DE588183C - Dichtung fuer umlaufende Wellen, die in Abhaengigkeit von Betriebszustaenden nach dem Drehbeginn der Welle wirksam wird - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al
13. NOVEMBER 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47 f GRUPPE 2290

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Oktober 1931 ab

Wellen werden im allgemeinen unter Benutzung von Stopfbuchsen abgedichtet, indem das Dichtungsmaterial um die Welle gelegt und durch eine Buchse festgepreßt wird. Diese Einrichtung hat den Nachteil, daß ein erheblicher Leistungsaufwand beim Anlauf einer Maschine erforderlich ist, weil ein Teil der Anlaufleistung zur Überwindung der im Ruhezustand besonders hohen Reibung des fest auf die Welle gepreßten Dichtungsmaterials verbraucht wird. Zur Abhilfe sind in Abhängigkeit vom Druckunterschied gesteuerte Stopfbuchsendichtungen vorgeschlagen worden. Diese erleichtern zwar den Anlauf der Maschine, sie haben aber den Nachteil, daß sie während des Betriebes nicht zuverlässig abdichten.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß eine in Ab-

zo hängigkeit von Betriebszuständen, z. B. vom Betriebsdruck, der Drehzahl nach dem Drehbeginn der Welle wirksam werdende Dichtung für umlaufende Wellen, insbesondere für Lüfter, dadurch geschaffen wird, daß um die Welle radial bewegliche, axial abdichtende Körper angeordnet sind, die bei Drehung der Welle mitgenommen und durch die Zentrifugalkraft oder durch eine zusätzliche besondere Kraft einzeln oder zusammen radial nach außen bewegt werden. Die axiale Abdichtung der Körper kann durch gegenseitiges Überlappen in den axialen Trennfugen erzielt werden, so daß die beim Nachaußenfliegen der Dichtungskörper zwischen ihnen entstehenden Lücken abgeschlossen werden. Sollte bei langsamem Anlauf der Welle die Fliehkraft zu Beginn nicht ausreichen, um die Dichtungskörper genügend stark an die stillstehende Wandung zu pressen und dadurch 'eine ausreichende Dichtung herbeizuführen, so kann der erforderliche Anpressungsdruck durch eine zusätzliche Kraft erreicht werden. Die zusätzliche Kraft kann z. B. auf elektromagnetischem Wege dadurch ausgeübt werden, daß die Dichtungskörper aus magnetischem Material bestehen und in dem Kraftfluß von Elektromagneten liegen, die in Abhängigkeit von dem Einschalten des die Welle antreibenden Motors erregt werden. Das Einschalten der Magnetwicklungen kann in Abhängigkeit von dem Anwachsen des Anlaufstromes des Motors oder auch in Abhängigkeit von der Schaltwalzenstellung für diesen Motor geschehen.

Bei Anwendung der Erfindung auf Lüfter kann die zusätzliche Kraft aber auch durch den vom Lüfter erzeugten höheren Druck ausgeübt werden, was in einfacher und an sich für S topf büchsen dichtungen bekannter Weise dadurch geschehen kann, daß die Welle

*} Von dem .Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Kurt Byser in Berlin.

eine Bohrung hat, die den Raum zwischen der Welle und den Dichtungskörpern mit der Seite höheren Druckes verbindet, In diesem Fall kann in der Wand wenigstens eine Kontaktmembran angeordnet sein, die das Ausschwingen der Dichtungskörper in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen den durch die Wand getrennten Räumen steuert. Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung to sind in den Fig. ι bis 5 schematisch dargestellt, von denen die Fig. 1 bis 3 die mechanisch^ auf der Zentrifugalkraft beruhende Lösung und die Fig. 4 und 5 eine pneumatische und eine elektrische Lösung der Auf-" gäbe zeigen.

In der Fig. 1 ist die Welle mit 1 bezeichnet, die durch die Wand 2 tritt. Die beiderseits der Wand 2 liegenden Räume 3 und 4 sollen nur während des Laufens der Welle voneinander abgedichtet sein. Zu diesem Zweck hat die Welle 1 eine Dichtungseinrichtung, die im wesentlichen aus zwei Bunden 5 und 6 mit dazwischenliegenden Dichtungskörpern 7 besteht. Die Dichtungskörper haben Langlochbohrungen 8 (vgl. Fig. 2), durch die Bolzen 9 hindurchführen. Diese Bolzen dienen zur Mitnahme der Dichtungskörper bei der Drehung der Welle.

