DE1095603B

DE1095603B - Spaltdichtung fuer Gehaeusedurchfuehrungen umlaufender Wellen mit selbsttaetiger Einstellung der Breite des Dichtspaltes

Info

Publication number: DE1095603B
Application number: DEK24925A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus Wellhoener
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1955-02-17
Filing date: 1955-02-17
Publication date: 1960-12-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen umlaufender Wellen von Kreiselmaschinen, bei welcher eine geringe Menge des abzudichtenden Mediums ständig durch den drosselnden Dichtspalt austritt.

Es sind solche Spaltdichtungen bekanntgeworden, die ausschließlich federbelastet sind. Derartige Ausführungen können sich jedoch auf Grund der einmal feststehenden Federspannung nur bei einem ganz bestimmten Zulaufdruck selbsttätig einstellen, so daß schon bei geringer Abweichung desselben die Einhaltung einer konstanten Spaltbreite nicht möhr gewährleistet ist. Bei Sinken dieses Druckes besteht zusehends die Gefahr des Anlaufens der beiden Dichtteile, wobei unvermeidlich erhöhter Verschleiß verbunden ist. In bestimmten Anlagen ist der Zulaufdruck nämlich lastabhängig und schwankt je nach dem zwischen weit auseinander liegenden Grenzwerten z. B. bei sogenannten Rückspeisepumpen für das Kondensat von Höchstdruckvorwärmem, die mit ungesteuertem Entnahmedampf aus einer Turbinenstufe beheizt werden.

Des weiteren sind solche Dichtungen bekannt, bei denen die Federn durch einen federnden Balg ersetzt sind bzw. durch biegsame Ringe, die einen ringförmigen Raum bilden, oder durch einen Zylinder, in welchem ein Ringkolben gleitet. Auch diese Ausführungen können sich nur bei, einem ganz bestimmten Zulaufdruck selbsttätig einstellen. Ferner sind auch Spaltdichtungen bekanntgeworden, die zwar zur Aufgäbe haben, eine endliche Spaltbreite auch bei veränderlichen Betriebsverhältnissen zu gewährleisten. Die selbsttätige Einstellung der Spaltbreite wird bei diesen jedoch dadurch beeinträchtigt, daß der Dichtungsspalt sich in S trömungs richtung verengt und seine Weite an allen Stellen durch die Verschiebung des beweglichen Teiles beeinflußt wird.

Letzten Endes sind rein mechanische Gleitringdichtungen bekannt, bei denen ähnliche Mittel zur Erzeugung der Dichtkraft verwendet werden. Bei diesen handelt es sich jedoch nicht um Spaltdichtungen, sondern um reibungsbehaftete Gleitdichtungen, die mit reinen Spaltdichtungen nicht vergleichbar sind.

Zur Vermeidung aller geschilderten Nachteile bei den bekannten Ausführungen wird bei einer Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen umlaufender Wellen, insbesondere an Kreiselmaschinen, mit einem Dichtungsspalt, der zwischen den radialen Dichtflächen eines feststehenden, mit dem Gehäuse verbundenen Teiles und eines mit der Welle umlaufenden axial beweglichen Teiles verläuft, wobei die Stirnflächen des axial beweglichen Teiles zur selbsttätigen Einstellung der Weite des Dichtungsspaltes zumindest teilweise vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagt Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen

umlaufender Wellen

mit selbsttätiger Einstellung der Breite

des Dichtspaltes

Anmelder:
Klein, Schanzlin & Becker

Aktiengesellschaft,
Frankenthal (Pfalz), Johann-Klein-Str.4/9

Dipl.-Ing. Klaus Wellhöner, Frankenthal (Pfalz),
ist alls Erfinder gemannt worden

sind, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der axial bewegliche Teil als mit der Welle umlaufende, auf einem Flansch die eine Dichtfläche tragende Hülse ausgebildet ist, die mit ihrem dem abzudichtenden Raum zugekehrten Ende unter Bildung eines axialen Ringspaltes in eine Bohrung des mit dem Gehäuse dicht verbundenen, die andere Dichtfläche tragenden Teiles hineinragt und deren Flansch auf der Zuströmseite des Dichtungaspaltes so ausgespart ist, daß er zusammen mit einer entsprechenden Aussparung an der gegenüberliegenden Stirnfläche des feststehenden Teiles einen Ringraum bildet, der über den axialen Ringspalt mit dem abzudichtenden Raum in Verbindung steht, während das andere Ende der Hülse in einen von einer mit der Welle fest verbundenen Kappe gebildeten weiteren Ringraum dichtend eintaucht, der über Längskanäle in der Hülse vom Druck des abzudichtenden Raumes beaufschlagt ist.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine sichere, selbsttätige Einstellung selbst bei veränderlichen Betriebsverhältnissen gewährleistet, ohne daß die Nachteile, wie sie den bekannten Spaltdichtungen anhaften, auftreten können.

Zur Schaffung eindeutiger Gleichgewichtsverhältnisse ist dabei bei der Spaltdichtung nach der Erfindung der äußere Durchmesser der Hülse an dem in die Kappe eintauchenden äußeren Ende größer als ihr Außendurchmesser an ihrem dem abzudichtenden Raum zugekehrten inneren Ende. Des weiteren ist der Innendurchmesser des Ringraumes gleich dem äußeren Durchmesser der Hülse an ihrem inneren Ende und der Außendurchmesser des Ringraumes größer als der Außendurchmesser der Hülse an ihrem äußeren Ende.

009 679/301

Durch die so gewählten Durchmesserverhältnisse des Ringraumes wird erreicht, daß der in diesem Raum herrschende, von der Spaltbreite abhängige und im Sinne einer Verbreiterung des Dichtspaltes wirkende Druck eine Kraft auf die Hülse ausübt, die bei der gewünschten Spaltbreite den auf die Stirnflächen der Hülse wirkenden Druckkräften das Gleichgewicht hält, wie das unten noch näher erläutert wird.

Die genannte Kappe ist an der Welle mit geschlitzten oder zweiteiligen Ringen axial unverschieblieh befestigt und ihr gegenüber durch Dichtringe abgedichtet. Die Drehbewegung wird dieser Kappe durch ihr gegenüber längsbewegliche Stifte über die genannte Hülse und deren flanschartigen Ansatz von der Welle mitgeteilt. Gegenüber der Hülse ist die Kappe mit Hilfe eines Dichtringes von vorzugsweise rundem Querschnitt längsbeweglich abgedichtet. Diese letzteren Maßnahmen gewährleisten eine einwandfreie Befestigung und reibungsarme Abdichtung.

Abb. 1 zeigt im Schnitt die Spaltdichtung nach der ao Erfindung mit dem zwischen einem am Gehäuse festsitzenden Teil und einer axial beweglichen Hülse gebildeten Dichtspalt;

Abb. 2 bis 4 zeigen sdhematisch die Veränderung der Spaltbreite des Dichtspaltes unter dem Einfluß der auftretenden Drücke, welche auf die in ihrer Größe entsprechend gewählten Ringflächen der axial beweglichen Hülse einwirken.

In Abb. 1 ist am Pumpengehäuse 1 der feststehende, die axial bewegliche Hülse 4 umgebende Teil 2, welcher die eine Dichtung 5 trägt, mit Schrauben 3 befestigt. Die axial bewegliche Hülse 4, deren flanschartiger Teil 6 die andere, umlaufende Dichtfläche 7 trägt, ist auf der Welle 8, an einer Paßfeder 9 gleitend, längsverschieblich gelagert und nimmt bei ihrer Drehung mittels eines Mitnehmerstiftes 10 eine Kappe 11 mit. Gleichzeitig ist diese Kappe 11 durch den geschlitzten Ring 12 einerseits und durch den zweiteiligen Haltering 13 und einen Montagering 14 andererseits unter Zwischenschaltung zweier Packungsringe 15 und eines Distanzringes 16 in ihrer Lage auf der Welle fixiert. Zwischen der axial beweglichen Hülse 4 und der Kappe 11 ist zur Abdichtung der letzteren gegenüber der Hülse 4 eine Rundgummidichtung 17 eingebracht. Zwischen der Hülse 4 und dem sie um- *5 gebenden am Gehäuse festen Teil 2 befindet sich ein axial durchströmter Ringspalt 18 mit konstantem Querschnitt. Zwischen Hülse 4 und Welle 8 verlaufen vom Innendruck der Maschine beaufschlagte Kanäle 19.

In Erläuterung der Abb. 2 bis 4 sei angenommen, daß der radiale Spalt zwischen der Dichtfläche 7 der beweglichen Dichtungshülse 4 und der Dichtungsfläche 5 des feststehenden Teiles 2 zunächst unendlich klein ist. Bei einem Druck P₁ im abzudichtenden Raum ο der Maschine und einem Entspannungsdruck P₀ im Außenraum d herrschen an den Flächen in den Räumen α und c sowie im Dichtspalt die in Abb. 2 schematisch gezeigten Drücke P₁, P₂ und P₃, wovon P₂ und P₃ veränderlich sind. Diesen stehen in den Räumen b und d die Drücke P₄ und P₅ entgegen. Dabei ist der Druck im Raum b der gleiche wie im Raum a. Die Größe der wirksamen Flächen an der Hülse 4, auf die die Drücke einwirken, wird von deren inneren und äußeren Durchmessern bestimmt und ist so gewählt, daß vorerst die Summe der nach links gerichteten Kräfte größer ist als die Summe der nach rechts gerichteten, so daß die resultierende Kraft R die axial bewegliche Hülse 4 nach links verschiebt (Abb. 2). Dadurch öffnet sich der Spalt, und die beiden Dichtflächen 5 und 7 entfernen sich voneinander. Durch diesen geöffneten Spalt tritt nunmehr eine gewisse Flüssigkeitsmenge hindurch, die aus dem Raum a nachströmt. Dabei wird aber mit steigender Durchströmmenge der Drosselverlust in dem von der Dichthülse 4 und von dem sie umgebenden Teil 2 gebildeten axial durchströmten Ringspalt 18 größer. Das bedeutet, daß sich im Raum c zwischen dem axialen Spalt 18 und dem radialen Spalt 5, 7 ein ZwischendruckP₂ <C P₁ einstellt und auch der mittlere DruckF₃ im Dichtspalt absinkt. Hierdurch werden die an der Dichthülse nach links wirkenden Kräfte P₂ F₂ und P₃ P_s kleiner, so daß sich bei einer bestimmten Spaltbreite das Gleichgewicht einstellen wird (Abb. 3). Es ist jetzt

