DE1675354A1 - Beruehrungsfreie Spaltdichtung - Google Patents

Beruehrungsfreie Spaltdichtung

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DE1675354A1
DE1675354A1 DE19681675354 DE1675354A DE1675354A1 DE 1675354 A1 DE1675354 A1 DE 1675354A1 DE 19681675354 DE19681675354 DE 19681675354 DE 1675354 A DE1675354 A DE 1675354A DE 1675354 A1 DE1675354 A1 DE 1675354A1
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DE
Germany
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throttle
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gap seal
grooves
bores
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Pending
Application number
DE19681675354
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English (en)
Inventor
Bernhard Schreiber
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/34Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
    • F16J15/3404Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal
    • F16J15/3408Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface
    • F16J15/3412Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities
    • F16J15/342Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member and characterised by parts or details relating to lubrication, cooling or venting of the seal at least one ring having an uneven slipping surface with cavities with means for feeding fluid directly to the face

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

  • Berührungsfreie Spaltdichtung Die Erfindung betrifft eine berührungsfreie Spaltdichtung fü.r die Gehäusedurchführung einer umlaufenden Welle, insbesondere für Entspannungsturbinen und Kreiselpumpen der Tieftemperaturtechnik, mit einem nicht umlaufenden, in Richtung der Wellenachse beweglichen und gegen die Gehäuseöffnung abgedichteten Gleitring, welcher mit einem zur Wellenachse senkrechten Wellenbund einen Dichtspalt bildet.
  • Bei )paltdichtungen dieser Art stellt sich der Gleitring unter dem Einfluß der im Dichtspalt -auftretenden Spaltdrücke des Dichtmediums und der entgegenwirkenden Schließkräfte selbsttätig auf eine bestimmte Spaltweite ein. Diese Spaltweite ist einmal abhängig von der Größe der Gleitringfläche und dem Verhältnis von Drossel- zu Dichtspaltquerschnitt, zum anderen von der Zähigkeit des Dichtmediums, deren Abnahme geringere Spaltdrücke zur Folge hat. Da die sich jeweils einstellende Spaltweite in den meisten Fällen rechnerisch nicht genau genug ermittelt werden kann, besteht bei den bekannten Spaltdichtungen, bei denen sämtliche Drosselbohrungen direkt mit dem Raum höheren Druckes in Verbindung stehen, die Gefahr einer Unterschreitung der angestrebten minimalen Spaltweite und, dadurch bedingt, eines Anlaufens des Gleitringes an den Wellenbund, was zu erheblichen Schäden führt. In a11 den Fällen, in denen die Dichtmedien sehr großen Temperaturschwankungen unterworfen sind, ist diese Gefahr besonders-groß. Derartige Temperaturschwankungen des Dichtmediums treten hauptsächlich bei den Kälteturbinen und Kreiselpumpen der Tieftemperaturtechnik auf, deren Betriebsgas beispielsweise Luft, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder Helium sich oft vom Anfahrzustand bei Raumtemperaturen auf einen Betriebszustand von - 200°C bis - 250°C abkühlt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; eine berührungsfreie Spaltdichtung, insbesondere für Entspannungsturbinen und Kreiselpumpen der Tieftemperaturtechnik zu entwickeln, die bei niedrigen Herstellungs- und Unterhaltungskosten gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Gleitring mindestens zwei aus mehreren Drosselbohrungen bestehende Drosselgruppen besitzt, die druckseitig nicht miteinander in Verbindung stehen.
  • Die erfindungsgemäße Spaltdichtung ist besonders geeignet für Entspannungsturbinen in Tieftemperaturanlagen, bei denen das zu entspannende Gas im Betriebszustand sich unter sehr tiefen Temperaturen von ungefähr - 250°C befindet. Hier kann die v:ährend des Anfahrens eintretende Abnahme der Spaltweite der Spaltdichtung infolge der mit sinkender Temperatur abnehmenden Zähigkeit des Gases durch Hinzuschalten von weiteren Drosselgruppen zu der bereits von Anfang an vom Gas beaufschlagten Drosselgruppe, der sogenannten Anfahrdrosselgruppe, ausgeglichen werden, sobald eine zuvor festgelegte Temperatur unterschritten wird. Die druckseitig durchgeführte Trennung der einzelnen Drosselgruppen ermöglicht somit eine rasche Anpassung an die in der Spaltdichtung herrschenden Verhältnisse.
  • Auch in a11 den Fällen, in denen die Spaltdichtung während der Erprobungszeit der Maschinen mit Luft oder Stickstoff betrieben und erst nach dieser Erprobungszeit vom eigentlichen gasförmigen Medium, beispielsweise Wasserstoff beaufschlagt wird, erübrigt sich nunmehr - trotz der großen Zähigkeitsunterschiede dieser Gase - die früher erforderliche Anfertigung neuer Spaltdichtungen vor der endgültigen Inbetriebnahme der Maschinen. Diese Zähigkeitsdifferenzen können auf einfache Weise ausgeglichen werden, und zwar durch Hinzuschalten weiterer Drosselgruppen. Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung des Erfindungsgedankens besitzt der Gleitring zwei Drosselgruppen, die jeweils aus mehreren achsparallelen, in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordneten Drosselbohrungen bestehen, wobei die Drosselbohrungen der einen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei Drosselbohrungen der anderen Drosselgruppe liegen.
  • Beim Betrieb mit einem zähen Gas ist es für eine sichere Führung des Gleitringes an dem Wellenbund ausreichend, wenn nur eine der beiden Drosselgruppen mit Druckgas versorgt wird. Steht jedoch ein weniger zähes Gas zur Verfügung, so wird auch der zweiten Drosselgruppe Druckgas zugeführt. Durch die auf diese Weise dem Dichtspalt zusätzlich zugeführte Druckgasmenge erhöht sieh der Druckverlust im Dichtspalt und bewirkt, daß sich der Gleitring auf eine größere Spaltweite einstellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens besitzt der Gleitring auf seiner der Gehäuseöffnung zugekehrten Außenseite zwei in Richtung der Wellenachse gegeneinander versetzte Gruppen von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Nuten, wobei in die Nuten der einen Nutgruppe jeweils eine Drosselbohrung der einen Drosselgruppe und in die Nuten der anderen Nutgruppe jeweils eine Drosselbohrung der anderen Drosselgruppe mündet. Dabei stehen die Nuten jeder der beiden Nutgruppen jeweils mit einem Ringkanal in Verbindung, welcher in die Gehäuseöffnung eingearbeitet ist. Bei einer abgewandelten erfindungsgemäßen Ausführungsform besitzt der Gleitring auf seiner der Gehäuseöffnung zugekehrten Außenseite eine Gruppe von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Nuten und auf seiner der Welle zugekehrten Innenseite einen gegenüber den Nuten in Richtung der Wellenachse versehen Ringkanal, wobei jeder Nut eine Drosselbohrung der anderen Drosselgruppe zugeordnet ist, während sämtliche Drosselbohrungen der einen Drosselgruppe in den Ringkanal münden.
  • Als günstig hat es sich erwiesen, daß jede der beiden Drosselgruppen sechs auf einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnete Drosselbohrungen besitzt, wobei die auf dem Kreis größeren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen der anderen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei auf dem Kreis kleineren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen der einen Drosselgruppe angeordnet :;ind.
  • ,Soweit die einzelnen Drosselgruppen über in die Ringkanäle mündende Druckgasleitungen mit Druckgas versorgt werden, empfiehlt es sich in mindestens eine dieser Druckgasleitungen ein Absperrorgan einzubauen, welches in Abhängigkeit von dem im Druckraum der Spaltdichtung auftretenden Gastemperaturen gesteuert werden kann.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung können den in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen entnommen werden. Es zeigen: Figur 1 eine Ausführungsf-orm der erfindungsgemäßen Spaltdichtung, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II in Figur 1, Figur 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spaltdichtung und Figur 4 eine Draufsicht auf einen Gleitring einer abgewandelten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spaltdichtung.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße berührungsfreie Spaltdichtung für die Gehäusedurchführung einer umlaufenden Kälteturbinenwelle 1 mit einem nicht umlaufenden, in Richtung der Wellenachse beweglichen und gegen die Gehäuseöffnung 2 mittels Dichtringen 3 abgedichteten Gleitring 4, welcher mit einem zur Wellenachse senkrechten Wellenbund 5 einen Dichtspalt 6 bildet. Der Gleitring 4 besitzt zwei aus jeweils sechs achsparallelen Drosselbohrungen 7,3 bestehende Drosselgruppen, die druckseitig nicht miteinander in Verbindung stehen. Der Gleitring 4 besitzt ferner auf seiner der Gehäuseöffnung 2 zugekehrten Außenseite 9 zwei Gruppen von jeweils sechs senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Nuten 10, 11. Die Nuten 10 bzw. 11 stehen einerseits mit jeweils einer Drosselbohrung 7 bzw. £i der einen bzw. anderen Drosselgruppe, andererseits mit einem in die Gehäuseöffnung 2 eingearbeiteten Ringkanal 12 bzw. 13 in Verbindung. Zur Versorgung der Drosselbohrungen 7 bz w. 8 der einen bzw. anderen Drosselgruppe ist eine vom Druckraum 14 ausgehende, in den Ringkanal 12 bzw. 13 mündende Druckgasleitung 15 bzw. 16 vorgesehen. In die Druckgasleitung 16 ist ein Absperrventil 17 eingebaut, das über einen nicht dargestellten Temperaturfühler in Abhängigkeit von den Gastemperaturen im Druckraum 14 automatisch geöffnet und geschlossen wird. Beim Anfahren wird dem Dichtspalt 6 zunächst nur über die Drosselbohrungen 7 der einen Drosselgruppe Druckgas zugeführt. Nach Unterschreitung einer bestimmten Temperaturgrenze wird dann das Absperrventil 17 in der Druckgasleitung 16 geöffnet und . somit dem Dichtspalt 6 über die Drosselbohrungen d der anderen Drosselgruppe zum Ausgleich des durch die Zähigkeitsabnahme des Druckgases verursachten Spaltdruckabfalles zusätzliches Druckgas zugeführt.
  • Aus Figur 2, die einen Schnitt entlang der Linie 2I in Figur 1 darstellt, geht hervor, daß die Drosselbohrungen 7, 8 der beiden Drosselgruppen auf zur Wellenachse konzentrischen Kreisen in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind, wobei die auf dem Kreis größeren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen () der anderen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei auf dem Kreis kleineren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen 7 der einen Drosselgruppe liegen.
  • Die in Figur 3 im Längsschnitt dargestellteerfindungsgemäße Spaltdichtung ist für äußerst tiefe Temperaturen besonders geeignet. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 1 und 2 einmal dadurch, daß der Gleitring 4 mittels Balg 20 und Labyrinth 21 im Gehäuse abgedichtet ist,- zum anderen durch die ohne Zwischenschaltung einer Druckgasleitung vorgenommene direkte Verbindung der Drosselbohrungen 7 der einen Drosselgruppe mit dem Druckraum 14,in dem die Drosselbohrungen 7 in einen auf der der Welle 1 zugekehrten Innenseite 22 des Gleitringes 4 eingearbeiteten Ringkanal 23 münden.
  • Figur 4 zeigt die Draufsicht auf einen Gleitring 25 einer abgewandelten Ausführungsform der-erfindungsgemäßen Spaltdichtung. Diese Ausführungsform besitzt ebenfalls zwei druckseitig nicht miteinander in Verbindung stehende Drosselgruppen, mit jeweils sechs auf einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordneten achsparallelen Drosselbohrungen 26, 27, wobei die Drosselbohrungen 27 der anderen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei Drosselbohrungen 26 der einen Drosselgruppe liegen. Die Zufuhr des Druckgases-zu den Drosselbohrungen 26 bzw. 27 der einen bzw. anderen Drosselgruppe erfolgt über Druckgasleitungen 28 und 29, von denen die letztere 29 mittels eines eingebauten Absperrventiles 30 zu- und abschaltbar ist. Zur Erhöhung der spezifischen Abhebekraft des Gleitringes 25 vom Wellenbund sind im Bereich der Mündungen der Drosselbohrungen 26 Stautaschen 31 beispielsweise runder oder rechteckiger Form eingearbeitet, deren Tiefen zur Vermeidung selbsterregender Schwingungen auf Werte von 0,005 bis 0,010 mm beschränkt wurden.

