Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 269589. Stopfbüchsenlose Abdichtungseinrichtung für eine durch die Wand einer Flüssigkeitsdruckkammer gehende, rotierende Welle. - Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine stopfbüchsenlose Abdichtungsein richtung für eine durch die Wand einer Flüssigkeitsdruckkammer gehende, rotierende \Felle, welche Abdichtungseinrichtung mit einem auf der Welle angeordneten und mit dieser drehenden.
Hohlkörper innerhalb der Flüssigkeitsdruckkammer versehen ist, wel eherdermassen ausgebildet ist, da.ss er zusam men mit der Flüssigkeitsdruckkammerwand eine Labyrinthdichtung bildet und die durch diese Labyrinthdichtung dringende Leckflüs- sigkeit in die Druckkammer zurückfordert.
Im Hauptpatent ist eine :derartige Abdieh- tangseinrichtung beschrieben" bei welcher sieh im Hohlkörper ein mit diesem drehender, wirbelloser Flüssigkeitsring ausbilden kann, dessen Dicke durch die Grösse und Anzahl von durch die Hohlkörperwand gehenden Mehein bestimmt wird und :
der sowohl ein Mitreissen von Luft infolge Fehlens von Flüs sigkeitswirbeln verhindert, als auch ein voll ständiges Zurückleiten der durch die Laby- rinthdiehtung dringenden. Leckflüssigkeit durch die Löcher in die Drackkammer be werkstelligt.
Die Gegenstand der vorliegenden Zusatz erfindung bildende Abdichtungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Hohlkör per mit mehreren radial stehenden Trenn- vänden versehen ist, welche den Hohlraum in Kammern unterteilen, die in Umfangsrich tung nebeneinander angeordnet sind und je durch mindestens ein Loch mit dem Druck raum in Verbindung stehen.
Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, dass eine wirbelbildende Rotation des Flüssigkeitsringes bezüglich des diesen ent haltenden Hohlkörpers praktisch ausgeschlos- sen. wird, wodurch eine praktisch vollkom mene Wirbelfreiheit im Flüssigkeitsring ge währleistet ist. Die allfällig durch die Laby- rinthdichtung mitgerissene Luft kann sich demzufolge in den Kammern vollständig aus der Flüssigkeit ausscheiden, bevor sie die Durchlasslöcher in Form von Bläschen er reicht.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der beiliegenden Zeich nung veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 einen axialen Schnitt entlang der Linie I-I in Fig. 2 durch eine Kreiselpumpe mit der stopfbüehsenlosen Abdichtungsein richtung und Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1.
Die dargestellte Pumpe besitzt ein Lauf rad 10 mit Pumpenflügeln 11 sowie ein Ge häuse 12, 13, welches das Laufrad in an sieh bekannter Weise umschliesst. Das Laufrad 10 sitzt auf einer vertikalen Welle 14, die durch die Wandung 13 des Gehäuses hindurchgeht, und besteht zusammen mit einem Hohlkörper 15 aus einem einzigen Stück.
Der Hohlkörper 15 ist demzufolge ebenfalls auf der Welle 14 angeordnet und rotiert mit dieser. Die an den Druckraum 16 der Pumpe angrenzende Wand 13 des Pumpengehäuses bildet zusam- men mit dem Hohlkörper 15 eine sogenannte Labyrinthdichtting 17, welche die in der Druckkammer 16 vorhandene Flüssigkeit daran hindern soll, entlang der Welle 14 aus dem Gehäuse auszutreten.
Der Hohlkörper 15 weist, mehrere radial stehende Trennwände 18 auf, welche den Innenraum des Hohlkör pers in Kammern unterteilen, die in Um fangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht.
Von jeder dieser Kammern führt ein durch die Wand des Hohlkörpers 15 hindurehgehendes Loch 19 in die Druekkammer 16 der Pumpe, und zwar ist das Loch jeweils näher bei der mit Bezug auf die Drehriehtung R (Fig. 2) der Welle voranlaufenden Trennwand 18 der Kammer angeordnet. Jede Kammer besitzt ferner noch eine radiale Zwischenwand 20, die von der Nabe 21 des Laufrades sich nur ein Stück weit in die betreffende Kammer erstreckt und nicht bis an den. Umfang des Hohlkörpers 15 reicht.
Auf der in der Dreh richtung R des Hohlkörpers naschlaufenden Seite der Zwischenwand 20 ist eine gegen die Labyrinthdichtung 17 führende Öffnung 22 zum Ansaugen der durch die Labyrinth- dichtung dringenden Leckflüssigkeit in die Kammer vorhanden, während. auf der andern Seite der Zwischenwand 20 eine axiale Nut 23 in die Kammer des Hohlkörpers 15 einmün det. Diese Nuten 23 liegen näher beim Zen trum der Nabe 21 als die Ansaugöffnungen 22.
Jede Wand 20 unterbindet im Innern ihrer Kammer eine direkte Verbindung zwi schen einer Flüssigkeitseinlass- und einer Luftauslassöffnung.
Die aus den beschriebenen Elementen 17 bis 23 bestehende stopfbüchsenlose Abdich tungseinrichtung arbeitet wie folgt: Wenn die Welle 14 in Richtung des Pfeils R in Fig. 2 in Drehung versetzt wird, so drehen auch das Laufrad 10 und der mit diesem verbundene Hohlkörper 15 im glei chen Sinne. Das Laufrad 10 saugt Flüssigkeit in den Druckraum 16 der Pumpe, von wo ein verhältnismässig geringer Teil der Flüs- sigkeit durch die La.byrinthdichtung 17 dringt.
Diese Leckflüssigkeit wird durch die Öffnungen 22 des Hohlkörpers 15 angesaugt, welcher wie ein Pumpenrad wirkt, und ge langt dann in die Kammern des Hohlkörpers 15. Durch die Trennwände 7.8 wird die Flüs sigkeit sofort in Rotation versetzt, so dass sie mit dein Hohlkörper 15 umläuft. Im Innern des Hohlkörpers bildet sich daher ein Flüs sigkeitsring, der durch die Trennwände 18 in einzelne Sektoren unterteilt ist.
Durch die Löcher 19 wird das Leckwasser schliesslich wieder in den Druckraum 16 ausgespritzt. Bei einer gegebenen Durchlässigkeit der Laby- rinthdichtung wird die Dicke des genannten. Flüssigkeitsringes durch die Anzahl und die Grösse der Löcher 19 bestimmt. Da sich dieser Flüssigkeitsring in Umfangsrichtung prak tisch nicht gegenüber dem Hohlkörper 15 be wegt, so entstellt im Flüssigkeitsring prak tisch keine Wirbelung, die zum Mitreissen von Luft in den Druckraum 16 Anlass geben könnte.
Die allfällig entlang der Welle 14 gegen die Labyrinthidichtung eindringende und in das Innere des Kohlkörpers 15 gelan gende Luft wird im wirbelungsfreien Flüssig keitsring aus diesem ausgeschieden, bevor sie in Form von Bläschen zu den Löchern 19 ge- langt.
Zufolge der Trägheit der Flüssigkeit sam melt sich diese in den Kammern des Hohl körpers 15 jeweils mehr gegen die bezüglich der Drehrichtung R nachlaufende Trennwand <B>18</B> an, was bewirkt, dass die mitgeführte und aus der Flüssigkeit ausscheidende- Luft sich mehr gegen die voranlaufende Trennwand 18 der Kammern sammelt. Durch die Nuten 23 kann diese Luft den Hohlkörper auf der einen Seite der Wände 20 verlassen, wobei sie nicht. von einströmender Leckflüssigkeit be hindert wird, da. diese auf der andern Seite der Zwischenwände 20 einströmt.
Durch die :Nuten 23 wird praktisch keine Leekflüssig- keit in den Hohlkörper 15 eintreten, weil die Ansaugöffnungen 22 näher bei der Laby- iinthdiehtung liegen als die Nuten 23 und die Leckflüssigkeit somit zuerst in die Öffnungen 22 gelangt. Wegen der Tatwehe, dass die Löcher 19 bei der mit Bezug auf die Dreh richtung R voranlaufenden Trennwand 18 der Kammern des Hohlkörpers liegen, wird die Flüssigkeit durch die Trägheitskräfte nicht in diese Löcher gedrückt.
Man erreicht dadurch vor den Löchern eine praktisch völlig wirbelungsfreie Flüssigkeit, mit dem Resul tat, dass praktisch keine Luft in den Druck raum 16 der Pumpe hineingefördert wird. Wenn die Löcher näher bei der jeweils nach laufenden Trennwand 18 angeordnet wären, so ergäbe sich., wie Versuche gezeigt haben, eine gewisse Infiltration von Luft in den Druckraum der Pumpe.
Bei einer einfacheren, nicht dargestellten Ausführungsform der Abdichtungseinrielh tung können die Zwischenwände 20 in den Kammern des Hohlkörpers 15 auch fehlen, ebenso die Entlüftungsnuten 23. Die aus dem Flüssigkeitsring im Hohlkörper ausgeschie dene Luft wird dann durch die Ansaugöff nungen 22 für die Leckflüssigkeit entweichen. Jede der Kammern des Hohlkörpers 15 kann gegebenenfalls mehr als ein Loch 19 aufwei sen, das in den Druckraum der Pumpe führt.
Die beschriebenen stopfbüehsenlosen Ab- dichtungseinrichtungen sind selbstverständ lich nicht nur an Pumpen zu verwenden, son dern können überall dort gebraucht werden, wo eine rotierende Welle durch die Wandung einer Druckkammer hindurchgeht.
Additional patent to main patent no. 269589. Sealing device without a stuffing box for a rotating shaft passing through the wall of a liquid pressure chamber. The present invention relates to a sealing device without a stuffing box for a rotating \ Felle going through the wall of a liquid pressure chamber, which sealing device is arranged with a sealing device on the shaft and rotating with it.
Hollow body is provided within the liquid pressure chamber, which is designed to such an extent that it forms a labyrinth seal together with the liquid pressure chamber wall and reclaims the leakage liquid that penetrates through this labyrinth seal into the pressure chamber.
In the main patent, such a Abdieh- tangseinrichtung is described "in which you can see in the hollow body an invertebrate liquid ring rotating with this form, the thickness of which is determined by the size and number of mehein going through the hollow body wall and:
which both prevents air being entrained due to the lack of fluid eddies, as well as a complete return of those penetrating through the labyrinth seal. Leakage through the holes in the Drackkammer be made.
The subject of the present addition fiction forming sealing device is characterized in that the Hohlkör is provided with several radially standing partitions which subdivide the cavity into chambers which are arranged in the circumferential direction side by side and each through at least one hole with the pressure space in communication.
This design has the advantage that a vortex-forming rotation of the liquid ring with respect to the hollow body containing it is practically excluded. is, whereby a practically complete freedom from eddies in the liquid ring is guaranteed. Any air that may be entrained by the labyrinth seal can consequently be completely eliminated from the liquid in the chambers before it reaches the passage holes in the form of bubbles.
An embodiment of the subject invention is illustrated in the accompanying drawing, namely Fig. 1 shows an axial section along the line II in Fig. 2 through a centrifugal pump with the stuffing box-less Abdichtungein direction and Fig. 2 shows a partial cross section along the line II- II in Fig. 1.
The pump shown has an impeller 10 with pump blades 11 and a Ge housing 12, 13 which encloses the impeller in a manner known per se. The impeller 10 sits on a vertical shaft 14 which passes through the wall 13 of the housing and, together with a hollow body 15, consists of a single piece.
The hollow body 15 is accordingly also arranged on the shaft 14 and rotates with it. The wall 13 of the pump housing adjoining the pressure chamber 16 of the pump forms together with the hollow body 15 what is known as a labyrinth seal 17, which is intended to prevent the liquid present in the pressure chamber 16 from escaping along the shaft 14 from the housing.
The hollow body 15 has a plurality of radially standing partitions 18, which subdivide the interior of the Hohlkör pers into chambers which are arranged in order side by side in the circumferential direction, as can be clearly seen from FIG.
From each of these chambers a hole 19, which extends through the wall of the hollow body 15, leads into the pressure chamber 16 of the pump, namely the hole is arranged closer to the partition wall 18 of the chamber which precedes the shaft with respect to the direction of rotation R (Fig. 2) . Each chamber also has a radial partition 20 which extends from the hub 21 of the impeller only a little way into the chamber in question and not up to the. The circumference of the hollow body 15 is sufficient.
On the side of the partition 20 that is snaking in the direction of rotation R of the hollow body, there is an opening 22 leading towards the labyrinth seal 17 for sucking in the leakage liquid penetrating through the labyrinth seal into the chamber, while. on the other side of the partition 20, an axial groove 23 in the chamber of the hollow body 15 einmün det. These grooves 23 are closer to the center of the hub 21 than the suction openings 22.
Each wall 20 prevents a direct connection between a liquid inlet and an air outlet opening inside its chamber.
The existing from the described elements 17 to 23 sealing device without gland works as follows: If the shaft 14 is rotated in the direction of arrow R in Fig. 2, the impeller 10 and the hollow body 15 connected to it rotate in the same chen Senses. The impeller 10 sucks liquid into the pressure chamber 16 of the pump, from where a comparatively small part of the liquid penetrates through the La.byrinthdichtung 17.
This leakage fluid is sucked in through the openings 22 of the hollow body 15, which acts like a pump wheel, and then reaches the chambers of the hollow body 15. The liquid is immediately set in rotation by the partitions 7.8 so that it rotates with your hollow body 15 . In the interior of the hollow body therefore forms a liq sigkeitsring, which is divided by the partitions 18 into individual sectors.
The leakage water is finally sprayed out again into the pressure chamber 16 through the holes 19. With a given permeability of the labyrinth seal, the thickness of the. Liquid ring determined by the number and size of the holes 19. Since this liquid ring is practically not moving in the circumferential direction relative to the hollow body 15 be, so distorted in the liquid ring practically no turbulence that could cause air to be entrained into the pressure chamber 16.
Any air that penetrates along the shaft 14 against the labyrinth seal and gets into the interior of the cabbage 15 is excreted in the vortex-free liquid from this before it reaches the holes 19 in the form of bubbles.
As a result of the inertia of the liquid, it collects in the chambers of the hollow body 15 more against the partition <B> 18 </B> which is trailing with respect to the direction of rotation R, which causes the air entrained and excreted from the liquid to be released collects more against the leading partition 18 of the chambers. This air can leave the hollow body on one side of the walls 20 through the grooves 23, whereby it cannot. is prevented by inflowing leakage fluid because. this flows in on the other side of the partition walls 20.
Due to the grooves 23, practically no leaking liquid will enter the hollow body 15 because the suction openings 22 are closer to the labyrinthine seal than the grooves 23 and the leakage liquid thus reaches the openings 22 first. Because of the fact that the holes 19 are located in the partition wall 18 of the chambers of the hollow body leading with respect to the direction of rotation R, the liquid is not forced into these holes by the forces of inertia.
This achieves a practically completely eddy-free liquid in front of the holes, with the result that practically no air is fed into the pressure chamber 16 of the pump. If the holes were arranged closer to the partition wall 18 running in each case, then, as tests have shown, there would be a certain infiltration of air into the pressure chamber of the pump.
In a simpler, non-illustrated embodiment of the sealing device, the partition walls 20 in the chambers of the hollow body 15 can also be absent, as can the venting grooves 23. The air excreted from the liquid ring in the hollow body will then escape through the suction openings 22 for the leakage fluid. Each of the chambers of the hollow body 15 can optionally have more than one hole 19 aufwei sen, which leads into the pressure chamber of the pump.
The sealing devices described without a stuffing box are of course not only to be used on pumps, but can also be used wherever a rotating shaft passes through the wall of a pressure chamber.