NO802252L - Tetningsringanordning. - Google Patents

Description

I ulike apparater, for eksempel pumper, vifter, blandere eller annet prosessutstyr innbefattende en dreibar aksel med skovler for transportering av en væske,, er det nødvendig å an-ordne akseltetninger for å hindre væskelekkasje fra sonen rundt den bevegelige del. Dette er i særlig grad påkrevet, hvis ut-styret skal anvendes for håndtering av kostbare, eventuelt far-lige væsker, eller hvis væsken behandles under overtrykk.

Det benyttes generelt tre kjente, vanlige tetningssystern-er, nemlig pakningsbokser, mekaniske tetninger og labyrinttet-ninger. Intet av disse systemer kan forhindre lekkasje full-stendig, men ér i stand til å redusere eller kontrollere lekk-asjer. I andre arrangement, hvor lekkasje av prosessvæske ikke kan aksepteres, kan det til tetningen ledes en uskadelig væske som strømmer inn i prosess-systemet.

Foreliggende oppfinnelse, som i viss grad kan benyttes i samtlige ovennevnte tetningssystemer, er sprlig egnet for anvendelse i pakningsbokser som danner avtetning rundt en roterende og i visse tilfeller frem- og tilbakegående aksel. En pakningsboks består i hovedsak av et kammer, beliggende i et stasjonært element som omgir en aksel. Det er anordnet et ringformet rom mellom akselen og veggen i kammeret som opptar den gjennomgående aksel, og dette ringformede rom kan oppta en pakning sora kan omfatte rep eller ringer av inaktivt materiale eksempelvis asbest, inneholdende smøremiddel så som grafitt. Etter å være tett sammenpresset om akselen, vil pakningen mot-virke væskestrømning gjennom pakningsboksen, og allikevel tillate rotasjon eller frem- og tilbakegående bevegelse av akselen. I mange tilfeller bibeholdes pakningen i tetningsstilling ved hjelp av en vskyverring eller pakningsflens som, i takt med pakningsslitasjen, inntvinges suksessivt i boksen ved betjening av et flensdeksel eller en pakningsmutter, for å opprettholde en ønsket grad av pakningskompresjon. For å unngå nedsliting av pakningen, må akselens ytterflate være glatt, men likevel vil trykket av pakningen forårsake: e& vesentlig økning av den kraft som er nødvendig for å dreieeeller på annen måte bevege akselen. Selv under ideelle forhold vil en pakningsboks ikke kunne forebygge utlekking av en væske, og i réaliteten vil den korrekte funksjon av pakningsboksen i mange tilfeller begunsti-ges av en mindre væskelekkasje gjennom pakningsboksen, særlig dersom væsken som tillates å lekke ut, og som enten er en prosessvæske eller en væske som med hensikt innføres i pakningsboksen for å lekke inn i prosess-systemet, fungerer som et godt smøremiddel.