Claims (10)

  1. Patentansprüche 1. Berührungsfreie Spaltdichtung für die Gehäusedurchführung einer umlaufenden Welle, insbesondere für Entspannungsturbinen und Kreiselpumpen der Tieftemperaturtechnik, mit einem nicht umlaufenden, in Richtung der Wellenachse beweglichen und gegen die Gehäuseöffnung abgedichteten Gleitring, welcher mit einem zur Wellenachse senkrechten Wellenbund einen Dichtspalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (4) mindestens zwei aus mehreren Drosselbohrungen (7,8) bestehende Drosselgruppen besitzt, die druckseitig nicht miteinander in Verbindung stehen.
  2. 2. Spaltdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (lk) zwei Drosselgruppen besitzt, die jeweils aus mehreren achsparallelen in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordneten Drosselbohrungen (7,ü) bestehen, wobei die Drosselbohrungen (8) der anderen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei Drosselbohrungen (7) der einen Drosselgruppe liegen.
  3. 3. Spaltdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (4) auf seiner der Gehäuseöffnung (2) zugekehrten Außenseite (9) zwei in Richtung der Wellenachse gegeneinander versetzte Gruppen von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Nuten (10,11) besitzt, wobei in die Nuten (10) der einen Nutengruppe jeweils eine Drosselbohrung (7) der einen Drosselgruppe und in die Nuten (11) der anderen Nutengruppe jeweils eine Drosselbohrung (b) der anderen Drosselgruppe mündet.
  4. 4. Spaltdichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (10,11) jeder der beiden Nutengruppen jeweils mit einem Ringkanal (12,13) in Verbindung stehen, welcher - in die Gehäuseöffnung (2) eingearbeitet ist.
  5. 5. Spaltdichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitring (4) auf seiner der Gehäuseöffnung (2) zugekehrten Außenseite (9) eine Gruppe von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Nuten (11) und auf seiner der Welle (1) zugekehrten Innenseite (22) einen gegenüber den Nuten (11) in Richtung der Wellenachse versetzten Ringkanal (23) besitzt, wobei jeder Nut (11) eine Drosselbohrung (8) der anderen Drosselgruppe zugeordnet ist, während sämtliche Drosselbohrungen (7) der einen Drosselgruppe in den Ringkanal (23) münden.
  6. 6. Spaltdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche-2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Drosselgruppen sechs auf einem zur Wellenachse konzentrischen Kreis in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnete Drosselbohrungen (7,8) besitzt, wobei die auf dem Kreis größeren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen (8) der anderen Drosselgruppe jeweils zwischen zwei auf dem Kreis kleineren Durchmessers liegenden Drosselbohrungen (7) der einen Drosselgruppe angeordnet sind.
  7. 7. Spaltdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer (16) der zu den einzelnen Drosselgruppen führenden Druckgasleitungen (15,16) ein Absperrorgan (17) vorgesehen ist. d.
  8. Spaltdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (17) in Abhängigkeit von der im Druckraum (14) der Spaltdichtung auftretenden Gastemperatur gesteuert wird. y.
  9. Spaltdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ü, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Drosselbohrungen (26) der einen Drosselgruppe in dichtspaltseitig in den Gleitring (25) eingearbeitete Stautaschen (31) münden.
  10. 10. Spaltdichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch zwischen den Drosselbohrungen im Gleitring eingebettete, auf Abstoßung wirkende Dauermagnete.
DE19681675354 1968-03-07 1968-03-07 Beruehrungsfreie Spaltdichtung Pending DE1675354A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3221380C1 (de) * 1982-06-05 1983-07-28 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Wellendichtung mit aktiv-magnetisch geregeltem Dichtspalt
EP0096233A1 (de) * 1982-06-05 1983-12-21 Man Gutehoffnungshütte Gmbh Wellendichtung mit aktiv-magnetisch geregeltem Dichtspalt

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3221380C1 (de) * 1982-06-05 1983-07-28 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Wellendichtung mit aktiv-magnetisch geregeltem Dichtspalt
EP0096233A1 (de) * 1982-06-05 1983-12-21 Man Gutehoffnungshütte Gmbh Wellendichtung mit aktiv-magnetisch geregeltem Dichtspalt

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