CH659869A5 - Labyrinthdichtung. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Labyrinthdichtung, insbesondere für hydraulische Rotationsmaschinen.

Labyrinthdichtungen sind in der Technik seit langem bekannt und werden prinzipiell dort eingesetzt, wo Achsen oder Wellenlager dem Druck von gasförmigen oder flüssigen hochviskosen Medien ausgesetzt sind. Insbesondere sind Labyrinthdichtungen bekannt, bei denen der rotierende Teil und der stationäre Teil formschlüssig ineinander passende Ausdrehungen aufweisen. Damit nicht Rotor oder Stator selber der Abnützung unterliegen, sind oftmals in die eigentliche Labyrinthdichtung der Abnützung unterliegende Kunststoffscheiben eingelegt. Die formschlüssige Gestaltung von Stator und Rotor erfordert eine Teilung des aussen liegenden Teiles, zur Auswechslung der der Abnützung unterliegenden Ringe. Es sind auch berührungsfreie Labyrinthdichtungen bekannt, mit Umkehrspalten, gebildet durch abwechselnd hintereinander angeordnete kurze Ringspalte und Ringkammern. Die Ringspalte als Drosselstellen verwandeln die Druck- in Geschwindigkeitsenergie. In der nachfolgenden Kammer findet durch Wirbelung eine Umwandlung in Reibungswärme statt. Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend der Anzahl der Drosselstellen.

Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine möglichst preisgünstige, leicht zu wartende Labyrinthdichtung zu schaffen, die weder am Rotor noch am Stator formschlüssige Ausdrehungen erfordert.

Diese Aufgabe erfüllt eine Labyrinthdichtung, die sich dadurch auszeichnet, dass jeweils zwei mit Spielpassung ineinander passende Ringe, von denen der äussere mit Presspassung in der Bohrung und der innere mit Presspassung auf der Welle sitzt, mit einem auf die Welle oder in der Bohrung mit Presspassung und in der Bohrung oder auf der Welle mit Spielpassung sitzenden Ring, abwechseln.

In der Zeichnung sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine hydraulische Rotationsmaschine im Bereich der Labyrinthdichtung;

Fig. 2 und 3 verschiedene Ringe der Labyrinthdichtung nach Figur 1 in der Aufsicht und

Fig. 4 den Ring nach Figur 3 im Schnitt ;

Fig. 5 zeigt eine Labyrinthdichtung im Schnitt, bei der alle auf der Welle mit Presspassung sitzenden Ringe einstückig ausgebildet sind und

Fig. 6 dieselbe Ansicht einer Labyrinthdichtung der Bauart nach Figur 5 mit elastischen, mit Presspassung auf die Bohrung sitzenden Scheiben.

In Figur 1 ist der Rotor beziehungsweise die Welle mit 10 bezeichnet. Auf der Welle 10 ist mittels einer Schraube 11 ein mitlaufender Deckel 12 aufgeschraubt. Der Deckel 12 ist gegenüber dem schematisch dargestellten Stator 13 an einer nicht dargestellten Stelle gegenüber diesem abgedichtet. Zwischen dem rotierenden Deckel 12 und dem Stator ist somit eine abgedichtete Kammer 14 vorhanden. Die Welle 10 durchsetzt den Stator 13 durch dessen Bohrung 15. Die Welle 10 ist gegen die Bohrung 15 durch die gesamthaft mit 1 bezeichnete erfindungsgemässe Labyrinthdichtung abgedichtet. In der Zeichnung rechts vom Stator 13 liegt die abzudichtende Seite A und links davon, in der Kammer 14, die abgedichtete Seite B.

Selbstverständlich könnte 10 auch eine ruhende Achse sein, um die dann der Rotor 13 umlaufen würde. Am Prinzip der erfindungsgemässen Labyrinthdichtung ändert sich hierdurch jedoch nichts, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung auf diese equivalente Lösung nicht mehr weiter eingegangen wird.

Auf der Welle 10 sitzen in relativ dichter Packung abwechslungsweise ein Ring 2 und ein Ring 3. Sämtliche Ringe 2 und 3 haben den gleichen inneren Radius ri, so dass sie allesamt auf der Welle 10 mit Presspassung sitzen. Die Ringe 2 haben einen erheblich kleineren, äusseren Radius n als die Ringe 3, deren äusserer Radius rs jedoch kleiner als der Radius r 15 der Bohrung 15 ist. Damit eine Presspassung zwischen den Ringen 2 und 3 und der Welle 10 gewährleistet ist, muss die Welle gegenüber dem inneren Radius ri Über-mass aufweisen. Konzentrisch um die Ringe 2 sind Ringe 4 angeordnet. Die Ringe 4 weisen einen äusseren Radius T4 auf, der gegenüber dem Radius ris der Bohrung 15 Übermass aufweist, so dass die Ringe 4 mit Presspassung in der Bohrung 15 sitzen. Der innere Radius n der Ringe 4 ist grösser als der äussere Radius n der darin liegenden Ringe 2, die somit mit Spielpassung in den Ringen 4 liegen. Durch diese Anordnung bilden sich abwechslungsweise Ringspalte 20 zwischen den Ringen 3 und der Bohrung 15, sowie Ringspalte 21 zwischen den Ringen 2 und 4.

Sämtliche Ringe können wie Ring 3 in Figur 4 dargestellt, in ihren seitlichen Flanken 31 konzentrische Ringnuten 32 aufweisen. Die Ringnuten 32 haben eine doppelte Funktion. Zum einen setzen sie die Grösse der aufeinanderliegenden

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Reibflächen herab und zum andern bilden sie wiederum Drosselstellen in der Labyrinthdichtung.

In Figur 5 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem sämtliche auf der Welle 10 sitzenden Ringe einstückig aus einer Buchse 5 gedreht sind. Hierbei ist der Radius der Buchse 5, beziehungsweise der Rippen 6 gleich dem äusseren Radius rs der Ringe 3. Der Radius der Nuten 7 entspricht damit dem äusseren Radius n der Ringe 2. Die Welle 10 weist wiederum gegenüber dem Innenradius der Buchse 5 Übermass auf. Die Ringe 4 liegen hier zwischen den Rippen 6. Die Ringe 4 liegen, wie beider Ausführung gemäss Figur 1, mit Presspassung in der Bohrung 15. Die Variante gemäss Figur 6 zeigt wiederum eine Buchse 5, die mit Presspassung auf der Welle 10 sitzt. Die mit Presspassung in der Bohrung 15 sitzenden Ringe 4 sind jedoch diesmal aus elastischem Material, das eine zusätzlich nach aussen gerichtete radiale Kraft erfordert. Diese Kraft wird durch Spannringe 8 auf die elastischen Ringe 4 bewirkt. Als elastisches Material für die Ringe 4 kommen diverse Kunststoffe sowie Kunststoff-Asbest-Mischungen in Frage. Die Spannringe 8 werden vorzugsweise aus Federstahl gefertigt.

Ist zwischen dem Stator 13 und dem umlaufenden Deckel 12, wie in Figur 1 dargestellt, eine abgedichtete Kammer 14 vorhanden, so kann man diese über eine Druckleitung durch den Stator 14 mit Druck beaufschlagen. Vorteilhafterweise verwendet man auf der abgedichteten Seite B das gleiche Medium wie auf der abzudichtenden Seite A anliegt. Dabei muss allerdings das Medium nicht unbedingt im gleichen s Aggregatszustand auf beiden Seiten anliegen.

Die beschriebene Labyrinthdichtung hat sich bei Versuchen, insbesondere bei Pumpen für cryogene Anwendungszwecke hervorragend bewährt. Generell lässt sich jedoch die erfindungsgemässe Labyrinthdichtung für alle 10 hydraulischen Rotationsmaschinen verwenden. Diese Verwendung ist jedoch nicht abschliessend. Als ein weiteres Beispiel für eine Anwendung sei lediglich noch die Verwendung der Dichtung zur Durchführung einer Welle oder Achse durch den Deckel eines Autoklaven genannt.

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Die wesentlichsten Vorteile der erfindungsgemässen Labyrinthdichtung seien abschliessend nochmals kurz aufgezählt :

1. Preisgünstige Herstellung 20 2. Einfache Montage

3. Einfache Auswechselbarkeit der Dichtung

4. Sehr geringe Abnützung

5. Vereinfachte Bauart der Welle und der Bohrung, beziehungsweise des Rotors und des Stators.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Labyrinthdichtung, insbesondere zur Anwendung in hydraulischen Rotationsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei mit Spielpassung ineinander passende Ringe, von denen der äussere (4) mit Presspassung in der Bohrung (15) und der innere (2) mit Presspassung auf der Welle ( 10) sitzt, mit einem auf die Welle ( 10) oder in der Bohrung ( 15) mit Presspassung und in der Bohrung ( 15) oder auf der Welle ( 10) mit Spielpassung sitzenden Ring (3), abwechseln.

2. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflanken (31) der aneinanderliegenden Ringe (2,3,4) konzentrische Nuten (32) aufweisen.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Welle ( 10) oder in der Bohrung (15) mit Spielpassung sitzende Ring (3) aus einem Material mit anderem Reibungs-Koeffizienten als die beiden mit Spielpassung ineinander passenden Ringe (2,4) ist.

4. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche auf der Welle (10) mit Presspassung sitzenden Ringe (2,3) einstückig aus einer Buchse (5) gedreht sind.

5. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche in der Bohrung (15) mit Presspassung sitzenden Ringe (4) einstückig aus einer Buchse (5) gedreht sind.

5. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche auf der Welle (10) mit Presspassung sitzenden Ringe (2,3) einstückig aus einer Buchse (5) gedreht sind.

6. Labyrinthdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Presspassung in der Bohrung (15) passenden Ringe (4) aus elastischem Material sind und mittels Spannringen (8) nach aussen gedrückt werden.

7. Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der abgedichteten Seite (B) der Labyrinthdichtung ( 1 ) zwischen Welle ( 10) und Bohrung (15) eine gedichtete Kammer (14) vorhanden ist, die mit einer Druckleitung beaufschlagt ist, so dass sich der Druck durch die Dichtung ( 1 ) zur abzudichtenden Seite (A) fortpflanzt.