Die Fig. 3 zeigt, daß sich die Dichtungskörper bei 12 einander überlappen. Steht die Welle still, so werden bei einer waagerechten Welle die Dichtungskörper unter ihr auf der Wand, diejenigen über ihr auf der Welle 1 liegen. Sobald die Welle sich zu drehen beginnt, fliegen die Dichtungskörper unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft nach außen und legen sich allerseits gegen die Wand 2, so daß der im Ruhezustand offene Durchtritt 10 geschlossen ist.

Die Erfindung kann beispielsweise bei Wellen benutzt werden, die durch eine Wand geführt sind und auf der einen Seite einen Lüfter tragen, der auf dieser Seite der Wand einen Druckunterschied gegenüber der anderen Wandseite erzeugt, wobei während des Stillstandes zu beiden Seiten der Wand aber gleiche Drücke herrschen. Sobald sich die Welle zu drehen beginnt, werden die einzelnen Dichtungsteile nach außen getrieben.

Damit nicht durch die hierbei entstehende Spalte 11 zwischen den einzelnen Dichtungsteilen eine Undichtigkeit entsteht, überlappen sich je zwei Dichtungsteile an den Stellen 12.

In der Fig. 4 ist die elektrische Lösung der Aufgabe dargestellt. Die Welle 1 ist von Dichtungskörpern 7 umgeben. Die Wandung 13 besteht aus nichtmagnetischem Material. Sie trägt Magnetpole 14 bis 17, auf denen Erregerwicklungen 18 bis 21 angeordnet sind, die von dem Netz 22 unter Zwischenschaltung eines Kontaktes 23 an der Steuervorrichtung 27 gespeist werden, die z. B. eine Schaltwalze sein kann, wenn zum Antrieb für die Welle ein Elektromotor dient. Der Hilfskontakt 23 ist nicht an der ersten, sondern erst an einer der weiteren Anlaßstufen der Walze angeordnet, so daß der Motor sicher angelaufen ist, ehe der Stromkreis für die Erregung der Magnete geschlossen wird. Sobald die Magnete erregt sind, werden die Kraftlinien sich über die Dichtungskörper 7 zu schließen versuchen, und dabei werden die Dichtungskörper gegen die Wandung 13, die aus nichtmagnetischem Material besteht und daher keine Kraftlinien absorbiert, gepreßt. Man kann die Einrichtung so ausführen, daß auch der Erregerstrom für die Magnete mit dem Weiterdrehen der Schaltwalze wächst und infolgedessen die' Dichtungskörper 7 mit zunehmender Drehzahl der Welle 1 und dabei zunehmendem Druckunterschied mehr und mehr an die Wandung 13 angepreßt werden. Man kann auch den Erregerstrom für die Magnete nicht über Kontakte an der Schaltwalze führen, sondern durch einen Stromwächter steuern lassen, der in Abhängigkeit von der Zunahme des Ankerstromes des die Welle ι antreibenden Motors arbeitet. Auch kann man den Erregerstrom der Magnete und damit den Anpressungsdruck der Dichtungsteile 7 durch eine Kontaktmembran in der Wand 13 (vgl. Fig. 6), also in Abhängigkeit von dem Druckunterschied zwischen den beiden durch die Wand getrennten Räumen, steuern. Man kann auch auf andere Weise den auf beiden Seiten der Trennwand herrschenden Druckunterschied zur Herbeiführung der Abdichtung der Welle gegen die Wand benutzen. Z. B. kann die Welle eine Bohrung 24 (vgl. Fig. 4, 5) erhalten, die mit dem Raum in Verbindung steht, in dem der höhere Druck während des Betriebes vorhanden ist. Die Welle hat eine Eindrehung 25, die durch eine Bohrung 26 mit der Längsbohrung 24 in Verbindung steht. Sobald der höhere Druck entsteht, wird er sich durch die Bohrungen bis unter die radial beweglichen Dichtungsteile 7 fortpflanzen, diese nach außen treiben und dadurch die beiden Räume gegeneinander abdichten.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Welle an ihrer Durchgangsstelle nicht geschmiert zu werden braucht. Man kann nämlich die Länge der Langlöcher 8 der Dichtungsteile 7 und die Länge der Teile 7 selbst so bemessen und so genau herstellen, daß bei der Drehung der Welle jeder unnötige Druck der Dichtungsteile auf die Wandung vermieden wird.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß sich die Welle frei durchbiegen kann und trotz-

dem keine Klemmungen an der Durchgangsstelle auftreten, weil die beweglichen Dichtungsteile ausweichen, aber trotzdem den Abschluß einwandfrei herstellen können. Bei Durchführungen mit Stopfbuchsendichtung klemmt sich die Welle infolge Durchbiegens stets, so daß sie an dieser Stelle beim Laufen warm wird.

Obwohl sich die Erfindung besonders für

ίο lotrechte Wellen eignet, so ist sie nicht an die·- gezeichneten Beispiele gebunden. Sie kann auch bei Wellen mit anders gerichteten Achsen mit Vorteil benutzt werden. Auch können die Dichtungskörper, abweichend von dem gezeichneten Beispiel, nicht von innen nach außen, sondern z. B. radial von außen nach innen durch eine besondere Kraft bewegt werden und dadurch die Dichtung an der Welle herbeiführen.

Es sei noch bemerkt, daß beim Drehbeginn der Welle wirksam werdende Dichtungen schon bei Turbinen bekanntgeworden sind, bei denen die Schaufeln radial beweglich sind und während der Drehung des Schaufelkörpers nach außen durch die Zentrifugalkraft getrieben werden. Diese Anordnung gestattet aber nur die Abdichtung der einzelnen Räume zwischen den Schaufeln in Richtung des Umfanges, aber nicht, wie bei der Erfindung, in Richtung der Achse. Die Erfindung löst also eine andere Aufgabe.

Auch sind bei Pumpen zur Abdichtung der Kolben in den Zylindern Dichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen eine Manschette durch radial bewegliche Dichtungskörper mit Hilfe einer diese Dichtungskörper radial nach außen treibenden Feder gegen die Zylinderwand gedrückt wird, um eine gewisse Vorspannung für das Anliegen der Manschette zu erhalten. Bei dieser Dichtung wird aber keine Fliehkraft zur Erzeugung des Anpressungsdruckes benutzt, weil der Kolben kein sich drehender, sondern nur ein hin und her gehender Körper ist. Auch hier liegen die Probleme der Erfindung nicht vor.

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   i. Dichtung für umlaufende Wellen, die in Abhängigkeit von Betriebszustän-■den,. z. B. vom Betriebsdruck, der Drehzahl nach dem Drehbeginn der Welle wirksam wird, insbesondere für Lüfter, dadurch gekennzeichnet, daß um die Welle (1) radial bewegliche, axial abdichtende Körper (7) angeordnet sind, die bei Drehung der Welle mitgenommen und durch die Zentrifugalkraft oder eine zusätzliche besondere Kraft einzeln oder zusammen radial nach außen bewegt werden.
2. 2. Wellendichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Abdichtung der Körper (7) durch gegenseitiges Überlappen in den axialen Trennfugen erzielt ist.
3. 3. Wellendichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Kraft auf elektromagnetischem Wege ausgeübt wird.
4. 4. Wellendichtung nach demAnspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungskörper (7) aus magnetischem Material bestehen und in dem Kraftfiuß von Elektromagneten (14 bis 17) liegen.
5. 5. Wellendichtung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (14 bis 17) in Abhängigkeit von dem Einschalten des die Welle antreibenden Motors erregt werden.
6. 6. Wellendichtung nachdem Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung auf Lüfter die zusätzliche Kraft durch den vom Lüfter erzeugten höheren Druck ausgeübt wird.
7. 7. Wellendichtung nach dem Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle in an sich bekannter Weise eine Bohrung (24) hat, die den Raum zwischen der Welle und den Dichtungskörpern mit der Seite höheren Druckes verbindet.
8. 8. Wellendichtung nach den Ansprüchen 3, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (13) wenigstens eine Kontaktmembran angeordnet ist, die das Ausschwingen der Dichtungskörper in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen den durch die Wand getrennten Räumen steuert.
9. 9. Wellendichtung nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Langlöcher (8) in den Dichtungskörpern (7) und die radiale Höhe der Dichtungskörper (7) so bemessen sind, daß bei der Drehung der Welle jeder unnötige Druck der Dichtungskörper auf die Wandung vermieden ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen