DE7221700U

DE7221700U - Doppelt wirkende Gleitringdichtung

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Publication number: DE7221700U
Application number: DE7221700U
Authority: DE
Original assignee: BURGMANN F ASBEST U PACKUNGSWERK
Current assignee: BURGMANN F ASBEST U PACKUNGSWERK
Publication date: 1972-09-21

Description

Patentanwälte

Dipping. A. WEDDE
Dipl.-Ing. K. EMPL

München Schümanns^

9. Jufii 1972

Piriss

Feοdor Burgmann jr.

Asbest- und Packungswerk

819 Wolfratshausen Doppelt wirkende Gleitringdichtung.

Die Neuerung betrifft eine doppelt wirkende Gleitringdichtung mit einer innerhalb des Dichtungsgehäuses angeordneten, mit der abzudichtenden umlaufenden Welle verbundenen, ein Sperr- und Kühlmedium aus einem von der Niederdruckseite durch ein Gleit- und Gegenringpaar getrennten ersten Raum in einem von der das abzudichtende Medium enthaltenden Hochdruckseite durch ein weiteres Gleit- und Gegenringpaar getrennten und bezüglich dieser Hochdruckseite einen Überdruck aufweisenden zweiten Raum fördernden Pumpvorrichtung, wobei eine mit dem ersten bzw, zweiten Raum in Verbindung stehende Einspeisestelle vorgesehen ist, diemit einer unter Druck stehenden, das durch Leckage entweichende Sperr- und

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Kühlmedium ersetzenden Quelle verbunden ist.

ist

Bei einer bekannten Gleitringdichtung dieser Art/zur Abführung der V/ärme aus der Dichtung ein den ersten mit den zweiten Raum verbindender, mindestens einen Wärmetauscher er.tha- tender Rezirkulationskanal für das Sperr- und Kühlmediun vorgesehen und es wird der zur Verhinderung des Eindringens v-n Fremdkörpern in den Dichtspalt und wegen anderer Tunkte nsbedingter Gründe erwünschce Überdruck des genannten zweiten Haumes zur Hochdruckseite erzielt, indem die Eins;eiseste Ie, welche im Rezirkulationskanal angeordnet ist, mit einem casbe^adenen Vorratsbehälter in Verbindung steht« Die ■:· r V r-atsber.äl ter ersetzt das durch Leckage aus der i)*c:.t^ng erwachender. Sperr- und Kühlmediums und v/ird meinerseits durch eine getrennte Hochdruckpumpe ständig nachgefüllt. Um die Abmessungen der im Dichtungsgehäuse angeordn '.er. und d >s Sperr- und Kühlmedium durch den Wärmetauscher im Kreislauf führenden Pumpvorrichtung räumlich klein und die v:»n diener selbst erzeugten Wärmeentwicklung gering zu halten, wird bei den bekannten Gleitringdichtungen ein möglichst geringer Strömungswiderstand im Rezirkulationskanal angestrebt» Das Durchoat«jvQlumen an Sperr- und Kühlmedium im Rezirkulationskanal ist durch die vom Wärmetauscher aufzunehmende Wärmemenge und die einzuhaltenden Temperaturgrenzen vorgegeben,

welche von der

Art und dem Einsatzgebiet der Dichtung abhängen. Unter diesen Gesichtspunkten wird auch der Überdruck des zweiten Raumes zur Hochdruckseite vorgesehen, welcher üblicherweise 1-3 atü beträgt. Der Überdruck selbst wird bei den bekannten Dichtungen im wesentlichen durch den Druck der äußeren Quelle Destimmt, weiche mit der Binspeisestelle verbunden ist. Die Lage der Einspeisestelle im Eesirkulationskreislauf kann bei den bekannten Gleitringdichtungen

praktisch frei gewählt werden, da sie wegen der darin vorgeringen
handenen/Strömungswiderstände und damit Druckabfälle ohne wesentlichen Einfluß auf die Druckverhältnisse, insbesondere den angestrebten Überdruck zur Hochdruckseite ist. Derartige Gleitringdichtungen erfüllen swar die an sie gestellten Anforderungen und erlauben auch die Verwendung eines von dem abzudichtenden Medium abweichenden Sperr- und Kühlmedium im Kühlkreislauf der Dichtung, bedingen aber einen sehr hohen Aufwand, der ihren Einsatz in vielen Anwendungsfällen verbietet.

