CH416243A - Reibdichtung zum Abdichten einer von relativ zueinander bewegten Grenzflächen begrenzten Öffnung - Google Patents

Description

  Reibdichtung zum Abdichten einer, von relativ zueinander bewegten     Grenzflächen          begrenzten        Öffnung       Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine     Reib-          dichtung        zum        Abdichten        einer    von relativ     zueinander     bewegten Grenzflächen begrenzten Öffnung gegen  den     Durchfluss        einest        unter        Überdruck    stehenden     iner-          ten    Trockengases.  



  Die Aufgabe, eine wirkungsvolle Abdichtung für  trockene Gase zu schaffen, wird noch erschwert,  wenn das Druckgas Gefahr läuft, durch     schädliche     Fremdkörper verunreinigt zu werden, wie     besipiels-          weise        idurch    radioaktive Isotopen, zumal     idie    Lebens  dauer einer Dichtung nicht unbegrenzt ist.

   Ein Mittel,  zu dem beim Abdichten von     Druckgasen    gegen     die     Aussenluft     Zuflucht    genommen wurde,     besteht    im       Einführen    einer     flüssigen    Schicht     zwischen    Gas und  Aussenluft, wobei die Flüssigkeit zwischen Reibdich  tungen leicht fassbar .sein muss.  



  Während bisher bei Reibdichtungen grösster Wert  auf hohe Belastbarkeit der Dichtung und eine hohe       Reibgeschwindigkeit    an     ider    Dichtungsfläche gelegt  wurde, basiert die     Erfindung    auf der Auffassung, dass  die Temperatur an der Dichtungsfläche von     grösster     Wichtigkeit für .die Lebensdauer einer     Dichtung        äst.     



  Die der Erfindung     zugrunde    liegende Aufgaben  stellung war, eine verbesserte Reibdichtung der oben  genannten     Art    zu     schaffen.        Erfindungsgemäss        wird',     das bei einer Reibdichtung zum Abdichten einer von  relativ zueinander bewegten     Grenzflächen        begrenzten     Öffnung gegen den     Durchfluss        eines        unter        Überdruck     stehenden     inerten    Trockengases erreicht durch min  destens ein Dichtungskissen zwischen den Grenzflä  chen,

   das an mindestens einer der Grenzflächen reibt  und aus einem durch dieses Reiben     erodierbaren     Material besteht, und durch Mittel, um eine an dem  Dichtungskissen     abseits    von der Reibfläche anlie-         gende    Fläche zu kühlen. Das     Dichtungskissen    kann       zweckmässigerweise    aus Graphit bestehen, -dessen Po  ren vorteilhaft mit einem festen     Schmiermittel,    wie  z. B.     Molybdändisulfid,        ausgefüllt        sein        können.     



  Dabei kann man mit Vorteil     idie    Technik der  Verwendung einer Flüssigkeit als Zwischenschicht  zwischen Druckgas und Aussenluft benutzen, wobei  die Flüssigkeit     zweckmässigerweise    auch als Kühl  mittel dienen kann.  



  Die Erfindung wird nachstehend ins Einzelne  gehend     @an    Hand der beiliegenden Zeichnungen be  schrieben.  



       Fig.    1 ist ein     Axialschnitt    durch einen Teil eines       Zentrifugalpumpenrades.     



       Fig.    2     ist    ein Schnitt nach :der Linie     II-11    in     Fig.    1.       Fig.    3 ist ein     Axialschnitt    einer Variante der er  findungsgemässen Bauart.  



       Fig.    4 zeigt     eine    Variante der     Einrichtung    von       Fig.    3.  



       Fig.   <I>4A</I> zeigt eine Ansicht nach     ider    Linie     A-A    in       Fig.    4.  



