DE620375C

DE620375C - Stopfbuechse mit Ventilsitzdichtung, deren dichtende Flaechen im Drehzustand voneinander getrennt sind, wobei die Dichtung durch den Film einer Fluessigkeit erfolgt

Info

Publication number: DE620375C
Application number: DES90396D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1928-03-27
Filing date: 1929-03-10
Publication date: 1935-10-19
Also published as: US1840127A; GB308722A

Description

DEUTSCHES REICH

Bur. - -C-. L._:göndom
2 5 NOV 1935

. AUSGEGEBEN AM 19. OKTOBER 1935

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

M 620375 KLASSE 47 f GRUPPE

S 90396 Xlil47f Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 26. September 1935

Siemens-Schuckertwerke Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt

Stopfbüchse mit Ventilsitzdichtung, deren dichtende Flächen im Drehzustand voneinander getrennt sind, wobei die Dichtung durch den Film einer Flüssigkeit erfolgt

Patentiert im Deutschen Reiche vom 10. März 1929 ab

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 27. März 1928

ist in Anspruch genommen.

Bei geschlossenen, fremdgekühlten Maschinen, insbesondere bei Fremdkühlung durch ein- entzündbares Gas, wie z. B. Wasserstoff, ist eine zuverlässige "Abdichtung des Maschinengehäuses von großer Wichtigkeit. Die größten Schwierigkeiten bietet hierbei die Abdichtung an der Stelle, an der umlaufende Teile, etwa die Maschinenwelle, durch das Gehäuse hindurchgeführt sind. Der

to Gegenstand der Erfindung ist eine besonders zuverlässige Ausbildung für eine derartige Abdichtung, und zwar benutzt diese eine Stopfbüchse mit Ventilsitzdichtung, deren dichtende Flächen im Drehzustand voneinander getrennt sind, wobei die Dichtung durch den Film einer Flüssigkeit erfolgt, . die zwischen die dichtenden Flächen gelangt, derart, daß die dichtenden. Flächen durch den Druck der Flüssigkeit auseinandergehalten werden. Auf diese Weise ist einerseits beim Stillstand der Maschine' eine zuverlässige Dichtung an den zweckmäßig eingeschliffenen .Sitzflächen des Ventils erreicht, im Drehzustande tritt an Stelle dieser Dichtung die bekannte Abdichtung durch einen Flüssigkeitsfilm, durch den hierbei die Sitzflächen des Ventils getrennt und dadurch vor Abnutzung geschützt werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In Abb. r ist die Maschinenwelle 2, die das Maschinengehäuse 3 durchsetzt, in einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Lager gelagert. Die Dichtungseinrichtung (Stopfbüchse) 1 liegt hierbei zwischen Gehäuse und Lager. Das abdichtende Ventil besteht aus einem Bund-5, der auf der Welle 2 angeordnet ist -und gegebenenfalls mit dieser aus einem Stück' sein kann, und einem Ring 6, der durch einen Balgen 7 zu einer abgedichteten Kammer ergänzt und durch Federn 10 gegen "den Bunds gedrückt wird. Die Berührungsflächen zwischen den Teilen 5 und 6 sind hierbei vorteilhaft nach Art eines Ventiles eingeschliffen, so daß eine völlig zuverlässige Dichtung vorliegt. Im Drehzustand der Maschine wird aus einem Öldruckbehälter 11, der etwa durch eine von der Maschine angetriebene Ölpumpe 13 gefüllt und unter Druck gesetzt wird, Öl durch den Hahn 12 und einen Kanal 9 in das Innere der durch den Ring 6 und den Balgen 7 gebildeten Kammer geführt. Durch den Öldruck wird die Kraft der Federn 10 überwunden, so daß der Ring 6 etwa die gestrichelt eingezeichnete Stellung einnimmt. An Stelle der Dichtung durch das Ventil tritt

nunmehr die Dichtung durch den Ölfilm, der sich durch den möglichst klein gehaltenen Spalt zwischen der Welle 2 und dem Ring 6 hindurchdrängt. Infolge der Drehung der Maschine wird hierbei der Ölring, der sich zwischen dem Ring 6 und dem Bund 5 bildet, gleichfalls mitgenommen und in Umdrehung gehalten, so daß die Gefahr besteht, daß er infolge der Wirkung der zentrifugalen Kraft nach außen geworfen wird und hierdurch von der Welle abgerissen wird. Es könnte also auf diese Weise vorkommen, daß zwischen der Welle und dem Ring keine Dichtflüssigkeit mehr steht, wodurch die Dichtung in Frage gestellt würde. Um diese Gefahr sicher zu vermeiden, ist auf der anderen Seite des Bundes 5 ein Zwischenraum geschaffen und die Mündung des Kanales 9 unmittelbar an der Welle angeordnet, so daß sich auch auf der anderen Seite des Bundes 5 ein gleichartiger Ölring bildet, der gleichfalls durch die zentrifugale Kraft nach außen gedrückt wird. Hierbei halten sich die beiden ölringe zu den beiden Seiten des Bundes das Gleichgewicht, so daß ein Abdrängen des Öles von der Welle ausgeschlossen ist. Bei dieser Anordnung ist die Richtung, in der das Öl durch die Dichtung kriecht, der Richtung, in der ein Gasaustritt erfolgen könnte, entgegengesetzt, wodurch sich eine besonders gute Dichtwirkung ergibt. Der Ölfilm, der möglichst dünn gehalten ist, wird an den Spritzringen 17 abgeschleudert, wobei weiter durch eine Manschettendichtung 18 das Eindringen

der letzten Ölspuren verhindert wird. Das abgeschleuderte Öl wird durch ein Abflußrohr zu einem U-Rohr 15 geführt, das als Flüssigkeitsverschluß den Druckunterschied, der zwischen dem Maschineninnern und der Außenluft besteht, überwindet. Hierbei wird das Gas. etwa Wasserstoff, von dem Öl abgeschieden.

Bei dem in Abb. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Ventil, das bei.Stillstand abdichtet, durch Ringe 24 gebildet, die in Abb. 4 und 5 herausgezeichnet sind. Diese bestehen aus mehreren Sektoren, die sich übergreifen und an diesen Stellen genau ineinanderpassend miteinander yerfalzt sind.

Diese Ringteile werden durch federnde Ringe 25 konzentrisch gegen die Welle gedruckt. ■ Die Anwendung derartiger Ventilringe hat den großen Vorteil, daß gerade im Drehzustand, wenn die dichtenden Flächen durch den Flüssigkeitsdruck.abgehoben werden, eine Unterstützung dieses Abhebcns durch die Fliehkraft wirkung eintritt, sowie daß hierdurch eine Unterteilung des Ventilsitzes möglich ist. durch den die Wärmeempnndlichkcit

der Dichtung stark vermindert wird, so daß die Dichtflächen nahezu unabhängig von der Temperatur satt und dichtend auf der Welle 2 aufliegen. Diese Innenflächen sind in der vorliegenden-Ausführungsform mit Rillen 19 versehen,- wodurch einerseits die Reibungsfläche verringert, die 'Dichtwirkung andererseits durch eine Art Labyrinthwirkung erhöht wird. Auf diese Weise ergibt sich bei Maschinenstillstand an den dicht anliegenden Flächen, zwischen denen überall eine dünne Flüssigkeitshaut liegt, eine vorzügliche Abdichtung. Im Drehzustand der Maschine \vird das Ventil durch die Keilwirkung des Ölfilmes, der sich an der Welle bildet, abgehoben, so daß an die Stelle der Ventildichtung die Dichtung durch den Flüssigkeitsfilm tritt. Um die Keilwirkung besser zur Wirkung, kommen zu lassen, sind die Enden der Teile des Ringes 24 an den mit 32 bezeichneten Stellen etwas abgeschrägt, so daß das von der Welle mitgenommene Öl an diesen Stellen unter die Ringe gepreßt wird.

Um ein Zerschäumen des Öls zu verhindern, wird in einen zwischen Dichtungsscheiben 18 gebildeten Raum durch einen Ventilator 37 über Rohre 38 Gas eingcblasen, das in entgegengesetzter Richtung die Welle entlang streicht und die Flüssigkeitsteilchen- bzw. Dämpfe, die von den Spritzringen 17 abgeschleudert werden, aufnimmt. Diese .Mischung tritt dann durch ein Rohr 40 in einen Abscheider 41, in dem Flüssigkeit und Gas voneinander getrennt werden. Das Gas wird dann durch Rohre 43 wieder von dem Ventilator abgesaugt. Außerdem ist, um nur mögliehst geringe Flüssigkeitsmengen mit dem Gas in Berührung kommen zu lassen, neben den Dichtungsringen 24 noch ein Ringkanal 33 vorgesehen, indem der größte Teil des durchtretenden Öles gesammelt und durch ein Rohr 34 über ein U-Rohr 35, in dem wieder die Abscheidung mitgeführter Gasmengen erfolgt, abgeführt wird. Ebenso wird die von den Spritzringen 17 abgeschleuderte Flüssigkeitsmenge durch ein Rohr 36 und das obenerwähnte U-Rohr 15 in den Flüssigkeitsumlauf zurückgebracht.

In Abb. 3 ist endlich eine Anordnung gezeichnet, bei der weiter den sich widersprechenden Bedingungen Rechnung getragen ist. daß nämlich einerseits mit Rücksicht auf möglichst gute Dichtung die durchsickernde Flüssigkeitsmenge möglichst klein gehalten werden muß, anderseits aber mit Rücksicht auf die Kühlung ein Umlauf großer Flüssigkeitsmengen erwünscht ist. Hierzu ist das Stopfbüchsengehäuse, das mit dem Maschinengehäuse aus einem Teil besteht, durch einen Ringkanal 46 mit großem Querschnitt " durchsetzt, durch den verhältnismäßig große Mengen der Flüssigkeit getrieben werden. Dieser Kanal steht durch feine Öffnungen 53

mit dem Spalt zwischen der Dichtung und der Welle in Verbindung, so daß in diesen Spalt nur ganz kleine Ölmengen kommen, während durch den ausgiebigen ölumlauf im Ring-S kanal 46 eine kräftige ■ Kühlung bewirkt wird. Das öl, das durch die Öffnung 53 hindurchtritt, tritt nach beiden Seiten unter die Ringe 24 und wird dann durch die Spritzringe 17 abgeschleudert. Hierbei sammelt es sich in den Hohlräumen 57 und 58 bzw. 66 und wird nach Abscheidung der mitgeführten Luft- bzw. Gasmengen wieder dem Ölumlauf zugeführt. Zu beiden Seiten ist noch eine Manschettendichtung, etwa durch Filzscheiben vorgesehen, durch die die Zuverlässigkeit der Abdichtung weiter erhöht wird.

Claims

Patentansprüche:

ao i. Stopfbüchse für durch ein Gehäuse

durchgeführte umlaufende Teile mit Ventilsitzdichtung, deren dichtende Flächen im Drehzustand voneinander getrennt sind, wobei die Dichtung durch den Film einer Flüssigkeit erfolgt, die zwischen die • dichtenden Flächen gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß die dichtenden Flächen im Drehzustand durch den Druck der Dichtflüssigkeit auseinandergehalten werden.
2. Stopfbüchse nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Ringen als Ventil, die aus einzelnen ineinandergreifenden, genau eingeschliffenen Sektoren gebildet sind und die durch eine Schlauchfeder konzentrisch gegen die Welle gedrückt werden, die Innenfläche der Ringe an dem Ende der Sektoren keilförmig abgeschrägt ist.
3. Stopfbüchse nach Anspruch 1 und 2, 40, zur Dichtung von mit explosiven Gasen gefüllten Gehäusen, insbesondere von wasserstoffgekühlten elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschleudern der durch die Dichtung gepreßten Flüssigkeitsteilchen Spritzringe angeordnet sind und daß die Flüssigkeits·* menge durch Abflußrohre über als Gasabscheider wirkende U'Rohr^ in den Flüssigkeitsumlauf zurückgeführt wird.
4. Stopfbüchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, um ein Zerschäumen der von den Spritzringen abgeschleuderten Flüssigkeit zu verhüten, das Gas in der Flüssigkeitsbewegung entgegengesetzter Richtung zu einem Abscheider getrieben wird.
5. Stopfbüchse nach Anspruch 1 bis 4, insbesondere zur Dichtung von wasserstoffgekühlten elektrischen Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß das Stopfbüchsengehäuse durch Ringkanäle großen Querschnittes durchsetzt ist, in denen eine Kühlflüssigkeit mit Vorteil die Dichtflüssigkeit selbst umläuft, wobei die Kühlkanäle durch feine öffnungen mit dem dichtenden Flüssigkeitsfilm in Verbindung stehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen