 54 och konvergerar inåt mot kolven ll räknat i kolvens axiella riktning. 10 15 20 25 30 35 463 222 7 Mellan kolvens ll yttre yta och den yttre kanten 57 på styranordningen 52 är utformat en smal ringformad spalt med en tvärsnittsyta som väsentligen motsvarar kanalens 54 tvärsnittsyta. Med hjälp av kanalens 55 konvergeran- de tvärsektion uppnås en markerad styrande effekt av spolvätskan från kanalen 55 i axiell riktning längs kolven med en munstycksliknande spoleffekt. Omedelbart utanför styranordningens 52 yttre kant 57 är utformat en smal spalt 58 mot läpptätningens 29 inåt riktade läpp 29a. Spoleffekten är speciellt effektiv i nämnda smala spalt 58 innan vätskan töms ut i avloppet i tät- ningsvätskekammaren 47. Spoleffekten har till ändamål att pressa läppen 29a mot kolven ll med en viss kraft samtidigt som läppen 29a tillförsäkrar att spolvätskan med eventuella medförda partiklar från smörjmedlet el- ler pumpmediet effektivt töms ut i kammaren 47 på av- stånd från kolven ll.

För att uppnå en effektiv spoleffekt anses det av stor betydelse att spolningen väsentligen tvärs kolven, åstadkommen med hjälp av vätskans flöde genom den skruv- formade kanalen 54, följs av ett axiellt flöde längs kolven i spalten 58 innefattande den munstycksliknande spoleffekten i kanalen 55.

En ytterligare ökad spoleffekt uppnås vid motsatta ändan av styranordningen 52 genom att kanalen 56 har en väsentligen motsatt bana till kanalen 55. Styranord- ningens 52 tillhörande andra yttre kant 59 avgränsar en smal spalt med kolvens angränsande yta och tvärsnitts- ytan av denna spalt motsvarar väsentligen kanalens 54 tvärsnittsyta. Från nämnda spalt utvidgar sig kanalen 56, dvs den divergerar i kolvens axiella riktning mot kanalen 54. Med hjälp av den smala spalten och angrän- sande axiellt divergerande kanal 56 uppnås en effektiv munstycksliknande spoleffekt även vid inloppet till styr- anordningen 52, dvs med ett flöde i kolvens axiella rikt- ning. Med andra ord uppnås vid motsatta sidor av styran- ordningen en tvåstegs munstycksliknande spoleffekt i 10 8 kolvens axiella riktning och en mellanliggande skruv- formad spoleffekt i en riktning tvärs kolvens axiella riktning.

I praktiken tillförsäkras att tätningsvätskans el- ler spolvätskans vätsketryck vid utloppet från styranord- ningen motsvarar eller överstiger pumpmediets maximala tryck. Alternativt kan ett något lägre vätsketryck ut- nyttjas för tätningsvätskan eller spolvätskan, men i så- dana fall föredras stor strömningshastighet på tätnings- vätskan eller spolvätskan. p

Claims (4)

10 15 20 25 30 463 222 PATENTKRAV

1. Tätningsanordning för högtrycksaxialkolvpump (10), speciellt för användning som borrslampump, varvid pumpens kolv (ll) omges av en första packning (29) som vetter mot pumpmediesidan och en andra packning (24 - 28) som vetter mot drivsidan och en mellanliggande tätnings- vätskezon (47) med cirkulerande högtryckstätningsvätska, k ä n n e t e c k n a d därav, att tätningsvätskezonen är försedd med en anordning (52) för vätskespolning in- nefattande en skruvformad spolkanal (54 - 56), varvid spolkanalens inloppsöppning (59) är anordnad alldeles framför nämnda andra packning (24 - 28), under det att spolkanalens utloppsöppning (57) är anordnad alldeles bakom nämnda första packning (29), räknat i kolvpumpens axialriktning från pumpmediesidan mot drivsidan.

2. Tätningsanordning enligt kravet l, k ä n n e - t e c k n a d spolvätskespalt (58) är anordnad mellan spolkanalens (54 - 56) utloppsöppning (57) och nämnda första packning (29), varvid spolkanalens utloppsöppning med kolven av- gränsar en ringformad spalt (57) som munstycksformat därav, att en relativt smal ringformad mynnar i den smala ringformade spolvätskespalten (58).

3. Tätningsanordning enligt kravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att en yttre ringformad spolvätskespalt är anordnad mellan spolkanalens (54) in- loppsöppning (59) och nämnda andra packning (24 - 29), varvid spolkanalens inloppsöppning med kolven avgränsar en inre ringformad spalt som munstycksliknande mynnar utåt i spolkanalen (54 - 56).

4. Tätningsanordning enligt kravet l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att spolkanalen (54 - 56) sträcker sig skruvformat över två eller flera skruvvarv (54) och utmed åtminstone ett skruvvarv har en kanal- tvärsnittsyta som väsentligen motsvarar utloppsöppningens (57) och/eller inloppsöppningens (59) öppna tvärsnitts- 463 222 10 yta, under det att ett parti (56) av den skruvformade kanalen (54 - 56) alldeles framför utloppsöppningen och/eller ett parti (56) av den skruvformade kanalen alldeles bakom inloppsöppningen har en något större 5 tvärsnittsyta än utloppsöppningens resp inloppsöppningens öppna tvärsnittsyta.