AT222448B - - Google Patents

Description

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  Hydrodynamische Dichtung, insbesondere für Pumpen,
Kompressoren oder Turbinen 
Die üblichen Schleifdichtungen, wie Schleifringdichtungen, Stopfbüchsen usw. haben insbesondere den Nachteil erheblichen Verschleisses. Dieser Mangel wird bei den sogenannten hydrodynamischen Dichtungen vermieden, bei denen das Abdichten mittels eines gesonderten Sperrmediums mit höherem Druck als im abzudichtenden Druckraum erfolgt. Der Sperrdruck wird hiebei beispielsweise durch einen oder mehrere rotierende Maschinenteile erzeugt. Als gebräuchlichste Ausführung einer solchen hydrodynamischen Dichtung ist die Abdichtung einer Wellendurchführung mittels eines Flüssigkeitsringes bekanntgeworden, der etwa durch ein umlaufendes Schaufelrad erzeugt wird. Diese Wellenabdichtung hat allerdings unter anderem den Nachteil, dass sie in radialer Richtung viel Platz benötigt. 



   Eine weitere hydrodynamische Wellenabdichtung ist unter dem Namen Viskodichtung bekannt. Bei dieser wird die durch den Dichtungsspalt leckende Flüssigkeit mittels einer auf der Welle eingeschnittenen gewindeförmigen Nut zurückgefördert. Eine derartige Wellenabdichtung ist allerdings nur bei grossen Umfangsgeschwindigkeiten oder kleinen Druckdifferenzen verwendbar, da sonst die benötigte Schraubenlänge zu gross wird. Bei Motoren ist diese Konstruktion als sogenanntes Rückführgewinde üblich, um die Schmierölverluste zu verringern. 



   Nach einer Weiterbildung dieser Viskodichtung ist vorgesehen worden, an einem der gegeneinander abzudichtenden Maschinenteile axial nebeneinander zwei Gewindeabschnitte mit entgegengesetzter Steigung anzuordnen und das Gewinde gegebenenfalls mit einem hochviskosen Sperrmedium zu füllen. Dieses Sperrmedium wird bei entsprechender Drehrichtung zum Teil in den zwischen den beiden Gewindeabschnitten befindlichen Spaltraum gefördert. Der sich hier aufbauende Druckberg sperrt den Durchfluss des abzudichtenden Arbeitsmediums. Wird die Drehrichtung umgekehrt, so entsteht an Stelle des Druckberges ein Drucktal, das unter Umständen Hochvakuum erreichen kann. In diesem Fall ist die Viskodichtung zur Abdichtung von Vakuum geeignet. 



   Bei einer Sonderausführung dieser Viskodichtung werden die auf der Welle befindlichen Gewindeabschnitte von einer Dichtungsbüchse umgeben, die zwar mittels einer Membran in engen Grenzen beweglich, sonst aber mit dem feststehenden Maschinenteil drehfest und dicht verbunden ist. Hiebei wird trotz kleiner Exzentrizitäten eines der beiden gegeneinander abzudichtenden Maschinenteile die Wirkung der Viskodichtung sichergestellt. 



   Die beiden letztgenannten Dichtungsausführungen (Viskodichtungen) benötigen wohl in radialer Richtung nur geringe Abmessungen, sie   hall.   aber anderseits den Nachteil, dass sie-was übrigens auch für die andern hydrodynamischen Dichtungen gilt-stets eine ausreichend hohe Relativdrehzahl erfordern, da sonst der Sperrdruck zu gering und damit oft keine Abdichtung mehr gewährleistet ist. Dieser Mangel tritt vor allem bei Dichtungen an Maschinen in Erscheinung, deren Drehzahl stark wechselt, deren abzudichtender Druck grosse Schwankungen aufweist oder überhaupt sehr hoch ist. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine hydrodynamische Dichtung zu schaffen, die unabhängig von der Relativdrehzahl der gegeneinander abzudichtenden Teile immer zufriedenstellend arbeitet. 