  Das in     Fig.    1 und 2 dargestellte Pumpenrad ist  dazu bestimmt, ein Trockengas (nachstehend  Druck  gas  genannt) bei einem Druck von etwa 20 tat in       Umlauf    zu bringen, wobei     ein    Lecken     des        Druckgases     aus dem     Gehäuseinnern    längs der Wellenlagerung  bzw. .des Wellentunnels verhindert werden     muss,    wes  halb zur     Einführung    einer Schicht     Druckflüssigkeit          zwischen    Druckgas und Aussenluft gegriffen wird.

    Zum Abschliessen dieses Gases unter     einem    Druck  von 20     at    dient eine Reibdichtung 5, die das Gehäuse  innere gegenüber dem Wellentunnel .des Pumpenrades  abdichtet. Diese Dichtung wird gekühlt, und die       gleiche    Flüssigkeit, die bei höherem Druck,     wie    z. B.

        25     at,    als     Kühlmittel        Verwendung        findet,    befindet  sich     zwischen    den beiden Dichtungen 6 .und 7, welche  die     Abdichtung        unterstützen    und einen mit     Flüssigkeit          gefüllten    Pufferraum zwischen Druckgas und     Aussen-          Luft        begrenzen.     



  Das Pumpenrad 1 sitzt auf     einer    Welle 2,     die     durch ein feststehendes Lager- und     Dichtungsgebilde     3 verläuft, in welches die Kugellager 4 für     die    Welle  eingebaut sind.  



  Für Abdichtungszwecke weist die     Wellte    zwei       axial        auseinanderliegende    ringförmige Vorsprünge  auf. Einer derselben     äst    ein Bund 9,     welcher    über  einen ringförmigen Balg 8     eine    Fassung 10a für einen       Dichtungsring    10 trägt. Der andere Vorsprung     ist        ein     Bund 27 mit an die konzentrischen     Dichtungsringe    6  und 7     anstossende        Dichtungsfläche.     



  Der aus dem     mit    dem festen     Schmiermittel          MOS2        imprägnierte    Graphit bestehende Dichtungs  ring 10 liegt an der     Abdichtfläche    5 eines Wolfram  karbidringes 5a an. Dieser wird vom Kern     eines          Ringes    11 getragen. Ein Flansch     lla    des Rings 11  ist an dem     mit        Pforten        versehenen    Zylinder 13 an  gebracht, der seinerseits am     Bauteil    14     fixiert    ist.

    Die     Teile    14 und 13 verlaufen     konzentrisch    und       enthalten        aufemandserpassende        Kanäle    für den Durch  und     Rückfluss    des     Kühlmittels,    wie weiter unten be  schrieben.  



  Im Ring 11 verläuft     eine        kreisförmige    Rille 15,       abgeschlossen    durch den     zweiteiligen    Ring 12, wo  durch einerseits der innere kreisförmige Kühlmittel  kanal 11b, ganz nahes der     Fas.sungdes        Karbidrings    5a,  und anderseits der äussere Kanal     llc        entsteht.    Den  Einlass für das     Kühlmittel    bildet die Leitung 16       (Fig.    2) im festen Konstruktionsteil 14, die     mit    der  Leitung 17 im Zylinder 13     kommuniziert,    die,

       wie          Fig.    2 zeigt, seinerseits mit der     Rille    15     in    Verbin  dung steht. Auf diese Weise ergibt sich fürs das Kühl  mittel ein Strömungsweg entlang der Rille 15, zu  nächst durch einen     Teil    des     Kanals    11c und dann  durch die Pforten 19     im    Ring 12, wonach die  Strömung durch den Kanal 11b     rückwärts    geht.

   Das       Kühlmittel    verlässt den Kanal     llb    durch die Pforten  20     und        bM        in        die        übrigen        Teile        der        Rille    15, von wo  aus     es        durch    den     Kanal    21 und die,     Leitungen    22 und  23     (Fig.    2)

       fliesst.    Das den Kanal 11b     durchlaufende          Kühlmittel        kühlt    die Fassung 11 und daher den       Karbidring    5a.  