Wenn sich der Dichtungsspalt durch irgendwelche Umstände zu sehr verbreitert, so wird die durch den Spalt strömende Verlustmenge und somit auch, die Drosselung im Axialspalt 18 so groß, daß die resultierende Kraft die Dichthülse nach rechts wieder ins Gleichgewicht schiebt (Abb. 4). Durch günstige Wahl der Größenverhältnisse der wirksamen Flächen kann aus einfacher Gleichgewichtsbetrachtung an der beweglichen Didhthülse 4 die für die Verschiebung der Dichthülse notwendige Kraft nach links festgelegt werden, welche die Reibungswiderstände an der Rundgummidichtung 17 und an der Paßfeder 9 überwindet.

Claims

Patentansprüche:

1. Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen umlaufender Wellen, insbesondere an Kreiselmaschinen, mit einem Dichtungsspalt, der zwischen den radialen Dichtflächen eines feststehenden, mit dem Gehäuse verbundenen Teiles und eines mit der Welle umlaufenden axial beweglichen Teiles verläuft, wobei die Stirnflächen des axial beweglichen Teiles zur selbsttätigen Einstellung der Weite des Dichtungsspaltes zumindest teilweise vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der axial bewegliche Teil als mit der Welle umlaufende, auf einem Flansch (6) die eine Dichtfläche (7) tragende Hülse (4) ausgebildet ist, die mit ihrem dem abzudichtenden Raum (a) zugekehrten Ende unter Bildung eines axialen Ringspaltes (18) in eine Bohrung des mit dem Gehäuse (1) dicht verbundenen, die andere Dichtfläche (5) tragenden Teiles (2) hineinragt und deren Flansch (6) auf der Zuströmseite des Dichtungsspaltes so ausgespart ist, daß er zusammen mit einer entsprechenden Aussparung an der gegenüberliegenden Stirnfläche des feststehenden Teiles (2) einen Ringraum (c) bildet, der über den axialen Ringspalt mit dem abzudichtenden Raum (α) in Verbindung steht, während das andere Ende der Hülse (4) in einen von einer mit der Welle fest verbundenen Kappe (11) gebildeten weiteren Ringraum (b) dichtend eintaucht, der über Längskanäle (19) in der Hülse (4) vom Druck des abzudichtenden Raumes beaufschlagt ist.

2. Spaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (D₂) der Hülse (4) an dem in die Kappe (11) eintauchenden äußeren Ende größer ist als ihr Außendurchmesser (D₁) an ihrem dem abzudichtenden Raum (a) zugekehrten inneren Ende (Abb. 2 bis 4).

3. Spaltdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Ringraumes (c) gleich dem Außendurchmesser (D₁) der

Hülse (4) an ihrem inneren Ende ist, während der Außendurchmesser (D₃) des Ringraumes (c) größer ist als der Außendurchmesser (D₂) der Hülse (4) an ihrem äußeren Ende.

4. Spaltdichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (11) an der Welle (8) mit geschlitzten oder zweiteiligen Ringen (12, 13) axial unverschieblich befestigt und ihr gegenüber durch Dichtringe (15) abgedichtet ist.

5. Spaltdichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der Kappe (11) durch ihr gegenüber längsverschiebliehe Mitnehmerstifte (10) über die Hülse (4) und deren flanschartigen Ansatz (6) die Drehbewegung der Welle (8) mitgeteilt wird.

6. Spaltdichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (11) mit Hilfe eines Dichtringes (17) von vorzugsweise rundem Querschnitt gegenüber der Hülse (4) längsbeweglich abgedichtet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 451 079, 524 515;
französische Patentschriften Nr. 983 992, 1 034 254; britische Patentschriften Nr. 632 957, 671165;
USA.-Patentschrift Nr. 2 672 357;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 683 969;
deutsche Patentanmeldung B 25885 XII/47 f
(bekanntgemacht am 25.2.1954).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

009 679/301 12.60