Hvis det er ønskelig å unngå ethvert tap av væske, og det av den grunn blir innført en uskadelig væske i pakningsboksen, kan boksen med fordel utstyres med en pakningsflensanordning. Denne består vanligvis av en ring som er innrettet for å oppta akslen, og hvor pakningsflens/akselmontasjen opptas i paknings-bokskammeret med en pakning på hver side av pakningsflensen. I visse kjente versjoner har tetningsringeh H-forraet tverrsnitt og er forsynt med hull som er boret gjennom H<*>ens "tverrbjelke", rettvinklet mot akselens lengdeakse, i den sone hvor ringens innerperiferi opptar akselen og ringens ytterperiferi ligger an mot pakningsboksens innervegg. Kammerveggen i pakningsboksen er forbundet med en ledning for overføring av væske til eller fra tetningsringen. Tetningsringen kan for eksempel tilføres en uskadelig væske som kan strømme i begge retninger langs akselen fra tetningeringen og gjennom pakningen. I enkelte versjoner kan pakningsboksen alternativt være forbundet med en vakuumkilde, for fjerning av væske som strømmer mot tetningsringen. ;En tetningsring kan dessuten gi adgang for en væske som benyttes til fremspyling av slipende partikler fra pakningsboksen og inn i prosess-systemet, slik at disse partikler hind-res i å medføres til pakningen og derved ødelegge denne og/ eller beskadige akselen, væsken som innføres gjennom en tetningsring, tjener også for avkjøling av akselen og pakningen, når anordningen i tilknytning til akselen befinner seg i funksjon. ;I eksisterende tetningsringer, som tidligere beskrevet;og kjent fra US-patentskrift 1 830 286, blir væsken som til-føres pakningsflehsanordningen, ledet gjennom huller i ringens "tverrbjelke" og videre såvel innad som utad fra tetningsringen, hvorved en del av væsken spyles fremad for å hindre inn-trenging av prosessvæske og slipende partikler i pakningsboksen, mens en del av væsken strømmer bakut og går tapt gjennom pakningsboksens bakre del. Væsken som tilføres pakningsflensanordningen, befinner seg som regel under et overtrykk, slik at væskemengden som går tapt fra den bakre del av pakningsboksen, ;representerer såvel et tap av væskeverdi som et tap av nødven-dig energi for fremføring av væsken til tetningsringen. Dette tap har tidligere vært forsøkt redusert ved at pakningsmutteren eller skyverelementet tiltrekkes i størst mulig grad under samtidig opprettholdelse av en akseptabel virkemåte. Denne økede, pakningskompresjon vil imidlertid ledsages av en større frik-sjonsvarmeutvikling og øket sannsynlighet for beskadigelse av akselen og pakningen. ;Det har tidligere ikke vært frembrakt noen tetningsringanordning som gir maksimal væskestrømning i den ene retning fra anordningen, samtidig med selektiv redusering av væskestrøms-mengden fra ringen og langs akselen i den motsatte retning, uten overdreven komprimering av pakningen. ;Det er ifølge foreliggende oppfinnelse frembrakt en tetningsringanordning for anvendelse eksempelvis i en pakningsboks, som innbefatter midler for selektiv leding, hovedsakelig i en forutvalgt retning langs akselen, av den væskestrøm som tilføres tetningsringkammeret. ;Videre vil anvendelse av tetningsringanordninger i overensstemmelse med oppfinnelsen, som følge av den nedsatte strøm-ning shastighet i den ene retning, medføre en betydelig reduksjon i den totale spylevæskemengde som kreves for at pakningsboksen skal fungere på tilfredsstillende måte, og i de fleste tilfeller muliggjøre en minsket pakningskompresjon med derav følgende, nedsatt varmeutvikling og minsket sannsynlighet for riping eller annen beskadigelse av akselen. Derved økes pak-ningens levetid. ;Ifølge oppfinnelsen er det videre frembrakt en anordning som er egnet for anvendelse i de tilfeller hvor pakningsflens-ens hovedoppgave er å avkjøle pakningen og hvor det er ønskelig å redusere væskemengden som tilføres prosessen, enten på grunn av prosessvæskens natur eller bare på grunn av at ytterligere væsketilsats til prosessen helt enkelt øker den væskeraengde som senere skal behandles og hvorav hovedvæskestrømmen ledes fra pakningsflensanordningen, langs akselen og til atmosfæren. ;Foreliggende oppfinnelse vedrører i hovedsak en tetningsringanordning for anvendelse i et væskeavtetningssystem, innbefattende pakningsbokser, som anvendes for å hindre væskelekkasje rundt roterende aksler. Tetningsringanordningen ifølge oppfinnelsen omfatter generelt en ring med innbyrdes adskilte, første og andre sider med henholdsvis første og andre ringåp-ninger, en indre periferiflate og en ytre periferiflate hvor ringen er tilpasset for å opptas i et sylinderformet kammer, med sin lengdeakse parallelt med sylinderens lengdeakse, en første og en andre flens av stort sett samme lengde som , med mellomliggende avstand langs ringens lengdeakse, rager radialt utad fra, samt omslutter et paæti av ringens ytterflateperiferi, slik at ytterperiferien av den første og andre flens ligger an mot innerflaten av det sylinderformede kammer, hvorved det asrgrenses et første, ringformet kammer rundt et parti av ringens utside mellom ringyttersiden, sylinderens innerside og den første og andre flens, et første inner-periferispor med valgt bredde og med en maksimumsdiameter som overstiger diameteren av den første ringåpning, som strekker seg rundt ringens innerflate ved den første åpning i ringen, hvor denne første åpnings diameter er slik dimensjonert at en aksel kan opptas dreibart i ringen, en radialt innadrettet flens av valgt dybde, som er anordnet i ringen i tilgrensning til innerkanten av det første spor og som strekker seg rundt et parti av ringens innerperiferi, hvorved det i ringen avgrenses en midtåpning som har mindre diameter enn den første åpning og som er tilpasset for dreibar opptakelse av en aksel i det parti hvor ringens innerdiaraeter mellom flensen og den andre åpning i ringen, er større enn diameteren av den åpning som avgrenses av flensen og som likeledes er dimensjonert for dreibar opptakelse av akselen, en første kanal som danner forbindelse mellom det første kammer og sporet, og en andre kanal som danner forbindelse méllom det første kammer og ringens innerflate mellom flensen og den andre side. ;Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Figur 1 viser et perspektivriss, delvis i snitt, av en versjon av tetningsringanordningen ifølge oppfinnelsen, og ;figur 2 viser et snitt av en pakningsboks som opptar en tetningsringanordning som vist i figur 1. ;Det er i figur 1 vist en tetningsring 1, for eksempel av plast eller metall, som i hovedsak omfatter en sylindrisk vegg 2 med flenser 3 og 4, som er anordnet med innbyrdes avstand langs sylinderveggen 2 og som strekker seg i forutvalgt og stort sett samme avstand ut fra veggen og derved avgrenser en sylinderformet kanal. ;Det er i innerveggen av ringen 1, ved en første side 5 av ringen 1, anordnet et spor 11 som avgrenses av utadskrånende veggpartier 7 og 8 som møtes i V-form i en skjæringslinje 11A, hvor sporets radius er angitt ved en pil 6D. Et randparti 9, fortrinnsvis ved den første side 5, avgrenser en åpning i ringen 1. I tilknytning til en langsgående midtakse 6, er randsonens 9 innerradius angitt ved en linje 6E. ;En innadrettet flens 12 ved den innerste kant av veggpar-tiet 7, strekker seg i forutvalgt lengde innad i ringen 1, som det fremgår av tegningen, hvori flensens 12 innerradius er angitt ved en pil 6B. Radien 6B er i de fleste tilfeller den minste av samtlige ringradier og gir minimal klaring mot den aksel som er tilknyttet ringen. ;Det fremgår av figur 1 at det parti av ringen 1 som befinner seg mellom flensen 12 og en andre side 14 av ringen 1, innbefatter et innerveggsegment 13 med en radius 6A som er større enn radien 6B. ;Ifølge oppfinnelsen er ringen 1 forsynt med perifert fordelte åpninger 16 av forutvalgt diameter, som danner forbindelse mellom ytterveggen 2 og sporet som avgrenses av veggpar-tiene 7 og 8, hvor midtaksen 17A for hver åpning 16 danner en vinkel 17B med ringens 1 tverrakse 17, som fortrinnsvis er slik valgt at aksen 17A for hver åpning 16, er rettet mot ringens 1 første side 5. ;Ringen 1 er videre utstyrt med perifert fordelte åpninger 18 som står i forbindelse med flatepartiet 13 og hvor hver åpningsakse 19C danner en forutvalgt vinkel 19B med ringens 1 tverrakse 19A. ;Figur 2 viser et eksempel på anvendelse av ringen 1 i en sylindrisk pakningsboks 22, som tjener for avtetting av en aksel 21 som strekker seg gjennom en vegg 24, eksempelvis et pumpehus; og hvor enden I av akselen 21 er forbundet med et skovlhjul, eller med et omrørerblad i tilfelle av at veggen 24-danner endeveggen i en tank. ;Akselen 21 strekker seg gjennom pakningsboksen 22 i dennes lengderetning og gjennom en åpning 23 i veggen 24. Akselen 21 opptas som vist av ringen 1, som derved er innført i kammeret i pakningsboksen 22, og ringflensene 3 og 4 er dimensjonert med