  Die konzentrischen Dichtungen 6 und 7     enthalten          Graphitränge    28, 28', deren Poren     mit    ,dem     festen        in     den vom Balg     gestützten        Fassungen    29, 29' enthal  tenen     Schmiermittel        angefüllt    sind.

       Zwischen        diesen     Dichtungen besteht Raum für     eine        Pufferflüssigkeit.     Die     Fassung    29     liegt    aussen und     wird    von     einem     Balg 30 getragen, der an einem     Radialflansch        eines          Ringes    24 verankert ist.

   Die Fassung 29 wird in     ihrer     Lage in beug auf den     Ring    24 festgelegt     mittels    eines  aus einem     Stahlstreifen    bestehenden,     zwischen    Ring  24 und Fassung 29 eingelegten achteckigen     Rings    5,1.    Die Lage der Fassung 29' wird radial ähnlich     fest-          gelegt    durch einen achteckigen Ring 51' und durch  einen am     Ring    11 angebrachten Balg 30' gestützt.  



  Die     Dichtungen    6 und 7 werden durch eine       Anzapfung    der Kühlflüssigkeit gekühlt,     die    in den  Raum zwischen den     Bälgen    30 und 30'     dringt.     Zu diesem Zweck und, um als Pufferflüssigkeit zu  dienen, ist eine     Anzapföffnung    25 vorgesehen, um der  Flüssigkeit zu     ,ermöglichen,    vom Kanal 15 durch die  Pforte 26 zu strömen, von wo die     Flüssigkeit    unter  vermindertem Druck über den radial gelegenen äu  sseren Teil oder Fassung 29' fliesst und     damit    die Ver  siegelung kühlt.

   Von da strömt sie durch den Ring 51'  und über die Dichtung 6 und     verlässt    den     Hohlraum     durch die     Rad'ialpforten    70 .und 31.  



  Der ringförmige Raum zwischen Dichtung 5 und       Dichtung    7 kann mit einer Stelle im     System    verbun  den werden, die um einen geringen     Betrag    unter dem  Druck der Hochdruckseite der Dichtung 5 liegt, kann  aber auch mit einem Druckregler verbunden     wenden,     der     einen    kleinen     Differendakltuck    über der Dichtung  5     aufrechterhält.     



  In der Anordnung nach     Fig.    1 und 2 wird ein  Balg 8 verwendet, der     zwangläufig    mit     ider    Welle 2  dreht. Dieses Merkmal ist für gewisse Konstruktionen  nicht zweckmässig, weshalb     die    Alternativlösungen in       Fig.    3 und 4 Verwendung finden können.  



  In     Fig.    3 ist der Balg 32 am festen     Bauteil    33 ver  ankert und trägt an seinem freien     Endeeinen    Ring 34  ,aus Hartmetall, wie z. B.     Nitrierstahl    oder     Wolfram-          karbid,    wobei 34a     eine    Abdichtungsfläche     bildet.       Die Reibfläche 35a besteht aus einem     Graphitring     35,

   .dessen Poren mit     einem    festen     Schmiermittel    an  gefüllt     sind!.        Derc        Ring    35 ist     in        einer    Nut einer auf  der Welle 37 zwischen den     Absätzen    37a und     37b     montierten Hülse 36 befestigt.

   Diese weist einen  radialen Einlass 38 auf, der zu einem achsparallelen  Kanal 38a führt, welcher     idie    Kühlflüssigkeit     zwischen     Hülse 36 und Welle 37 zu einem radialen     Kanal    39       leistet,        der    in     nächster        Nähe        der    Nut für     den        Graphit-          ring    35 verläuft.  



