DE2901474A1

DE2901474A1 - Selbstkuehlende mechanische dichtung

Info

Publication number: DE2901474A1
Application number: DE19792901474
Authority: DE
Inventors: Lowell E Hershey
Original assignee: Durametallic Corp
Current assignee: Durametallic Corp
Priority date: 1978-01-16
Filing date: 1979-01-16
Publication date: 1979-07-19
Also published as: JPS54112442A; GB2012376A; BE873490A; BR7900158A; AU4340879A; IN150593B; CA1101460A; AU517277B2; NL7900270A; GB2012376B; US4191386A; AR217131A1; MX147382A

Description

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8 MÖNCHEN

MAXIMILUkNSTRASSE

Selbstkühlende mechanische Dichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische "Außen-" Dichtungsanordnung,, die einen wärmeleitfähigen Dichtaufbau umfaßte um den Wärmetransport von der Dichtanordnung weg derart zu erleichtern, daß diese im wesentlichen
selbstkühlend ist.

Mechanische Dichtungen für rotierende Wellen,, wie etwa in oder an der Stopfbüchse einer Fliehkraftpumpe oder

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einer anderen strömungsmittelhandhabenden Vorrichtung sind normalerweise in zwei bekannte Klassen unterteilt, die üblicherweise als "Innen-" und "Außen-" Dichtungen bezeichnet werden, in Abhängigkeit davon, ob sich die Dichtflächen innerhalb oder außerhalb der Stopfbüchse befinden. Typische "Innen-" Dichtungen sind in US-PS 3 765 689, 3 697 088 und 3 665 206 dargestellt, während typische "Außen-" Dichtungen in US-PS 3 155 393 und 3 198 530 dargestellt sind. Bei Vorrichtungen, die Strömungsmittel handhaben, die allgemein für gefährlich angesehen werden, wie etwa infolge ihrer hohen Temperatur, ihres hohen Drucks oder ihrer korrodierenden Eigenschaften, wurden normalerweise Innendichtungen verwendet, da derartige Dichtungen von den Gesichtspunkten der Schmierung, der Fähigkeit, hohen Drücken zu widerstehen, der Fähigkeit, die Dichtungstemperatur während der Handhabung von Strömungsmitteln mit hoher Temperatur und dem Vermögen, den. plötzlichen und unkontrollierten Austritt gefährlichen Strömungsmittels im Fall eines Dichtungsausfalls zu verhindern, für zufriedenstellender angesehen werden. Innen— dichtungen haben allerdings ein Problem, wenn sie Strömungsmittel mit hohen Temperaturen handhaben, wie etwa Wärmeübertragungsströmungsmittel über 149 ⁰C, da derartige Strömungsmittel infolge der Berührung mit Luft oxidieren und härten können. Der Austritt des erhärteten Produkts akkumuliert sich zwischen der Welle und dem rotierenden Dichtungsteil und verursacht bald die Behinderung der axialen Bewegung (allgemein "Hängenbleiben" genannt) , die erforderlich ist, um eine Abnutzung einzuleiten, und die Dichtung versagt durch Leckage.

Außendichtungen sind erstrebenswerter, um die Auswirkungen kohleartiger Ablagerungen an der Luftseite der Dich—

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tungsflächen auf ein Minimum zu reduzieren,, weil die Ablagerung durch die Fliehkraft nach außen geschleudert wird j, während bei einer Innendichtung die Fliehkraft dazu neigt, das ausgetrete Produkt einzufangen«, das aushärtet und die Unbeweglichkeit oder das Hängenbleiben des beweglichen Elements verursacht? somit ist die Notwendigkeit, das Produkt abzukühlen, bei der Innendichtung dringlicher.

Zusätzlich erfordern Außendichtungen normalerweise die Verwendung eines O-Rings am äußeren Ende_# um eine dichtende Zusammenwirkung zwischen dem drehbaren Dicht— ring und der Welle zu erzeugen» Wenn Strömungsmitteltemperaturen 149 ⁰C übersteigen, dann altern herkömmliche Elastomer-O-Ringe rasch, was letztlich zu einer Leckage führtj, die nicht nur einen möglicherweise gefährlichen Zustand erzeugt, sondern auch die unerwünschte AaBerbe— triebnahme der Anlage und die Reparatur der Dichtung erforderlich macht. Dichtungen nach Art der Außendichtungen waren somit normalerweise nur zusammen mit Strömungsmitteln mit verhältnismäßig niedriger Temperatur verwendbar.

Während somit die Anwendbarkeit von Außendichtungen bisher außerordentlich begrenzt war, wurde nichtsdestoweniger erkannt, daß derartige Außendichtungen im Gegensatz zu Innendichtungen vorteilhafte Merkmale aufweisen» Beispielsweise ist die Außendichtung vom Gesichtspunkt des Zugangs für optische Kontrolle, Wartung und Reparatur von Vorteil und neigt wesentlich weniger zu Problemen des Pesthängens, die durch Verkohlungen bildende Strömungsmittel erzeugt werden, wie etwa Wärmeübertragungsströmungsmittel und Kohlenwasserstoffe» Allerdings hatten angesichts

der oben erwähnten Nachteile Au Bendichtungen nur begrenzte Anwendbarkeit.

Dementsprechend sieht diese Erfindung einen verbesserten Aufbau für Außendichtungen vor, der viele der oben erwähnten Nabhteile überwindet und für die Verwendung mit Hochtemperatur-Strömungsmitteln höchst eiwünscht ist, d. h. mit Strömungsmitteln, die eine Temperatur von mehr als 149 ⁰C aufweisen. Im einzelnen sieht diese Erfindung folgendes vor:

1. Einen verbesserten Aufbau einer Außendichtung, der zuverlässig und zufriedenstellend mit Hochtemperatur— Strömungsmitteln verwendet werden kann, während er gleichzeitig im wesentlichen selbstkühlend ist, so daß er nicht die Verwendung komplizierter äußerer Kühlsysteme erfordert.

2. Einen Aufbau für eine Außendichtung, der eine wärmeleitfähige Dichteiinlage verwendet, die die Welle umgebend angeordnet ist und axial zwischen den Dichtungsflächen und der Pumpkammer angeordnet ist, wobei die Dichtein— lage eine hohe radiale Wärmeleitfähigkeit aufweist, jedoch in axialer Richtung eine wärmeisolierte Sperre erzeugt, wobei Wärme in geeigneter Weise radial von der Welle und dem Strömungsmittel aus durch die Dichtein— lage in die Stopfbüchse und von dort an die Umgebung übertragen wird.

3. Einen Aufbau einer Außendichtung, wobei die Dichtein—

lage vorzugsweise mehrere Packungs- bzw. Dichtungsringe verwendet, die axial aufeinanderfolgend längs der Welle angeordnet sind, wobei wärmeisolierende Scheiben zwischen axial nebeneinanderliegenden Dichtungsringen angeordnet sind.

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Andere Ziele werden aus der Lektüre der nachfolgenden. Beschreibung und der Betrachtung der beigefügten Zeichnungen ersichtlich, in denen:

Fig. 1 die Ansicht eines mittigen Teilschnitts eines erfindungsgemäBen Aufbaus einer mechanischen Außendichtung ist und

- Fig. 2 eine Abänderung darstellt.

Eig. 1 stellt eine mechanische Dichtanordnung 10 nach Art einer "Außen-" Dichtung dar, die in Zuordnung zu einer strömungsmittelhandhabenden Vorrichtung 11 angeordnet ist, beispielsweise einer Fliehkraftpumpe, die ein Gehäuse aufweist (eine Wand 12 ist dargestellt), das in seinem Inneren eine Strönrangsmifctelkammer 13 festlegt. Eine um eine Achse A drehbare Welle 14 steht durch eine Wandöffnung 18 nach außen vor. Die Welle 14, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Innenwellenteil 17 gebildet ist, das eine Manschette 16 aufweist, die nicht verdrehbar hieran angebracht ist, weist einen herkömmlichen Läufer oder Pumpenpropeller (nicht gezeigt) auf, der am rechten Ende der Welle unverdrehbar angebracht ist.

Die Wand 12 weist eine manschettenartige Stopfbüchse 19 auf, die ihr in koaxialer Ausrichtung auf die öffnung fest zugeordnet ist. Die Welle 14 ragt durch die Stopfbüchse 19 hindurch nach außen hervor, und die Dichtanord— nung 1O erzeugt eine Dichtwirkung zwischen Welle 14 und Stopfbüchse 19, um das Entweichen von. Strömungsmittel aus der Kammer 13 zu verhindern.

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Die Dichtanordnung 10 umfaßt axial einander zugewandte Stirnringe 21 und 22, die jeweils ringförmige, axial gegenüberliegende Dichtflächen 23 und 24 tragen, die in Anschlageingriff angeordnet sind, um zueinander verdreh— bar in Gleit-Dichteingriff zu stehen. Die Stimringe sind normalerweise aus Wolframkarbidmaterial.

Der Stirnring 21 ist unverdrehbar angeordnet, wie etwa durch einen Preßsitz, im Inneren eines ringförmigen Flansches 26, der einstückig mit einem ringförmigen Einsatz 27 ausgebildet ist und axial von dessen einer Seite fortspringt, wobei der Einsatz fest mit einer ringförmigen Stopfbüchsenbrille 28 verbunden ist. Diese Brille ist am äußeren Ende der Stopfbüchse 19 etwa mittels Schrauben 29 befestigt. Dies hält somit den Stirnring 21 in stationärem Zustand, wobei er konzentrisch die Welle 14 umgibt.

Der andere Stirnring 22 ist in ähnlicher Weise im Inneren eines ringförmigen Flansches 31 befestigt und befindet sich etwa im Preßsitz hierin, wobei dieser Flansch einstückig mit einem Dichtungsring 32 ausgebildet ist and von diesem vorspringt, wobei dieser im wesentlichen konzentrisch zur Welle 14 angeordnet ist. Eine ringförmige Manschette 33 ist axial außerhalb vom Dichtring 32 angeordnet und ist unverdrehbar mit der Welle 14 verbunden und ist beispielsweise hierauf mit einer Keilverbindung aufgezogen. Diese Manschette 33 wird in Axialrichtung etwa durch einen Anschlag gegen eine Schulter 34 gehalten . Die Manschette 33 und der Dichtring 32 sind unverdrehbar miteinander auf herkömmliche Weise verbunden, wie etwa durch Stifte, die an der Manschette 33 befestigt sind und in Achsrichtung in öffnungen hineinragen, die im Dichtring 32 ausgebildet sind, um die axiale Verlagerung des Dichtrings zu ermöglichen. Druckfedern 36 sind zwischen Dichtring 32 und Manschette 33 angeordnet, den Dichtring 32 und seinen Stirnring 22 federnd in

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Eingriff mit dem stationären Stirnring 21 zu drücken«

Die oben beschriebene Dichtungsanordnung führt zur Bildung eines ringförmigen Abteils 37, das innerhalb der Bichtungsbestandteile rund um die Welle 14 festgelegt ist. Das axial äußere Ende des Abteils 37 wird durch einen herkömmlichen Elastomer-Dichtungsring 38 wie etwa einem O-Sing verschlossen, wobei dieser Ring in Dicht— berührung mit der Welle 14, dem Dichtring 32 und der Manschette 33 gelangt.

Die oben beschriebene Dichtungsanordnung 10 ist der" Konstruktion nach konventionell und sowohl Aufbau als auch Wirkungsweise dieser Anordnung sind durchaus bekannt.

GemäB dieser Erfindung ist ein wärmeableitender Packungs— aufbau 41 axial zwischen der Strömungsmittelkammer 13 und der Dichtungsanordnung 10 angeordnet. Dieser Packungs— aufbau 41 ist im Inneren der Stopfbüchse 19 rund um die Welle 14 derart angeordnet, daß er nicht nur in hohem umfang die Strömungsmittelmenge beschränkt, der es gestattet ist, längs der Welle in das Abteil 37 zu strömen, sondern auch in hohem Umfang die Wärmeübertragung vom Strömungsmittel und der Welle in .den umgebenden Umwelt-, bereich 43 erleichtert, bevor diese Wärme die Dichtungsanordnung 1O erreicht. Der Packungsaufbau 41 ist ein in Achsrichtung länglich ausgebildeter, ringförmiger Aufbau und ist fest im Inneren einer ringförmigen zylindrischen Ausnehmung 42 angeordnet, die im Inneren der Stopfbüchse 19 festgelegt ist. Der Packungsaufbau umfaßt mehrere Packungsringe 46, die axial miteinander fluchtend längs der Welle angeordnet sind, wobei hier im dargestellten Äusflihrungsbeispiel fünf derartige Ringe vorliegen, und mit 46-1 bis 46-5 bezeichnet sind. Die Packungsringe 46 sitzen mit ihren äußeren ümfangsflachen dicht im Inneren

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der Stopfbüchse 19, während ihre inneren Umfangsoberflachen einen Durchmesser aufweisen, der geringfügig größer als der der Welle 14 ist, wobei sie einen ringförmigen Spielkanal 49 mit sehr geringer radialer Breite zwischeneinander freilassen. Die Packungsringe 46 sind aus einem Material, das eine verhältnismäßig hohe Wärmeleitzahl mindestens in radialer Richtung aufweist. Diese Eigenschaft wird in erwünschter Weise dadurch erzielt, daß man einen herkömmlichen Metallpackungsring verwendet, wie etwa gepreßte Metallfolie.

Der Packungsaufbau 41 umfaßt auch mehrere Wärmeisolier— ringe 48, die axial zwischen riebeneinanderliegenden Packungsringen 46 angeordnet sind, wobei diese Ringe mit 48-1 bis 48-4 bezeichnet sind und wobei ein weiterer derartiger Ring 48-5 axial zwischen dem letzten Packungsring 46-5 und der Brille 28 angeordnet ist. Diese Isolierringe 48 sind als dünne, beilagscheibenartige Teile ausgebildet, die einen Außen- und Innendurchmesser aufweisen, der im wesentlichen denen der Packungsringe 46 entspricht. Die Isolierringe 48 sind aus einem Material gebildet, das eine niedrige Wärmeleitzahl mindestens in axialer Richtung aufweist, und sie funktionieren somit als Wärmeisolatoren, um die Wärmeübertragung in Achsrichtung zwischen nebeneinanderliegenden Packungsringen wirksam zu verhindern.oder in hohem Umfang bis auf einenLMindestwert zu reduzieren. Teflon ist eines verschiedener geeigneter Materialien für die Isolierringe 48.

Ein weiterer Isolierring 51 ist zwischen den nebeneinanderliegenden Enden der Stopfbüchse 19 und der Brille 28 angeordnet, um die Wärmeübertragung von der Stopfbüchse zur Brille zu verhindern oder auf einen Mindestwert zu verringern. Dieser Ring 51 kann ein getrennter Ring sein,

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wie gezeigt, oder kann ein einstückiger Teil des Rings 48-5 sein.

Um die Kühlung der Dichtung noch weiter zu verbessern, ist diese vorzugsweise mit einem Kühlungs-Ventilator— aufbau 54 versehen. Dieser Aufbau umfaßt ein mit Schaufeln versehenes Lüfterrad 56, das konzentrisch die Manschette 33 umgibt und eine mittige Nabe 57 aufweist, die, etwa durch Schrauben 58.;. an der Manschette befestigt ist. Eine in Achsrichtung längliche, ringförmige ummantelung 59 umgibt konzentrisch die Dichtungsanordnung und das Lüfterrad, um den Luftstrom vom Lüfterrad axial über die Außenoberflächen der Dichtungsbestandteile kanalartig hinwegzuleiten. Diese Ummantelung 59 in Fig. 1 ist mit ihrem äußeren oder linken Ende an der äußeren Kante des Lüfterrades 56 befestigt, so daß die Ummantelung hiermit rotiert. Die Ummantelung 59 erstreckt sich in Achsrichtung zur Stopfbüchse hin, endet jedoch unmittelbar kurz vor dieser, so daß der Luftstrom aus dem Innenraum der Ummantelung entweichen kann und dann längs der Außenoberfläche der Stopfbüchse strömen kann.

Beim bevorzugten Äusführüngsbeispiel der Dichtung 10 sind die Stirnringe 21 und 22 vorzugsweise mit im wesentlichen gleichen Außendurchmessern versehen, wie in Fig. 1 dargestellt ist, so daß somit ein offener oder freier Bereich 61 unmittelbar neben den radial äußeren Kanten der Dichtungsflächen vorgesehen ist. Die Ummantelung umgibt den Bereich 61, um jedes Strömungsmittel einzuschließen, das bis hinter die Dichtungsflächen entweichen kann.

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Fig. 2 stellt einen abgewandelten Lüfteraufbau 54* dar, der im wesentlichen identisch mit dem Lüfteraufbau 54 in Fig. 1 ist, mit der Ausnahme, daß die Ummantelung 59' unverdrehbar mit der Stopfbüchse 19 verbunden ist und sich axial von hieraus erstreckt, um schützend das Lüfterrad 56' zu umgeben. Die Ummantelung 59* weist öffnungen 62 auf, die durch ihre Seitenwand hindurchgehen und nahe der Stopfbüchse ausgebildet sind, um einen Luftstrom durch die Ummantelung und dann nach außen hiervon und von dort längs des Außenumfangs der Stopfbüchse zu ermöglichen.

Betrieb

Das Strömungsmittel im Inneren der Pumpkammer 13 kann in begrenzten Mengen längs der Welle 14 und durch den engen Ringkanal 49 und von dort in das Abteil" 37 strömen. Das unter Druck stehende Strömungsmittel im Inneren des Abteils 37 wirkt gegen den O-Ring 38 und verformt diesen, so daß er- dichtend mit der Manschette 33, dem Dicht ring 32 und der Welle 14 in Eingriff tritt, wobei alle diese Teile als eine Einheit rotieren. Das Strömungsmittel im Inneren des Abteils 37 wird zusätzlich vom Entweichen durch den Gleitdichtungseingriff zwischen den relativ zueinander drehbaren Dichtungsflächen 23 und 24 gehindert. Irgendein Strömungsmittel, das dazu neigt, zwischen den Stirnflächen 23 und 24 auszutreten, kann allerdings, wenn es den Bereich 61 erreicht, von den Dichtungsringen aus in Radialrichtung infolge der Fliehkraft abgegeben werden. Während ein gewisser Anteil dieses Strömungsmittel dazu neigen kann, sich am Außenumfang des stationären Stirnrings 21 anzusammeln und zu verfestigen, unterbricht dies nichtsdestoweniger nicht den ordnungsgemäßen Betrieb der Dichtung, da irgendein Materialaufbau am Außenumfang des Stirnrings 21 in

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einer Richtung von der Dichtungsfläche weg stattfinet, infolge der offenen Ausbildung des Bereichs 61.

Um die Dichtungsanordnung 10 kühlzuhalten, und insbesondere die Stirnringe 21 und 22, muß eine wesentliche Menge der Wärme des Strömungsmittels und der Welle an die Umgebungsluft 43 durch den Packungsaufbau 41 abgeleitet werden. Da die Packungsringe 46 von der Welle nur durch ein enges, ringförmiges Spiel 49 getrennt sind, wird die Wärme des Strömungsmittels und die Wärme, die in Axialrichtung durch die Welle 14 übertragen wird, somit in geeigneter Weise auf die Packungsringe 46 übertragen. Infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit dieser Packungsringe wird die Wärme ohne weiteres zur Stopfbüchse 19 und von dort in die Umgebung 43 übertragen. Diese radiale Wärmeübertragung nach außen durch die Stopfbüchse ist in hohem Umfang durch die axiale Länge des Packungsaufbaus 4¹ erleichtert, der hierbei einen großen Oberflächenbereich ergibt, der die Welle umgibt.

Um sicherzustellen, daß die Wärme, die auf die Packungs— ringe übertragen ist, nicht in Axialrichtung längs deren in die Nachbarschaft der Dichtungsanordnung übertragen wird, wirken die Wärmeisolatoren 48 wirksam als Wärmeübertragungssperren in axialer Richtung. Die Wärme, die in die Packungsringe eingeleitet ist, wird somit daran gehindert, in Achsrichtung zu schließen, und muß deshalb in Radialrichtung in die Stopfbüchse übertragen werden. Der Isolierkörper 51 hindert auch die Wärme daran, in Achsrichtung zur Dichtung übertragen zu werden, um sicherzustellen, das die Wärme der Stopfbüchse im wesentlichen alleine in Radialrichtung übertragen und somit an die Umgebungsluft übertragen wird.

Die Kühlung wird ferner durch den Lüfteraufbau 54 oder 54' unterstützt, der einen Luftstrom axial längs des Außenumfangs der Dichtung und dann längs des Außen-

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umfangs der Stopfbüchse lenkt, wodurch die Wirksamkeit der Wärmeübertragung durch die Packung 41 und die Stopfbüchse 19 in die Luft 43 erhöht wird.

Wenn die Dichtung 10 einen Ausfall erleiden sollte, wie etwa infolge der Alterung des O-Rings 38, dann wird der plötzliche Austritt großer Mengen von Strömungsmittel wirksam durch den Packungsaufbau 41 und durch den Umstand verhindert, daß er die Welle 14 dicht umgibt. Der Packungsaufbau 41 wirkt infolge sowohl der axialen Länge als auch der engen radialen Breite des Spielkanals 49 als strömungsbegrenzende Dichtung, um die Abgabe von Strömungsmittel aus der Pumpkammer streng zu begrenzen und somit einen gefährlichen Dichtungsausfall zu verhindern.

Die Außendichtungsanordnung 1O dieser Erfindung kann mit einer Vorrichtung 11 verwendet werden, die ein Strömungsmittel mit einer wesentlich höheren Temperatur handhabt, als dies bisher möglich war. Beispielsweise kann diese Dichtungsanordnung erfolgreich mit Strömungsmitteln verwendet werden, die Temperaturen in der Größenordnung von 260 bis 316 ⁰C aufweist, also Temperaturen, die bisher die Langzeitverwendung von Außendichtungen verhindert hätten. Wenn das Strömungsmittel mit hoher Temperatur aus der Kammer 13 entweicht und in Achsrichtung durch den Kanal 49 strömt, dann wird eine wesentliche Wärmemenge radial durch die Packung 41 an die Umgebung abgegeben und wird somit daran gehindert, auf die Dichtungsanordnung 10 übertragen zu werden. Somit befindet sich das Strömungsmittel, das die Dichtungsabteilung 37 und den Teil der Welle 14 erreicht, der in unmittelbarer Nachbarschaft zur Dichtungsordnung 10 angeordnet ist, bei einer viel tieferen Temperatur, etwa in der Größenordnung von 149 bis 205 ⁰C. Die Außendichtungsanordnung kann somit erfolgreich lange Zeifc-

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räume betrieben werden, ohne daß sie einer Alterung bzw. Schädigung infolge des Betriebs bei übermäßigen Temperaturen unterworfen wird. Dieser Packungsaufbau verringert auch in hohem Umfang die Wärmeübertragung axial zur Welle, so daß die Wellenlager 63 bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur gehalten werden können.

Um die positiven Auswirkungen darzustellen, die sich aus der wärmewirksamen Packung 41 und dem Lüfter 54 ergeben, wird nun Bezug auf experimentelle Vergleichsversuche genommen, die an einer Außendichtungsanordnung der in Fig. 1 dargestellten Art vorgenommen wurden. Während dieser Versuche wurde die Temperatur des Strömungsmittels oder des Produkts an der Stelle A¹ im Inneren der Pumpkammer und dem Punkt B neben der Stopfbüchsenbrille gemessen. Während aller Versuche betrug die Produkttemperatur am Punkt A¹ 273,5 ⁰C. Im ersten Versuch war die Dichtanordnung weder mit der Packung 41 noch dem Lüfter 54 versehen, unädie Produkttemperatur an der Stelle B betrug 261,3 ⁰C, so daß somit zwischen den Punkten. A* und B nur ein Temperaturabfall von 12,2 ° vorlag. In einem zweiten Versuch war die Dichtungsanordnung lediglich mit der wärmeleitfähigen Packung 41 versehen, und die Temperatur an der Stelle B betrug 214,1 °, so daß somit ein Temperaturabfall von 59,4 ° zwischen den Punkten A* und B vorlag. In einem dritten Versuch war die Außendichtungsanordnung mit sowohl der wärmeleitfähigen Packung 41 als auch dem Lüfter 54 versehen, und die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen eine Produkttemperatur am Punkt B von 183 ⁰C an, so daß der Temperatur abfall zwischen den Punkten A und B somit 90,5 ° beträgt.

Diese Versuche zeigen an, daß der Temperaturabfall zwi-

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sehen dem Produkt und der Stopfbüchsenbrxlle in hohem Umfang erhöht werden kann, wenn man die vorliegende Erfindung verwendet. Da die Dichtungsflächen 23, 24 und die O-Ringdichtung 38 noch weiter von der Wärmequelle entfernt angeordnet sind, wird die Temperatur des Produkts an diesen Elementen wesentlich niedriger sein als die Temperatur an der Stopfbüchsenbrxlle (Punkt B). Da herkömmliche, billige O-Ringe aus einem Fluorelastomer Temperaturen bis zu 190,2 ⁰C über lange Zeiträume hinweg ohne wesentliche Verschlechterung standhalten können, gestattet die vorliegende Erfindung somit eine Außendichtung, die einen herkömmlichen 0—Ring aus Fluorelastomer während der Handhabung von Hochtemperaturströmungsmitteln verwendet.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

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P. H. JAKOB

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BMXIMIUANSTRASSE

16ο Jan«. 1979 P 13 4-65

Durametallic Corporation

Factory Street, Ealamazoo, Michigan, TJSA.

Patentansprüche

Dichtungsanordnung zum Erzeugen einer Abdichtung zwischen einer Wand einer Strömungsmlfcfcelbandhabungs— vorrichtung und einer drehbaren Welle, die aus der Wand nach außen durch eine öffnung hierin herausragt , wobei die Wand eine in Achsrichtung länglich ausgebildete, manschettenartige Stopfbuchse aufweist, die rund um die Welle fest hieran angeordnet ist, sowie eine mechanische Dichtungsanordnung, die nahe dem freien Ende der Stopfbüchse und rund um die Welle angeordnet ist, um eine Dichtung zwischen diesen Teilen zu erzeugen, wobei die mechanische Dichtungsanordnung eine erste und eine zweite Dichtungsringeinrichtung umfaßt, die axial einander zugewandt angeordnet sind_# eine erste Montageeinrichtung zur unverdrehbaren Ver-