slik diameter at flensene ligger løst an mot pakningsboksen sens 22 innervegg. Som det fremgår, er ringen 1 plassert om-trent i midtpartiet av lengdeaksen gjennom pakningsboksen 22 og det er, mellom ringen 1 og en skrå endevegg 26 i pakningsboksen 22, anordnet en sammenhengende rekke av indre pakningsringer 24A, mens en rekke av ytre pakningsringer 24B befinner seg mellom ringen 1 og pakningsboksens 22 ytterside. ;Ifølge det viste eksempel vil den innerste pakningsring 24C, ved sammenpressing av pakningen, bringes i anlegg mot skråveggen 26 i pakningsboksen 22, hvorved ringen tvinges radialt innad mot akselen 21. På fordelaktig måte vil tetnings-ringene, ifølge oppfinnelsen gjøre det mulig å oppnå avtetning ved redusert pakningskompresjon, og derved tillate reduksjon av tverrkraften mot den roterende del i arrangementet som vist i figur 2. ;I det viste eksempel er det anordnet et skyverelement 27 med en gjennomgående åpning 28 som dreibart opptar akselen 21. Skyverelementet 27 kan opptas i en åpen ende 28 av pakningsboksen 22 og beveges i langsgående retning i denne, slik at inherenden av skyverelementet 27 bringes i anlegg og komprimerer pakningsringene 24A og 24B ved å forskyve ringene 24B langs akselen 21. ;Skyverelementet 27 innbefatter en flens 29 med åpninger i tilpasning til motsvarende åpninger i en flens 31 på pakningsboksen 22, hvor det er anordnet forankringselementer, eksempelvis bolter 32 og mutre 33, slik at skyverelementet 27, ved til-trekking av mutrene 33, tvinges innad og derved komprimerer pakningsringene 24A og 24B. ;Pakningsboksens 22 sidevegg er utstyrt med et vaeskeinnløp, for eksempel i form av en gjenget åpning 34 hvortil det, eksempelvis gjennom samvirkende gjenger, er fastgjort en rørledning 36 hvorigjennom en regulert væskestrØm 38 kan ledes til et ringformet kammer 37, som avgrenses mellom flensene 3 og 4, innerveggen av pakningsboksen 22 og ringens 1 flateparti 2. Fra kammeret 37 hvis væsken strømmer gjennom ledningen 18 til det ringformede kammer 39, som avgrenses mellom ringens 1 flateparti 13 og yttersiden av akselen 21 ut til de ytre paknings ringer 24B. Væsken vil likeledes strømme gjennom ledningen 16 til det ringformede kammer som avgrenses mellom sideveggene 7 ;og 8 og yttersiden av akselen 21, og sive ut til de indre pakningsringer 24A gjennom det ringformede rom mellom randsonen 9 og akselen 21. ;Selv om det ikke alltid er nødvendig, kan det i enkelte tilfeller være fordelaktig at ledningene 16 og 18 forløper med helning i forhold til ringens 1 tverrakse i væskens strømnings-retning, slik at væsken skal kunne ledes på tilfredsstillende måte etter å ha forlatt de respektive ledninger, for å redusere hvirveldannelsen i væsken og oppnå større pålitelighet og væske-hastighetskontroll. ;Videre er sideveggene 7 og 8 anordnet hellende for å danne en V-formet sidevegg som, slik det fremgår, er særlig egnet til å lede væskestrømmen mot den ringformede åpning mellom ringsonen 9 og akselen 21, hvorved såvel den kinetiske som den statiske energi i væskestrømmen utnyttes ved opprettelse av en Ønsket og ensartet strømningshastighet gjennom åpningene. Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen kan diameteren av de kanaler 16 og 18, hvorigjennom væsken ledes til pakningene 24A og 24B, være dimensjonert i overensstemmelse med det innbyrdes forhold mellom væskestrømmene i hver av retningene, for eksempel i forhol-det 3 til 1. ;I det viste eksempel har kanalene 16 større diameter enn kanalene 18, for opprettelse av en større væskestrøm til pakningene 24A. Det er åpenbart at det innbyrdes strømninghastig-hetsforhold er avhengig av de relative klaringer mellom randsonen 9 og flatepartiet 13 og akselen 21. ;Det vil fremgå av eksemplet i figur 2, at ringen 1 er slik plassert at det vil opprettes en primær-væskestrøm til pakningsringene 24A og den konstruksjon, hvorav veggen 24 utgjør en del. Hvis ringen 1 vendes, vil primærstrømmen åpenbart kunne ledes til pakningsringene 24B og til atmosfæren gjennom skyverelementet 27. ;Som tidligere omtalt og i overensstemmelse med et annet trekk ved oppfinnelsen, er væskestrømsforholdet også avhengig ;av den relative klaring mellom ringsonen 9 og flatepartiet 13;og akselen 21. Videre er innerdiameteren av flensen 12 redusert mest mulig, for å minske væskestrømmen forbi flensen og rr-,4,->-~, 3-,*"si ->M -Tf. v•■•-■•Vsi:»f- r-- - v- r, "<>>y<->?r •sv--»'<:>!x i rasi: 1.

sikre den ønskede, relative væskestrøm fra hver ende av ringen 1.

Det vil være innlysende for fagtaannen at den beskrevne og viste versjon av tetningsanordningen vil kunne forandres innen-for oppfinnelsens ramme.

Claims (7)

1. Tetningsanordning for anvendelse i en sylinder som er innrettet for opptakelse av en aksel som kan beveges i sylinderen og som er beliggende i avstand fra sylinderens sidevegg, med sin lengdeakse parallelt med sylinderens lengdeakse, og derved avgrenser et ringformet pakningskammer i sylinderen, karakterisert ved a) en ringfmed en ytterflate, en innerflate samt aksialt adskilte, første og andre sidekegger med valgt ytterdiameter som er mindre enn innerdiameteren av sylinderen som innbefatter en innerflate som har en diameter som er mindre enn ytterdiameter-en av akselen og som er tilpasset for å oppta akselen og fast-holde ringen i fluktende stilling på akselen, hvor det i ringens innerflate er anordnet et spor av forutvalgt diameter i tilgrensning til den første sidevegg, og hvor det er anordnet en randsone av mindre diameter enn akselen mellom det nevnte spor og den første sidevegg som avgrenser en første åpning til ringen, b) innbyrdes adskilte, parallelle, første og andre flenser som rager radialt utad fra samt omslutter et parti av ringens ytterflate, hvorved en del av ytterperiferien av den første og den andre flens bringes i anlegg mot sylinderens innerflate, slik at et første, ringformet kammer avgrenses av den første og den andre flens, sylinderens innerflate og ringens ytterflate, c) Sn radialt innadragende, indre flens av valgt dybde, som er anordnet i ringen mellom innerkanten av det første spor og den andre sidevegg, og som omslutter et parti av ringens innerperiferi, slik at det i ringen, avgrenses en midtåpning som har større radius enn akselen og som er dimensjonert for opptakelse av akselen, d) minst en første ledning som danner forbindelse mellom sporet og det første, ringformede kammer, for overføring av en væskestrøm mellom disse, samt e) minst'én andre ledning som står i forbindelse med ringens innerflateparti mellom innerflensen og det første, ringformede kammer.

2. Tetningsringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at den første ledning har større dia meter enn den andre ledning.

3. Tetningeringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at aksen for den første ledning danner en spiss vinkel med ringens tverrakse mot ringens første side.

4. Tetningsringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at aksen for den andre ledning som strekker seg gjennom ringen fra det første, ringformede kammer til ringens innerflate mellom innerflensen og den andre side, danner en spiss vinkel med ringens tverrakse mot den andre sidevegg.

5. Tetningsringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at midtåpningens diameter er mindre enn diameteren av den første åpning.

6. Tetningsringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at sporet har V-formet tverrsnitt.

7. Tetningsringanordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at midtåpningens diameter er mindre enn diameteren av ringens innerflate mellom innerflensen og den andre side.