在本文中公開的主題的實(shí)施例對(duì)應(yīng)于用于旋轉(zhuǎn)豎直軸的穩(wěn)定布置、具有穩(wěn)定布置的機(jī)器和穩(wěn)定方法。

具體而言，所關(guān)心的機(jī)器是通常在“油氣”領(lǐng)域中使用的那些，主要是海底單相或多相泵或壓縮機(jī)；海水注射也是本發(fā)明的一種可能的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

由于橫向不對(duì)稱的作用，機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸，尤其是當(dāng)軸長(zhǎng)時(shí)，通常遭受徑向移動(dòng)(例如隨機(jī)振動(dòng))。

在“油氣”領(lǐng)域，豎直軸被用在渦輪機(jī)(諸如海底泵和壓縮機(jī))中，且通常由普通圓柱形或傾斜襯墊軸頸軸承維持在合適位置。由于固有的輕負(fù)荷條件和它們的軸在軸承內(nèi)側(cè)的豎直定向，這些機(jī)器趨向于因不穩(wěn)定現(xiàn)象而受損。這些不穩(wěn)定現(xiàn)象引起徑向振動(dòng)，且可導(dǎo)致對(duì)轉(zhuǎn)子的損傷且甚至導(dǎo)致其故障。

從在“第19屆國(guó)際泵用戶座談會(huì)的會(huì)議記錄（proceedingsofthe19thinternationalpumpuserssymposium）”107-120頁(yè)中marka.corbo和roberta.leishear的文章“改正豎直長(zhǎng)軸泵的渦動(dòng)問(wèn)題的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)分析的實(shí)際應(yīng)用（practicaluseofrotordynamicanalysistocorrectaverticallongshaftpump’swhirlproblem）”中，具有幾何預(yù)載的“傾斜襯墊軸承”被用在泵的旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)豎直軸上，以解決高水平振動(dòng)和“轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定”的問(wèn)題。根據(jù)“傾斜襯墊軸承”的已知操作，襯墊中的一個(gè)或更多個(gè)圍繞豎直軸線稍微旋轉(zhuǎn)，且因此旋轉(zhuǎn)軸保持基本上豎直。

傾斜襯墊軸承并不真正解決因輕負(fù)荷且豎直的軸引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象的問(wèn)題。

已知使用圍繞豎直軸偏心地安裝的軸承，以便生成徑向負(fù)荷以解決這種不穩(wěn)定問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在“油氣”領(lǐng)域中，普遍需要旋轉(zhuǎn)豎直軸（具體而言長(zhǎng)的豎直軸）的穩(wěn)定問(wèn)題的改進(jìn)的解決辦法；典型地，這種軸遭受因輕負(fù)荷且豎直的軸導(dǎo)致的不穩(wěn)定。

重要的構(gòu)想是對(duì)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸施加至少橫向的負(fù)荷或作用。具體而言，這是通過(guò)作用在旋轉(zhuǎn)軸上的拉或推壓力而獲得的。具體而言，這是通過(guò)機(jī)器中的處于壓力下的流體(具體而言，機(jī)器的工作流體)直接或間接地生成的。

在本文中公開的主題的第一實(shí)施例涉及用于旋轉(zhuǎn)軸的穩(wěn)定布置。

這種布置包括：軸，其大致豎直地布置在機(jī)器中，以便在機(jī)器操作期間旋轉(zhuǎn)；第一壓力輸送系統(tǒng)，其用于在機(jī)器的第一場(chǎng)所處輸送流體壓力，具體而言，在機(jī)器內(nèi)側(cè)循環(huán)的流體的流體壓力；所述第一場(chǎng)所靠近軸，且所述第一壓力輸送系統(tǒng)的部分被布置在所述第一場(chǎng)所處，以便在軸上施加橫向拉或推作用。

在本文中公開的主題的第二實(shí)施例涉及機(jī)器，該機(jī)器具有用于其旋轉(zhuǎn)軸中的至少一個(gè)的穩(wěn)定布置。

在本文中公開的主題的第三實(shí)施例涉及用于穩(wěn)定機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸的方法。

根據(jù)這種方法，機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸大致豎直地布置，且橫向拉或推作用至少在靠近軸的第一位置處被施加至旋轉(zhuǎn)軸。

附圖說(shuō)明

并入本文中并構(gòu)成說(shuō)明書一部分的附圖例示了本發(fā)明的示范實(shí)施例，且與詳細(xì)說(shuō)明一起解釋這些實(shí)施例。在附圖中：

圖1示出包括穩(wěn)定布置的機(jī)器的實(shí)施例的縱向截面，

圖2示出圖1的實(shí)施例(具體而言，密封裝置)的細(xì)節(jié)的立體圖，

圖3示出處于工作位置的圖2的細(xì)節(jié)的前視圖和側(cè)視圖，

圖4示出根據(jù)圖2的細(xì)節(jié)的圖3中的a-a和b-b線的兩個(gè)截面圖。

具體實(shí)施方式

示范實(shí)施例的下列描述參照附圖。

下列描述不限制本發(fā)明。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。

貫穿說(shuō)明書對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、或“實(shí)施例”的引用指的是與實(shí)施例結(jié)合地描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在所公開的主題的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”的在貫穿說(shuō)明書的各種位置中的出現(xiàn)不一定指相同的實(shí)施例。而且，具體特征、結(jié)構(gòu)、或特性可以以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例中。

將在下面參照?qǐng)D1、圖2、圖3和圖4描述包括穩(wěn)定布置的機(jī)器的一個(gè)實(shí)施例。

整體被指示為10的所示出的機(jī)器是離心泵，具體而言是用于處理油或天然氣或海水的海底泵。它包括用于旋轉(zhuǎn)軸12的穩(wěn)定布置，該穩(wěn)定布置包括：

-軸12，其被布置為在機(jī)器10的內(nèi)側(cè)豎直，以便在機(jī)器操作期間旋轉(zhuǎn)，

-第一壓力輸送系統(tǒng)，其用于在機(jī)器10的第一場(chǎng)所1處輸送在機(jī)器10內(nèi)側(cè)循環(huán)的流體的流體壓力，該第一場(chǎng)所1靠近軸12，

-第二壓力輸送系統(tǒng)，其用于在機(jī)器10的第二場(chǎng)所2處輸送在機(jī)器10內(nèi)側(cè)循環(huán)的流體的流體壓力，該第二場(chǎng)所2靠近軸12。

借助于兩個(gè)軸頸軸承13將軸12布置在泵10的泵殼11內(nèi)側(cè)，這兩個(gè)軸頸軸承13定位為緊鄰軸12的端部，較高的一個(gè)定位在聯(lián)接件14和機(jī)械密封件15之間，聯(lián)接件14被緊固至馬達(dá)單元，以用于使軸12旋轉(zhuǎn)。在密封件15下游，平衡室16和平衡鼓17沿軸12跟隨，正好在泵箱11中的泵主體18上游。泵箱11設(shè)有泵吸入凸緣19和泵排出凸緣20，在泵吸入凸緣19中，在泵操作期間存在吸入壓力，在泵排出凸緣20處，在泵操作期間存在排出壓力。在泵主體18下游，第二機(jī)械密封件15和第二軸頸軸承13設(shè)在軸12較低端部處。

第一壓力輸送系統(tǒng)包括：

-第一線路21(可被認(rèn)為是第一放出工具，與平衡線路對(duì)應(yīng))，其將吸入凸緣19連接于平衡室16，且其連接于第一壓力導(dǎo)管22，

-第一壓力輸送開口23，其設(shè)在第一壓力導(dǎo)管22的最終端部處，開口23定位在靠近軸12的第一場(chǎng)所1處；

-第一密封裝置30，靠近在第一場(chǎng)所1處的軸12，包圍輸送開口23且被布置成以便將流體第一壓力穿過(guò)第一區(qū)域31(見(jiàn)圖4)傳送至軸12，第一壓力被施加到該第一區(qū)域31上。

第二壓力輸送系統(tǒng)包括：

-第一線路26(可被認(rèn)為是第二放出工具)，其將排出凸緣20連接于第二壓力導(dǎo)管24，

-第二壓力輸送開口25，其設(shè)在第二壓力導(dǎo)管24的最終端部處，開口24定位在靠近軸12的第二場(chǎng)所2處；

-第二密封裝置30，靠近在第二場(chǎng)所2處的軸12，包圍輸送開口25且被布置成以便將流體第二壓力穿過(guò)第一區(qū)域32傳送至軸12，第二壓力被施加到該第一區(qū)域32上。

從上文顯而易見(jiàn)的的是，第一和第二壓力輸送系統(tǒng)包括機(jī)器10的工作流體的放出系統(tǒng)21和26，放出系統(tǒng)流體連接于壓力輸送開口23、25。在它們之間，通過(guò)例如簡(jiǎn)單地鉆機(jī)器10的主體11和18來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力導(dǎo)管22、24。所以包括這種放出系統(tǒng)的穩(wěn)定布置布置和實(shí)現(xiàn)起來(lái)是簡(jiǎn)單和便宜的。

下面是當(dāng)例如借助于被聯(lián)接至聯(lián)接件14的馬達(dá)軸來(lái)操作泵10時(shí)，上述穩(wěn)定布置的操作。

經(jīng)由作為放出工具（其是平衡線路21、導(dǎo)出第一壓力導(dǎo)管22和第一壓力輸送開口23）工作的上述第一壓力輸送系統(tǒng)將在泵10中操作的流體的第一壓力（其是吸入壓力）輸送至第一區(qū)域31，第一區(qū)域31面對(duì)在第一場(chǎng)所1處的軸12的橫向部分。通過(guò)限定由密封裝置30包圍的第一區(qū)域31的表面延伸范圍，有利地可能精確地確定在第一場(chǎng)所1處作用在軸12上的橫向拉負(fù)荷，以便穩(wěn)定同一軸12。

經(jīng)由作為放出工具(其是第二壓力導(dǎo)管24和第二壓力輸送開口25)工作的上述第二壓力輸送系統(tǒng)將操作流體的第二壓力（其是排出壓力）輸送至第二區(qū)域32，第二區(qū)域32面對(duì)在第二場(chǎng)所2處的軸12的橫向部分。借助于限定由密封裝置30包圍的第一區(qū)域32的表面延伸范圍，有利地可能精確地確定在第二場(chǎng)所2處作用在軸12上的橫向拉負(fù)荷，以便穩(wěn)定同一軸12。

由此得出結(jié)論，本文中公開的穩(wěn)定布置允許確定軸上某些場(chǎng)所處的精確的所需橫向負(fù)荷，以便允許完全地穩(wěn)定同一軸。

在圖2、圖3和圖4中，密封裝置30是迷宮類型的。它包括具有較低同心迷宮類型密封件的襯墊30，襯墊30構(gòu)造成具有空中心部分33，該空中心部分33具有例如借助于密封件的迷宮支撐面(labyrinthtread)的外部唇緣限定的較低區(qū)域31。當(dāng)流體壓力被穿過(guò)中心部分33傳送至區(qū)域31時(shí)，該類型的密封裝置允許在對(duì)該流體壓力的最佳密封下對(duì)軸12的理想附著。如前面所述，改變區(qū)域31的表面延伸范圍的可能性允許施加在軸12上的局部負(fù)荷的理想校準(zhǔn)，因此完全地穩(wěn)定同一軸。

在其他實(shí)施例中，密封裝置可為蜂窩類型或耐磨類型。

而且，機(jī)器10內(nèi)側(cè)且靠近軸12的第一場(chǎng)所1和第二場(chǎng)所2遠(yuǎn)離彼此，具體而言，大致定位為緊鄰軸12的相反端部。該替換有利地允許將有效橫向負(fù)荷施加到軸上以便完全穩(wěn)定它的更好和廣泛的可能性。此外，通過(guò)部件的這種布置，構(gòu)造壓力輸送系統(tǒng)和所關(guān)心的放出工具(例如，一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng))是更容易且更簡(jiǎn)單的。

根據(jù)上面的描述，本文中公開的主題的實(shí)施例涉及用于穩(wěn)定機(jī)器旋轉(zhuǎn)軸12的方法，該軸大致布置成為豎直的。它提供至少在靠近軸12的第一場(chǎng)所1處被施加于旋轉(zhuǎn)軸12的橫向負(fù)荷。

而且，橫向負(fù)荷在第一位置1且在第二位置2處被施加于旋轉(zhuǎn)軸12，具體而言，所述第一位置1和第二位置2遠(yuǎn)離彼此。

工作流體被從一個(gè)或更多個(gè)點(diǎn)放出，第一和第二壓力輸送開口23、25處于機(jī)器10內(nèi)側(cè)的不同流體壓力下，更詳細(xì)而言，處于泵吸入和排出或輸送壓力下。

在另一實(shí)施例中，軸的各橫向負(fù)荷是因作用在旋轉(zhuǎn)軸上的工作流體的一個(gè)或更多個(gè)拉或推壓力引起的。

在一個(gè)實(shí)施例中，橫向負(fù)荷可由處于壓力下的一個(gè)或更多個(gè)工作流體生成，其中，流體可被從機(jī)器內(nèi)側(cè)或外側(cè)的工作流體輸送。

穩(wěn)定布置的另一實(shí)施例可包括一個(gè)或多個(gè)第一和/或第二壓力輸送系統(tǒng)，壓力輸送系統(tǒng)被固定至機(jī)器的軸頸軸承或集成在其中，以便有利地以更實(shí)用的方式匹配機(jī)器的最終構(gòu)造。

在穩(wěn)定布置的另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)第一和/或第二壓力輸送系統(tǒng)被固定至機(jī)器的平衡鼓或集成在其中，以便有利地簡(jiǎn)化機(jī)器的最終構(gòu)造。