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   Gemäss der Erfindung wird bei einer hydrodynamischen Dichtung mit zwei jedem Dichtungsspalt zu- geordneten und an wenigstens einer der den Dichtungsspalt begrenzenden Wände angeordneten Abschnit- ten mit schraubenförmigen, ein Dichtungsmedium (z.   B.   Öl) entgegengesetzt zueinander fördernden Vis- kositätsnuten   (sogeilannte"Viskodichtung")   und mit einem an der abzudichtenden Stelle zwischen den beiden Maschinenteilen angeordneten ringförmigen Zwischenstück, das vorzugsweise als Büchse mit zy- lindrischen Flächen ausgebildet ist, vorgeschlagen, dass das Zwischenstück mit jedem der beiden Ma- schinenteile je einen Dichtungsspalt bildet und dass ferner das Zwischenstück mit einem Antrieb, insbe- sondere mit einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb, versehen wird,

   der das Zwi- schenstück mit einer eine Relativbewegung gegenüber jedem der beiden Maschinenteile bewirkenden Drehzahl antreibt. 



   Der Antrieb des   Zwischenstückes   kann dabei unabhängig von dem Antrieb des oder der Maschinen- teile erfolgen. Ferner kann es zweckmässig sein, den Antrieb des Zwischenstückes regelbar auszubilden. 



   Des weiteren ist es mitunter vorteilhaft, wenn das ringförmige Zwischenstück mittels einer Pelton- turbine oder mittels eines peltonturbinenartigen Druckmittelantriebes angetrieben wird. Dabei ist als Be- 
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 triebszustand, also auch bei stark schwankenden oder nur kleinen Relativdrehzahlen der Maschinenteile und sogar bei deren Stillstand, hydrodynamisch befriedigend abzudichten. Der Antrieb des Zwischen - stückes der erfindungsgemässen Dichtung gewährleistet dabei, dass die für eine einwandfreie Abdichtung erforderlichen Relativdrehzahlen zwischen den Maschinenteilen und dem Zwischenstück immer eingehalten bzw. sogar eingeregelt werden können. Der verlangte Sperrdruck kann also unter Umständen sogar in jedem Betriebszustand an den abzudichtenden Druck angepasst werden.

   Dabei arbeitet die hydrodynamische Dichtung mit einem Leckverlust von beispielsweise nur 5 g im Jahr ; sie dichtet also vollkommen betriebssicher ab und steht in dieser Hinsicht den Berührungsdichtungen in keiner Weise nach. 



   In dem Fall, dass sämtliche den Dichtungsspalt begrenzenden Teile stillstehen, hört selbstverständlich auch die Dichtungswirkung der üblichen Viskodichtung auf. Um bei einem solchen vollkommenen Betriebsstillstand trotzdem eine Abdichtung zu erhalten, wurde bereits eine weitere Sonderausführung einer Viskodichtung vorgeschlagen, bei der die zusammengehörigen Gewindeabschnitte auf unterschiedlichen Durchmessern einer mit einer Maschinenwelle drehfest verbundenen, aber axial verschiebbaren Büchse angeordnet sind. Der sich im Innern der Viskodichtung aufbauende Druck wirkt hiebei auf eine zwischen   den Gewindeabschnitten liegende achssenkrechte Ringfläche   (Schulter) der Büchse und verschiebt letztere entgegen dem auf ihre Stirnfläche einwirkenden Druck des abzudichtenden Arbeitsmediums in eine solche Lage, dass diese Kräfte im Gleichgewicht sind.

   Die Büchse wird also im normalen Betrieb in axialer Richtung selbsttätig in eine berührungsfreie Lage eingestellt. Bei Stillstand oder zu geringer Drehzahl der Welle ist dagegen dieser Gleichgewichtszustand gestört,. und das auf eine Stirnfläche der Büchse einwirkende abzudichtende Medium presst die Büchse an eine entsprechend ausgebildete Gegenfläche des Gehäuses, so dass dann der Dichtungsspalt durch Berührung geschlossen wird. Die Abdichtung zwischen der Büchse und Welle erfolgt hiebei durch übliche Dichtungsringe. 



   Bei Wellendurchführungen mit häufigen Druckschwankungen im abzudichtenden Spalt ist diese Ausführung einer auch bei Stillstand dichtenden Viskodichtung jedoch nicht zweckmässig, da durch die wiederholten Axialverschiebungen der Büchse die   Dichtungsringe erheblichem Verschleiss   unterworfen sind. Ein Auswechseln der eventuell schadhaften Dichtungsringe verursacht stets erhebliche Kosten, mitunter ist dies überhaupt nicht durchführbar. Ausserdem ist es mit dieser vorbekannten Viskodichtung auch nicht möglich, aggressive Stoffe, wie sie in der chemischen Industrie und im Reaktorbau anfallen, in befriedigender Weise abzudichten, da das Material der Dichtungsringe zwischen Büchse und Welle die hier gestellten Anforderungen nicht aushält. 



   Um diese Nachteile zu vermeiden, wird bei der erfindungsgemässen Viskodichtung in ähnlicher Weise vorgeschlagen, dass die einem Dichtungsspalt zugeordneten Abschnitte mit entgegengesetzt fördernden Viskositätsnuten auf je unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordnet werden, wodurch der Dichtungsspalt zwischen den Abschnitten mit den Viskositätsnuten in radialer Richtung abgesetzt ist.

   Ferner wird bei einer Dichtung. bei der die bei Betrieb der Maschine und einer berührungsfreien axialen Lage des Zwischenstückes auf dieses ausgeübten Axialkräfte im Gleichgewicht sind (Stellung für Laufdichtung), vorgeschlagen, dass der durch den Innen-und Aussendruck in Achsrichtung auf die Radialflächen des drehbaren Zwischenstückes resultierende Summendruck das Zwischenstück bei Betriebsstillstand oder bei Ausfall des Antriebes des Zwischenstückes in eine Endstellung verschiebt, in der es an beiden abzudichtenden Maschinenteilen dichtend zur Anlage kommt (Stillstandsdichtung). Dadurch wird erreicht, dass das Zwi- 

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Claims (1)

1. <Desc/Clms Page number 4> grenzenden Wände angeordneten Abschnitten mit schraubenförmigen, ein Dichtungsmedium (z. B. Öl) entgegengesetzt zueinander fördernden Viskositätsnuten (sogenannte"Viskodichtung") und mit einem an der abzudichtenden Stelle zwischen den beiden Maschinenteilen angeordneten ringförmigen Zwischen- stück, das vorzugsweise als Büchse mit zylindrischen Flächen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück ('3) mit jedem der beiden Maschinenteile (l, 2) je einen Dichtungsspalt (10, 11) bildet und dass ferner das Zwischenstück mit einem Antrieb (13), insbesondere mit einem hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb, versehen ist,

   der das Zwischenstück mit einer eine Relativbe- wegung gegenüber jedem der beiden Maschinenteile bewirkenden Drehzahl antreibt.

   2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Zwischenstückes (3) unabhängig von dem Antrieb des oder der Maschinenteile (1, 2) ist.

   3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Zwischenstückes (3) regelbar ist.

   4. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (3) mittels einer Peltonturbine oder mittels eines peltonturbinenartigen Druckmittelantriebes (13) angetrieben ist.

   5. Dichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, dass für die Peltonturbine bzw. den peltonturbinenartigen Druckmittelantrieb (13) als Betriebsmittel Schmieröl dient.

   6. Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem axial verschiebbaren Zwischenstück, dadurch gekennzeichnet, dass in an sich bekannter Weise die einem Dichtungsspalt (10 bzw. 11) zugeordneten Abschnitte mit entgegengesetzt fördernden Viskositätsnuten auf je unterschiedlichen Durchmesserbereichen angeordnet sind, wobei dieser Dichtungsspalt (10 bzw. 11) zwischen den Abschnitten mit den Viskositätsnuten (6, 7 bzw. S, 9) in radialer Richtung abgesetzt ist.

   7. Dichtung nach Anspruch 6. bei der die bei Betrieb der Maschine und einer berührungsfreien axialen Lage des Zwischenstückes auf dieses ausgeübten Axialkräfte im Gleichgewicht sind (Stellung für Laufdichtung), dadurch gekennzeichnet, dass der durch den Innen- und Aussendruck in Achsrichtung auf die Radialflächen (14, 24, 17, 15) des drehbaren Zwischenstückes (3) resultierende Summendruck das Zwi schenstück bei Betriebsstillstand oder bei Ausfall des Antriebes (13) des Zwischenstückes in eine Endstellung verschiebt, in der es an beiden abzudichtenden Maschinenteilen (1, 2) dichtend zur Anlage kommt (Stillstandsdichtung).

   8. Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Stillstandsdichtung einander be- EMI4.1