DE2509386A1

DE2509386A1 - Vorrichtung bei einem maschinenelement mit geschlossenem gehaeuse

Info

Publication number: DE2509386A1
Application number: DE19752509386
Authority: DE
Inventors: Rolf Bertil Reinhall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1975-03-04
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR2264229A1; GB1472971A; FI750634A; IT1034136B; FR2264229B1; JPS50145758A; US3987973A; SE7403203L; SE392642B; NO750577L; CA1038413A; NO143673B; NO143673C

Description

Vorrichtung bei einem Maschinenelement mit geschlossenem Gehäuse.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung bei einem Maschinenelement mit geschlossenem Gehäuse, in dem ein von der Umgebung abweichender Druck, wie z.B. Überdruck, herrscht, und durch das eine umlaufende Welle hindurchläuft, wobei das Innere des Gehäuses von der Umgebung durch einen mit der Welle zusammenarbeitenden, umlaufenden Flüssigkeitsverschluss abgedichtet ist.

Das Problem, mit Hilfe herkömmlicher Dichtungsvprrichtunger. der Stopfbuchsenbauart Wellendurchführungen abzudichten, ist in verschiedenartiger Weise gelöst worden. Den Lösungen ist jedoch fast ohne Ausnahme gemeinsam, dass die DicfiT.ung dadurch geschaffen wird, dass verschiedenartiges elastische oder nicht elastische, Dichtungs- ocier Packungsstoffe an der Wellendurchführung angebracht und durch verschiedenartige Verrichtungen gegen die Oberfläche der umlaufenden Welle oder auf de⁵" Viel Ie vorgesehene Dichtungsfläch^n angedruckt v/erden. Die Spalten zwischen den zusammenwirkenden Dichtungsf1ächan sind sehr eng, und durch die entstehende Reibung v/ird Wärme in wechselnder Menge entwickelt, die vor der Dichtungsvorrichtung weggeleitet werden muss, um derer. Zerstörung vorzubeugen. Diese Wärmeentwicklung

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wird naturgemäss um so stärker, je höher die Umlaufszahl und die Umfangsgeschwindigkeit der Welle ist. Bei hohen Geschwindigkeiten entstehen dann Schwierigkeiten, die in der Dichtungsvorrichtung durch die Reibung gebildete Wärme gleichmässig wegzuleiten, weswegen leicht eine Überhitzung mit anschliessendem Abbau des Dichtungsstoffes oder darin enthaltener mechanischer Komponenten auftritt. Bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten wird daher das Wärmeweg-1 eitungsproblem sehr kritisch und ausserdem schwerlöslich-Bekannte Dichtungsvorrichtungen, die bei diesen hohen Umfangsgeschwindigkeiten zur Anwendung gekommen sind, haben deswegen ungewöhnlich hohe Unterhaltskosten und ausserdem eine zeitraubende überwachung bedingt. Die Schwierigkeiten steigern sich weiter in sog. trockenen Stopfbuchsen, wo den Dichtungsflächen öl oder anderes Kühlmittel direkt zugeführt werden kann.

Die Erfindung geht vom bekannten Stand der Technik mit einem umlaufenden sog. Flüssigkeitsverschluss aus, wobei eine Vorrichtung dor eingangs genannten Art vornehmlich dadurch gekennzeichnet ist, dass der Flüssigkeitsverschluss eine auf der Viel Ie befestigte-, und von einem ringf örmigen;, nach innen offenen, nicht-uralaufenden Dichtungsgehäuse umgebene Scheibe umfasst_s wobei das Dichtungsgehäuse eine Flüssigkeit enthält, die beim Umlauf der Welle vor. der Scheibe mitgenommen unc¹ zu einea Flüssigkeitsring geformt wird.

Bei einer Vorrichtung der angegebenen Art hat es sich als besonders wichtig herausgestellt₂ dass die Lags der Scheibe im Bichtungsgehauss nicht in achsialer Richtung geändert wird, wenn die Meile in der einen oder anderen Richtung verschoben wird. LUr: in diesem Fall eine Verschiebung der Scheibe gegenüber dein Dichtungsgehäuse auszuschliessen, ist letzteres in geeigneter Weise mit der Welle

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zusammengekuppelt, wobei zwischen dem Mahlscheibengehäuse und dem Dichtungsgehäuse diese Verschiebungen ermöglichende Dichtungen vorgesehen sind.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung in der Form eines bevorzugten AusfUhrungsbeispiels näher beschrieben. Hierbei ist die neue Dichtungsvorrichtung zusammen, mit. einem Mahlapparat veranschaulicht, der an sich bekannt ist, weswegen nur die in diesem Zusammenhang wesentlichenTeile des Apparats dargestellt sind. Der Mahlapparat kann ein Zerfaserer oder ein Raffineur, vorzugsweise zur Bearbeitung 1ignozellulosehaltigen Mahlgutes, sein.