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TELEFON (OSO) 3338βϋ TELEX OB-QSSSO TELEGRAMME MONAPAT TeLEKOPIERER

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bindung der ersten Dichtungsringeinrichtung bezüglich der Stopfbüchse, eine zweite Montageeinrichtung zur unverdrehbaren Verbindung der zweiten Dichtungsringeinrichtung bezüglich der Welle, wobei die erste bzw. zweite Dich— tungsringeinrichtung eine erste und zweite, axial ausgerichtete, ringförmige Dichtungsfläche aufweisen, die hieran ausgebildet und die miteinander in gegenseitigem Gleit-Dichteingriff angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmeableitungseinrichtung (41) im Inneren der Stopfbüchse (19) angeordnet ist, um wesentliche Mengen der Wärme aus dem Strömungsmittel und der Welle (14) abzuziehen und die Wärme radial nach außen in die Stopfbüchse und von dort an die Umgebung abzugeben _r wobei die Wärmeableitungseinrichtung (41) als ein sich in Achsrichtung erstreckender, länglicher,man— schettenartiger Aufbau stationär im Inneren der Stopfbüchse (19) die Welle (14) dicht umgebend angebracht ist und eine verhältnismäßig hohe Wärmeleitzahl in radialer Richtung aufweist, um die Wärmeübertragung in Radialrichtung nach außen in die Stopfbüchse zu erleichtern, während er eine niedrige Wärmeleitzahl in axialer Richtung aufweist, um die Wärmeübertragung in Achsrichtung längs dem Aufbau und zur mechanischen. Dichtungsanordnung (10) hin zu verhindern.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (41) eine erste Ringeinrichtung (46) umfaßt, die die hohe Wärmeleitzahl in radialer Rich tung aufweist, und eine zweite Ringeinrichtung (48), die die niedere Wärmeleitzahl in axialer Richtung aufweist, wobei die zweite Ringeinrichtung (48) axial zwischen der ersten Ringeinrichtung (46) und der mechanischen Dichtungsanordnung (10) angeordnet ist.

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3» Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2„ dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau (41) mehrere, axial aneinandergereihte Packungsringe (46) umfaßt,, die im Inneren der Stopfbüchse (19) rund um die Welle (14) angeordnet sind und aus einem Material gebildet s±nd„ das eine höhe Wärmeleitzahl aufxtfeist, und daß der Aufbau (41) ferner mehrere Wärmeisolierringe (48) umfaßt, die axial mit den Packungsringen (46) aneinandergereiht sind sowie in Axialabstand und axial ,zwischen nebeneinanderliegenden Packungsringen (461 angeordnet sind, um die Wärmeübertragung in Achsrichtung zwischen nebeneinanderliegenden Packungsringen zu verhindern»

4» Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,, daß die Packungsringe (46) aus Metall gebildet sind_ff und daß die Isolierringe (48) dünne Scheiben bzw» Beilagen umfassen, die aus nicht-metallischem Material gebildet sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche^ dadurch gekennzeichnet, daß eine drehbare Lliftereinrichtung (54j 54') der Dichtungsanordnung {10! zugeordnet ist, um einen Luftstrom zu verursachen,, der im wesentlichen axial längs der Außenfläche der Dichtungsanordnung (10) und dann längs der Außenfläche der Stopfbüchse (19) strömt, um die Wärmeabfuhr hiervon zu unterstützen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,,

daß die Luftereinrichtung ein mit Schaufeln versehenes Lüfterrad (56; 56°) umfaßt, das rund um die Welle 114)

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angebracht und bezüglich der zweiten Montageeinrichtung (33) zur Drehung hiermit in fester Verbindung steht, wobei das Lüfterrad einen Luftstrom veranlaßt, sich in Längsrichtung des Außenumfangs der Dichtungsanordnung (10) und von dort längs des Außenumfangs der Stopfbüchse (19) zu bewegen, sowie einen ringförmigen Schützmantel (59; 59'), der rund um das Lüfterrad angeordnet ist und sich in Achsrichtung zur Stopfbüchse hin erstreckt, um einen Kanal für den Luftstrom längs der Dichtungsanordnung zur Stopfbüchse hin zu bilden.

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