Aufgabe der vorliegenden Neuerung ist es, eine doppelt wirkende Gleitringdichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der gasbeladene Vorratsbehälter und die diesen speisende Pumpe und insbesondere die den Inhalt des Vorratsbehälters anzeigende und steuernde Vorrichtung entbehrlioh Herden*

Zur Lösung dieser Aufgabe wird neuerungsgemäß vorgesehlagen, daß zwischen der Einspeisestelle und dem zweiten Raum eine oder mehrere Engstellen angeordnet sind, daß die Durchmesser und/oder Längenabmessungen der Engstellen entsprechend dem durch diese zu erzeugendem Überdruck des zweiten Saumes zur- Hochdruekseite ausgebildet sind und daß sich von der Einspeisestelle ein nach außen abgeschlossener Speisekanal zu einer Zapfstelle erstreckt, die an einem solchen Ort der Gleitringdichtung oder der die Hochdruckse." te begrenzenden V/andung angeordnet ist, an dem das abzudichtende Medium im wesentlichen irit dem gleichen Druck wie am Dichtspalt des hochdruckseitijen Gleit- und Gegenringspaares ansteht <■

Im Gegensatz zu bekannten Gleitringdichtungen wird der vorgesehene Überdruck nicht durch den Druck der mit der Einspeisestelle verbundenen Quelle erzeugt, sondern durch die im Diohtungsgehäuse angeordneten Pumpvorrichtung in Verbindung mit einer entsprechenden Bemessung der Engstelle(n)₉

Hierdurch wird aber nicht nur der Vorteil erreicht, daß eine v/eitere außerhalb der Dichtung ^elegene Pumpe, sowie Vorratsbehälter und sonstiger Zubehör entbehrlich werden,

sondern es entfallen auch automatische Steuerungseinrichtunfür die Einstellung des Druckes an der Einspeisestelle,

weil bei mit konstanter Drehzahl umlaufenüer Welle der Förderdruck der Pumpvorrichtung unabhängig von Druckschwankungen an der Hochdruckseite konstant bleibt, sodaß

auch bei derartigen Schwankungen immer ein im wesentlichen konstanter Überdruck vom zweiten Raum zur Hochdruckseite aufrechterhalten bleibt«

Zur Abführung der Wärme aus der Dichtung ist diese gemäß einer bevorzugten Ausführungsform so ausgebildet, daß sich vom zweiten Raum zum ersten Raum ein nach außen abgeschlossener Rezirkulationskanal erstreckt, in welchem die Engstelle (n), die Einspeisestelle und ein Wärmetauscher enthalten sind_o

Mindestens ein Teil des zwischen dem zweiten Raum und der Einspeisestelle neuerungsgemäß angeordneten Engstellen kann durch den Wärmetauscher und/oder ein Filter gebildet sein_o Diese Engsteilen können aber auch ganz oder teilweise aus einem einstellbaren Ventil bestehen, das in einer vorteilhaften Ausbildungsform als ein einen Durchfluß in Richtung zum zv/eiten Raum hindjrndes Rückschlagventil ausgebildet ist ο

Vorteilhaft mündet die Zapfstelle in eine zum abzudichtenden Medium offene, aber abgegrenzte Kammer, welche die Leckage des hochdruckseitigen Gleit- und Gegenringpaares aufnimmt. In diese Kammer dringt somit von der Hochdruckseite nur ein Volumen an abzudichtenden Medium und darin enthaltener schädlicher Partikel ein, welche der Leckage an dem niederdruckseitigen Gleit- und Gegenringpaar entspricht. Eine weitere Verbesserung kann erzielt werden, wenn die Engstelle durch eine mit der Welle umlaufende Schleuderscheibe gebildet ist, welche durch Fliehkraftwirkung in dem durchtretenden Medium enthaltene Partikel abschleudert und somit nicht zur Zapfstelle gelangen läßt.

Etir die neuerungsgemäße Gleitringdichtung ist eine Pumpvorrichtung besonders geeignet, die aus einem an der Welle koaxial befestigten und gegen diese abgedichteten Außengewinde und einem das Außengewinde ohne Berührung mit geringem Spiel umgebenden, gegenläufig ausgebildeten, am Dichtungsgehäuse befestigten und gegen dieses abgedichtete Innengewinde besteht. Eine derartige Pumpvorrichtung erlaubt die Erzeugung eines Pumpendruckes, wie er für die Zwecke der vorliegenden Erfindung benötigt wird, und zwar ohne daß wesentlich mehr Platz beansprucht wird, als für die beiden Gleit- und Gegenringpaare und deren Trägerhülsen und Feder-

anordnungen ohnehin erforderlich ist.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Neuerung

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auuciuu ucjL ucxuuuuug cixauuci uj ncj.uilo vxucu xiaugoouuux ν η durch die Gleitringdichtung zeigt.

Die Gleitringdichtung dient zur Abdichtung der Durchtrittsstelle einer umlaufenden Welle 1 gegenüber einer Wandung 2, welche eine Hochdruckseite h gegenüber einer Niederdruckseite η trennt. Bei speziellen Anforderungen an die Dichtung kann die Hochdruckseite h auch aus dem Innenraum einer in Axialrichtung der Welle vorhergehenden weiteren Dichtung und die Niederdruckseite η gleichfalls aus dem Innenraum einer nachfolgenden anderen Dichtung bestehen.

Mit der Welle 1 ist drehfest einerseits ein auf der Hoehdruckseite h angeordnetes Pumpenrad 3 und eine sich über die ganze axiale Länge der Dichtung erstreckende Wellenhülse 4 befestigt, welche gegenüber der Welle mit einem O-Ring abgedichtet ist. Die Wellenhülse trägt angenähert in der Mitte ihrer axialen Erstreckung einen Ring 5, auf welchem wiederum ein beiderseits vorstehender ,hohlzylindrischer Körper 6 konzentrisch zur Wellenachse befestigt

ist, in dessen Außenumfang ein Fördergewinde 7 eingeschnitten ist ο

In de/α "beiden, von der Wellenhülse 4, dem Ring 5 und dem hohlzylindrischen Körper 6 gebildeten ringförmigen Vertiefungen sind zwei Trägerhülsen 8, 8'angeordnet, welche jeweils durch O-Ringe gegen den Innenumfang des hohlzylindrischen Körpers 6 bzw. die Wellenhülse 4 abgedichtet sind, in Axialrichtung der Welle verschieblich aber drehfest mit dieser verbunden sind und durch Druckfedern 9 so vorgespannt sind, daß sie sich voneinander zu entfernen trachten. In jeder Trägerhülse 8, 8' ist ein Gleitring 10, 11 befestigt.

Unter der Wirkung der Druckfedern 9 sind die Gleitringe 10 und 11 jeweils gegen einen Gegenring 12 bzw. 13 angepreßt. Die Gegenringe sind ortsfest im Bodenteil 14' bzw. Deckelteil eines Dichtungsgehauses 14 gelagert, dessen zentraler, hohlzylindrischer Teil die Dichtung umgibt und im Bereich des als Außengewinde ausgebildeten umlaufenden Fördergewindes 7 ein dieses mit nur geringem Spiel umschliessendes, gegenläufig ausgebildetes stationäres Innengewinde 15 aufweist. Das Außengewinde 7 und das Innengewinde 15 bilden den aktiven Teil einer in ihrer Gesamtheit mit c bezeichneten Pumpvorrichtung,. Beiderseits der Pumpvorrichtung be-

findet sich jeweils ein ringförmiger Raum, wobei der erste Raum a von dem Gleit- und Gegenringpaar 11, 13 gegen die Niederdruckseite η abgegrenzt ist und mit einer Einlaß-

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bohrung/in Verbindung steht, während der zweite Raum b dumh das andere Gleit- und Gegenringpaar 10, 12 von der Hochdruckseite h getrennt ist und mit einer Auslaßbohrung in Verbindung steht.

Die Auslaßbohruag 17 ist über einen in seiner Gesamtheit mit r bezeichneten Rezirkulationskanal mit der Einlaßbohrung 16 verbunden, welcher aufeinanderfolgend ein kombiniertes Drossel- und Rückschlagventil 18 und einen Wärmetauscher 21 enthält. Vorzugsweise enthält d<sr Rezirkulationskanal r noch ein Magnetfilter zur Abscheidung von Verschleißpartikeln und ein Entlüftungsventil. . Zwischen dem Wärmetauscher 21 und dem Drossel- und Rückschlagventil 18 ist eine Einspeisestelle e angeordnet, von der sich ein Speisekanal s, der Bin weiteres Magnetfilter enthalten kann, zu einer Zapfstelle ζ erstreckt, welche in eine ringförmige Kammer k mündet, die von der Wellenhülse 4- bzw. dem Pumpenradschaft, dem Dichtungsgehäuseboden 14', dem hochdruckseitigen Gleit- und Gegenringpaar 10, 12, sowie von einer

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Schleuderscheibe 25 "begrenzt Ist. Die Schleuderscheibe 25 rotiert mit der Welle 1 und nimmt den sie umgebenden Ring an abzudichtenden Medium mit, sodaß darin evtl. enthaltene schwerere Partikel durch Zentrifugalkraft abgeschleudert werden» bevor sie in die Kammer k gelangen können. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bilden der Rezirkulationskanal r und der Speisekanal s, sowie die darin enthaltenen Bauteile (Drossel- und Rückschlagventil, Wärmetauscher, Einspeisestelle, Zapfstelle) eine integrierende Einheit mit dem Dichtungsgehäuse, wobei aber auch eine getrennte Anordnung gemäß der Neuerung möglich ist.

Von der Hochdruckseite h kann an der Schleuderscheibe 25 vorbei über die Kammer k durch die Zapfstelle ζ das abzudichtende Medium zur Einspeisestelle e gelangen. Von hier kann dieses abzudichtende Medium, welches auch das Sperr- und Kühlmedium bildet, über den Wärmetauscher 21 und die Einlaßbohrung 16 in die Dichtung eindringen und füllt dann den ersten Raum a, die Pumpvorrichtung c sowie den zweiten Raum b. Eine weitere Einströmung an der Einspeisestelle e findet anschliessend nur insoweit statt, als Sperr- und Kühlmedium durch Leckage verlorengeht. Der Druck an der Einspeisestelle entspricht daher dem Druck p, der Hochdruckseite h«

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Bei umlaufender Welle 1 fördert die Pumpvorrichtung c das Sperr- und Kühlmedium in einem Kreislauf vom ersten Raum a in den zweiten Raum b und über den Rezirkulationskanal r zurück zum ersten Raum a. Das Volumen an in der Zeiteir-iaeit im Kreislauf zu führendem Sperr- und Kühlmedium ist durch die aus der Dichtung abzuführende Wärmemenge und die zulässigen Ein- und Austrittstemperaturen vorgegeben. Der Überdruck zwischen dem zweiten Raum b und der Hochdruckseite h, d. ho die Druckdifferenz p^ - p^, ergibt sich aus der speziellen Bauart der Dichtung, deren Einsatzgebiet und beträgt üblicherweise 1-3 atü. Gemäß der Neuerung wird das zwischen der Einspeisestelle e und der Auslaßbohrung 17 gelegene Drossel- und Rückschlagventil 18 so eingestellt, daß es (ggf« unter Berücksichtigung weiterer im diesem Zweig enthaltener Strömungswiderstände) einen Strömungswiderstand aufweist, welcher dem gewünschten Überdruck entspricht» Die Pumpvorrichtung c ist so zu bemessen, daß sie bei dem vorgegebenen Durchsatzvolumen an Sperr- und Kühlmedium einen Förderdruck aufweist, der mindestens so groß ist» wie der zwischen Auslaßbohrung 17 und der Einspeisestelle e hervorgerufene Druckabfall, vermehrt um den Druckabfall im restlichen Teil des ReZirkulationskanals.

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Bei umlaufender Pumpvorrichtung e stellt sich in dem zweiten Raum b ein Druck p, ein, der gleich dem Druck p., vermehrt um den Druckabfall zwischen der Einspeisestelle e und der Auslaßbohrung 17 ist. Der Druck im ersten Raum a entspricht dem Druck p, , reduziert um den im restlichen Rezirkulationskanal r vorhandenen Druckabfall.

Palis das abzudichtende Medium eine hohe Temperatur aufweist, ist in dem den hochdruckseitigsn G-egenring 12 lagernden Bod^nteil 14' des Dichtungsgehäuses 14 eine Ringkammer 28 angeordnet, der über eine Zulaufbohrung 26 ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, zugeführt wird, das über eine Ablaufbohrung 27 wieder austritt.

Diese Ringkammer verhindert, daß die im wesentlichen die Temperatur des abzudichtenden Mediums aufweisende Wandung durch cErekte Wärmeleitung das Dichtungsgehäuse 14 und insbesondere den Gegenring 12 und den diesen abdichtenden O-Ring unzulässig erwärmt. Das Bodenteil 14', welches aufgrund der aarin enthaltenen Ringkammer 28 eine beträchtliche axiale Länge aufweist, umschliesst mit geringem radialem Abstand die Wellenhülse 4 bzw. die Nabe des Pumpenrades 3, sodaß das hochdruckseitige Gleit- und Gegenringpaar TO, 12,

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nur über einen relativ engen ringförmigen, gekühlten Kanal, nämlich die Kammer k durch die nur die Leckage strömt, mit der Hochdruckseite h in Verbindung steht und daher auch nicht durch das abzudichtende Medium selbst erhitzt werden kann.

P/RE. 5

Claims

Patentanwälte _g. _{Juni 1972}

DipL-fng. A. WEDDE ~ ^J ~

Dipl.-Sng. K. Ξ :A P L
München Schumannstr.2

Akte: Gm 7262

Schutz ansprüche

1.) Qop· elt wirkende Gleitringdichtung mit einer innerhalb des Dichtungsgehäuses angeordneten, mit der abzudichtenden umlaufenden Welle in Antriebsverbindung stehenden, ein Sperr- und Kühlme^iu-· aus einem von der Niederdruckseite durch ein Gleit- und Gegenringpaar getrennten ersten Raum in einen von der das abzudichtende Meaiu* enthaltenden Hochdruckseite durch ein v/eiteres Gleit- und Ge_;enring#paar getrennten und bezüglich dieser Hochdruckseite einen Überdruß aufweisenden zweiten Raum fördernden Pumpvorrichtung, wobei eine mit dem ersten bzw. zweiten Raum in Verbindung stehende Eiispeisestelle vorgesehen ist, die mit einer unter Druck stehenden, das dui'ch Leckage entweichende Sperr- und Kühlmedium ersetzenden Quelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sinspeisestel^e (e) und dem zweiten Raum (b) eine oder mehrere Engstellen angeordnet sind, daß die Durch-

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messer und/oder die Längenabmessungen der Engstellen entsprechend dem durch, diese zu erzeugendem Überdruck des zweiten Raumes (b) zur Hochdruckseite (h) ausgebildet sind und daß sich, von der Einspeisestelle (e) ein nach außen abgeschlossener Speisekanal (s) zu einer Zapfstelle (z) erstreckt, die an eine« solchen Ort der Gleitringdichtung oder der die Hochdruckseite (h) begrenzenden Wandung (2) angeordnet ist, an dem das abzudichtende Medium im wesentlichen mit dem gleichen Druck wie am Dichtspalt des hochdruckseitigen Gleit- und Gegenringpaares ansteht.

2.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom zweiten Raum (b) zum eisten Raum (a) ein nach außen abgeschlossener Rezirkulationskanal (r) erstreckt, in welchem die Sngstelle(n), die Einspeisestelle (e) und ein Wärmetauscner enthalten sind.

3„) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch qekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der zwischen dem zweiten Raum (b) und

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der Einspeisestelle (e) angeordneten Engstellen durch den Wärmetauscher und/oder ein Filter gebildet ist.

4·.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch i. oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des zwischen dem zweiten Raum (b) und der Einspeisestelle (e) angeordneten Engstellen durch ein einstellbares VenVil (18) gebildet ist.

5.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (18) als ein einen Durchfluß in Richtung zum zweiten Raum (b) hinderndes Rückschlagventil ausgebildet ist·.

5.) Doppelt v/irkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem sich zwischen der Zapfstelle (z) und der Einspeisestelle (e) erstreckenden Speisekanal (s) ein Filter angeordnet ist.

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7«) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1, oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfstelle (z) in eine zum abzudichtenden
rieäium offene, aber abgegrenzte Kammer (k) mündet,
welche die Leckage des hochdruckseitigen Gleit- und Gegenringpaares (io, 12) aufnimmt.

8,) Dop.elt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (Ic) durch eine mit der Welle (1) umlaufende
Schleuderscheibe (25) abgegrenzt ist.

9.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpvorrichtung (c) aus einem an der Welle (1) koaxial befestigten und gegen diese abgedichteten Außengewinde (7) und einem das Außengewinde ohne Berührung mit geringem Spiel umgebenden, gegenläufig ausgebildeten, am Dichtungsgehäuse (14-) befestigten und gegen dieses abgedichteten Innengewinde (15) besteht.

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10ο) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die Hochdruckseite (h) begrenzenden Wandung (2) und dem den Raum (b) von der Hochdruckseite trennenden Gleit- und Gegenringpaar (10,12) eine von einem Kühlmittel durchströmbare Kühlzone angeordnet ist»

ο) Doppelt v/irkende Gleitringdichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlzone eine in dem der Hochdruckseite (h) zugewandten Bodenteil (14* ) des Dichtungsgehäuses (14) ausgebildete, allseits geschlossene und mit Zu- und AbIaufbohrungen (26, 27) versehene Ringkammer'(28) ist und daß das Bodenteil (14¹) die Welle (1) bzw. eine mit dieser verbundene Hülse (4) unter Belassung eines geringen radialen Spieles umschliesst.

12.) Doppelt wirkende Gleitringdichtung nach Anspruch 7 oder 8 und Anspruch 11, dadurch geken n— zeichnet, daß das die Ringkammer (28) enthaltende Bodenteil (14^r) die Kammer (k) mindestens teilweise begrenzt.