In der Zeichnung ist in dem mit 1 bezeichneten Grundrahmen des Mahlapparates eine Welle 2 gelagert. Als Lagerelemente für die Welle 2 dienen doppelte Radial- und Achsial· lager, und ein solches Doppellager 3 ist in der Zeichnung •veranschaulicht. Die Welle 2 ist an ihrem einen Ende an einen nicht gezeigten Antriebsmotor anschliessbar. An ihrem anderen Ende trägt die Welle 2 eine Mahlscheibe 4 und ist zusammen mit dieser gegenüber einer zweiten, ortsfesten Mahlscheibe 5 achsial verstellbar. Die beiden Mahlscheiben 4, 5 sind von einem Mahlgehäuse 6 umgeben. Das Mahlgut tritt durch einen zentralen, achsialen Kanal 7 ein. Es wird durch den Kanal und dann auswärts durch eine Förderschraube 8 zur Bearbeitung durch Mahlflächen geführt, die in an sich bekannter Weise an den einander zugekehrten Oberflächen der Mahlscheiben 4, 5 vorgesehen sind. Nach der Bearbeitung des Mahlgutes zwischen den Mahlscheiben 4, 5 tritt das fertigzerkleinerte Gut durch eine mit einem Regelventil 10 ausgerüstete Austragleitung 9 aus.

Um die_tWelle 2 herum ist ein Servomotor 11 gleichmittig angeordnet. Dieser umfasst einen zylindrischen Kolben 12, der in einem zugehörigen ortsfesten Gehäuse 13 drehfest achsial verschiebbar ist. Der Kolben 12 hat einen Flansch 14, der einen in dem Kolbengehäuse 13 vorhandenen zylindrischen Raum in zwei voneinander getrennte Kammern 15, 16 unterteiIt.

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Mittels einer Kupplung 17 ist der Kolben 12 fest mit einem Gehäuse 18 des Lagers 3 verbunden. Dieses Gehäuse kann seinerseits in einem auf dem Unterrahmen 1 sitzenden, ortsfesten äusseren Gehäuse 19 gleiten, wird aber an einer Drehbewegung gegenüber dem letzteren durch eine Keilverbindung 20 o.dgl. gehindert.

In das Lagergehäuse 18 ist ein zentrales Lagerelement 21 eingebaut, in welchem zwei nicht-umlaufende Lagerringe 22, 23 befestigt sind. Auf der Welle 2 sind zwei weitere Lagerringe 24, 25 vorgesehen, die mit der Welle umlaufen, jedoch auf dieser in achsialer Richtung zwischen einem Flansch 26 und einer Verschraubung 27 festgelegt sind. Die Lagerringe sind miteinander zugewandten, schräggestellten und für Zusammenwirken mit Rollen 28, 29 vorgesehenen Laufflächen versehen. Dies hat zur Folge, dass das Lager 3 imstande ist, Achsialdrücke in beiden Richtungen zu überführen und auch eine radiale Belastung von der Welle 2 her aufzunehmen.

Ein hydraulisches Druckmittel, wie beispielsweise öl, kann den Kammern 15, 16 im Servomotor 11 durch je eine zugehörige Leitung 30, 31 in an sich bekannter Weise zugeführt werden.

Die neue Dichtungsvorrichtung ist zwischen dem Mahlgehäuse 6 und dem Lagergehäuse 18 eingesetzt. Der Flüssigkeitsverschluss besteht hierbei aus einer Scheibe 32, die von einem ringförmigen und nach innen offenen, nichtumlaufenden Dichtungsgehäuse 33 umgeben ist. Ein dem Mahlgehäuse 6 zugekehrter Flanschteil 34 des Dichtungsgehäuses ist in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer Gleitpackung 35 so abgedichtet, dass das Dichtungsgehäuse 33 gegenüber dem Mahlgehäuse 6 achsial verschiebbar ist. Hierbei wird ein verstellbarer Bolzenverband 36 zum Anbringen der zwischen dem Dichtungsgehäuse 33 und dem Mahlgehäuse 6 befindlichen Stopfbuchse benutzt. Der dem doppelten Radial- und Achsial-

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lager 3 zugekehrte Teil des Dichtungsgehäuses 33 ist mit Hilfe eines Verlängerungsstückes 37 mit dem Lagergehäuse 18 fest verbunden. Für die Zusammenfügung können (nicht
dargestellte) Bolzenverbände zur Anwendung kommen.

Wenn nun das hydraulische Druckmittel der Kammer zugeführt wird, so wird der Kolben 12 nach rechts in der Zeichnungsfigur verschoben, und damit wird die umlaufende Mahlscheibe 4 in Richtung zu der ortsfesten Mahlscheibe
bewegt. Die Kammer 15 ist dann drucklos. Durch Umstellen eines nicht gezeigten Ventils kann Druckmittel stattdessen der Kammer 15 zugeführt werden, während der Kammer 16 mit einem nicht gezeigten ölsumpf in Verbindung gebracht wird. Hierdurch wird die Mahlscheibe 4 in Richtung von der Mahlscheibe 5 geführt. Servomotoren dieser Art sind bekannt, z.B. aus der DT-PS 1.072.468. Wichtig ist hierbei, dass
sowohl das Dichtungsgehäuse 33 als auch die darin befindliche Scheibe 32 sowie das Verlängerungsstück 37 bei der Verschiebung der Welle 2 in der einen oder anderen Richtung mitgenommen werden. Da das Dichtungsgehäuse 33 mit dem
Lagergehäuse 18 fest verbunden ist_; nimmt die in dem Dichtungs· gehäuse 33 befindliche Scheibe 32 stets dieselbe Lage in dem Dichtungsgehäuse ein, was bedeutet, dass das Gleichgewicht iJTf Dichtungsgehäuse 33 ungestört bleibt.

Das Dichtunqsgehäuse 33 enthält eine geeignete
Dichtungsflüssigkeit 38, wie Wasser oder Quecksilber. So lange wie die Welle 2 nicht umläuft, hält sich die Dichtungsflüssigkeit 38 in dem Teil des Dichtungsgehäuses 33 unterhalo eier Welle 2 gesammelt. Die zur Verwendung kommende Menge an Dichtungsflüssigkeit 38 ist von den im Einzelfal 1 vorhandenen Bedingungen abhängig und im voraus eingestellt. Beim Umlauf der Welle 2 läuft auch die auf ihr befestigte Scheibe 32 mit um, wobei die Dichtungsflüssigkeit 38 durch die Einwirkung der Fliehkraft zu den peripheriell gelegenen inneren Teilen des Dichtungsgehäuses weggeschleudert und an ihnen

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unter Schaffung der Dichtungswirkung verteilt wird. Zwecks Erleichterung der auswärts gerichteten Bewegung und gleichmassigen Verteilung der Dichtungsflüssigkeit 38 zu dem Ring ist die Scheibe 32 auf beiden Seiten mit radial angeordneten Mitnehmerflanschen 39 versehen. Die inneren Oberflächen des Dichtungsgehäuses 33 sind fein bearbeitet und poliert, damit die Reibung zwischen ihnen und der umlaufenen Dichtungsflüssigkeit 38 so klein wie möglich wird. Eine gewisse Reibung entsteht allerdings beim Wellenumlauf stets zwischen der Dichtungsflüssigkeit 38 und den Innenflächen des Dichtungsgehäuses 33. Durch Berechnungen hat sich jedoch feststellen lassen, dass diese Reibung keine wesentliche Wärmeentwicklung entstehen lassen kann. Um dennoch die Temperatur auf einem gewünschten niedrigen Wert zu halten, ist das Dichtungsgehäuse 33 ausserdem mit Kühlkanäler· 40 ausgestattet, durch die ein Kühlmittel hindurchgeleitet werden kann. In der Zeichnung sind ein Einlass 41 und ein Auslass 42 für Kühlmittel dargestellt. Die Dichtungsvorrichtung umfasst bei der gezeigten Ausf ührungsform auch eine Schiiessvorrichtung, die wirksam wird, sobald der Umlauf der Helle unter eine im voraus festgelegte Drehzahl fällt, bei der die Dichtungsflüssigkeit 38 nicht mehr die vorgesehene Dichtung zu schaffen vermag. Die Verschl iessvorrichtung enthält ein herkömmliches Dichtungselement, z.B. ein Kohlendichtungselement, und sie besteht im wesentlichen aus einem federnden Mitnehmer 43 ₃ der fest auf der Welle 2 sitzt und an seinem Aussenumfang einen aussermittig gelagerten Dichtungsring 44 trägt, der, so lange wie die Welle 2 still steht, an einem vom Mittelteil des Verlängerungsstückes 37 nach Innen vorspringenden Flansch 45 anliegt. Dieses Anliegen wird dadurch bewirkt₅ dass der Mitnehmer 43, der eine Scheibe sein kann, aus federndem Werkstoff hergestellt ist und eine kegelige oder

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gewölbte Form aufweist, wobei der Mitnehmer 43 eine Art von Tellerfeder darstellt. Die konkave Fläche des Mitnehmers 43 ist dem Flanschen 45 des Verlängerungsstückes 37 zugekehrt und bei stillstehender Welle an diesen angedrückt. Bei Umlauf der Welle 2 entsteht in der Mitnehmerscheibe 43 ein Moment, durch das der Dichtungsring 44 in Richtung von den genannten Flansch 45 weggebogen wird, bis sein Umlaufmittelpunkt achsial mit dem Befestigungspunkt für den Mitnehmer 43 auf der Welle 2 zusammenfällt.

Die Verschlussvorrichtung wird nur dann wirksam, wenn die Umlaufgeschwindigkeit bis zu einem im voraus bestimmten Wert gefallen ist und lässt sich durch Verstellung an die diesem Wert entsprechende Drehzahl anpassen. Das Gewicht des Dichtungsringes 44 und der Durchmesser der Mitnehmerscheibe 43 werden so zueinander angepasst, dass das Moment, das bei erneutem Ingangsetzen des Umlaufs der Welle 2 entsteht, genügend gross wird, um auch die Kraft zu überwinden, mit der der Dichtungsring 44 gegen den Flansch 45 angedrückt gehalten wird. Durch diese Bauart wird die Abnutzung zwischen dem Dichtungsring 44 und dem mit ihm zusammenarbeitenden Dichtungsflansch 45 auf ein Mindestmass verringert.

Der Teil des Inneren des Verlängerungsstückes 37, der sich in der Zeichnungsfigur rechts neben dem Dichtungsflansch 45 befindet, ist mit einer öffnung 46 versehen, die als sog. Dampfnotauslass dient. Sie wird in dem Fall wirksam, wo ein zu hoher Überdruck im Mahlgehäuse 6 bei Ingangsetzen oder Stoppen des Mahlapparates entstehen sollte

Abwandlungen der vorbeschriebenen Vorrichtung sind innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich, wobei insbesondere hervorzuheben ist, dass die Vorrichtung in. keiner Weise an einen Mahlapparat der gezeigten und beschriebenen Art gebunden ist. Die selbstregelnde Dichtungsvorrichtung

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lässt sich somit auch bei anderen Arten einer Durchführung umlaufender Wellen durch ode" in ein unter Überdruck stehendes Gehäuse oder in Zusammenhang mit trennenden Oichtungsvorrichtungen anderer Art anwenden.

- Patentansprüche -

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

!./Vorrichtung bei einem Maschinenelement mit geschlossenem Gehäuse, in dem ein von der Umgebung abweichender Druck, wie überdruck, herrscht und durch das eine umlaufende Welle hindurchläuft, wobei das Innere der Welle von der Umgebung durch einen mit der Welle zusammenarbeitenden, umlaufenden Flüssigkeitsverschluss abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsverschluss eine auf der Welle (2) befestigte und von einem ringförmigen, nach innen offenen, nicht umlaufenden Dichtungsgehäuse (33) umgebene Scheibe (32) umfasst, wobei das Gehäuse (33) eine Flüssigkeit (38) enthält, die beim Umlauf der Welle von der Scheibe mitgenommen und zu einem Flüssigkeitsring geformt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzei chnet, dass die Scheibe (32) zweckmässig auf beiden Seiten mit Mitnehmern (39) für die Flüssigkeit ausgestaltet ist, während das Dichtungsgehäuse (33) glatte Wände hat, die dem Umlauf der Flüssigkeit (38) kleinen Widerstand erbieten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Welle (2) und dem Dichtungsgehäuse (33) oder einer Verlängerung (37) davon ein mechanischer Verschluss (43, 44) vorgesehen ist, der bei normalem Umlauf der Welle unwirksam ist, aber bei Rückgang der Umlaufsgeschwindigkeit der Welle auf einen vorbestimmten Wert oder stehenbleibender Welle selbsttätig zu dichtender Wirkung gebracht wird.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekenn ze ich η at, dass das die Scheibe (32) umgebende Gehäuse (33) für ein Kühlmittel bestimmte Kühlkanäle (40) aufweist,

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4 bei Mahlapparaten, z.B. Zerfaserern, wobei die Welle eine in dem Haschinenelementgehäuse vorgesehene Mahlscheibe trägt, die mit Hilfe des Kolbens eines Servomotors gegenüber einer weiteren, in dem Gehäuse untergebrachten, ortsfesten Mahlscheibe achsial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsgehäuse (33) mit dem Servomotorkolben (12) zusammengekuppelt ist, derart, dass letzteres der Welle (2) bei deren achsialen Verschiebungen mitfolgt, wobei zwischen dem Maschinenelementgehäuse (6) und dem Dichtungsgehäuse (33) diese Verschiebung gestattende Dichtungen (35) vorgesehen sind.

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