  Der Kanal 39     führt    zu einem     achsparallelen    Ka  nal 40, der seinerseits mit einer Anzahl radialer  Bohrungen 41 eines kleinen     Zentrifugalpumpenrades.          kommuniziert.    Durch     Fliehkraft        wind    die     Flüssigkeit     durch diese Bohrungen 41 in eine     ringförmige    Kam  mer 41 gefördert, deren äussere Wandung vom     fest-          stehenden        Bausteil    43     gebildet        wird        und    übliche 0l  dichtungen 44,

   45 ergibt mit     einer        Labyrinthdichtung     46     zwischen    den feststehenden     und    den drehenden  Teilen.  



  Die     Kühlflüssigkeitsleitungen    im     Bauteil    43 sind  schematisch angedeutet und enthalten einen Einlass  47 für das     Kühlmittel    mit     Zwischenflüssigkeit,    der  zum Ringraum 48     führt,        und:        einten        Auslass    49 aus dar       Ringkammer    42.

   Die angedeutete Leitung 50 führt  von der     Niederdruckehe        dlar        öldnchtüng    45 und Gas  abdichtung 34 und wird entweder von     passenden         Verbindungsstücken oder von Druckreglern in Lage  gehalten bei einem Druck, der unter dem des gepump  ten     Gases    und     Öls,    ist.  



  In beiden Ausführungen werden die freien Enden  der     Bälge    durch     achteckige        Ringe    51 zentralisiert.       Fig.    4 und 4A     veranschaulichen        eime        Varianlb    der  Dichtung     mmt    feststehenden     (dalg        heisst        nicht    dre  hendem) Balg,

   wobei     lediglich        ein        Teil        der    Dich  tung     gezeigt        wird.        Dk    Welle 52 weist     einen    Bund  53 auf, dessen     Radialfläche    53a als die eine Seite der  Dichtung dient, .die drehende, wobei     idie    andere Seite  54a der Dichtung an einem mit einem festen Schmier  mittel, wie z. B.     Molybdändisulfid,        durchtränkten          Graphitblock    gebildet wird.

   Der Block ist an einem       Ring    55 geführt, welcher das!     Bindeglied    zwischen  zwei     ringförmigen    Bälgen 56 und 56' bildet. Diese  sind an ihren vom Block abgewendeten Enden bei 57  und 58 am     Abdichtungsgehäuse    59 fixiert. Der     Ring     55 ist dünnwandig und     befindet    sich gegenüber einem       Öleinlass    60, aufs     weichem    das, den Ring     kühlende    Öl  gefördert wird.

   Das Öl     fliesst    innerhalb des     Ringes    55  und     kühlt    den Dichtungsblock, wobei es den Ring  durch einen dem     Einlassdiametral    gegenüberliegen  den     Auslass    verlässt.  



  Um die     Bälge    zu .stabilisieren, ist zwischen dem  Gehäuse und den Bälgen eine Schraubenfeder 61 ein  gesetzt,     die        sich        radial    gegen     dass,        Gehäuse        abstützt.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Reibdichtung zum Abdichten einer von relativ zueinander bewegten Grenzflächen begrenzten öff- nung gegen den Durchfluss eines unter Überdruck ste henden inerten Trockengases, gekennzeichnet durch mindestens ein Dichtungskissen zwischen den Grenz- flächen,

   das an mindestens einer der Grenzflächen reibt und aus einem durch dieses Reiben erodierba- ren Material besteht, und durch Mittel, um eine an dem Dichtungskissen abseits von der Reibfläche an liegende Fläche zu kühlen. UNTERANSPRÜCHE 1. Reibdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass das Dichtungskissen aus Graphit besteht, dessen Poren mit einem Schmiermittel ausge füllt sind, das nicht Graphit ist. 2.

   Reibdichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel ein Molybidän- sulfid in fester Form ist. 3. Reibdichtung nach Unteranspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, idass,die Grenzfläche, an der das Dichtungskissen reibt, ,aus Wolframkarbid be steht. 4.

   Reibdichtung nach Patentanspruch, für eine Wellendurchführung, gekennzeichnet durch zwei längs der Welle im Abstand voneinander angeordnete ringförmige Dichtungskissen und eine zwischen eden selben angeordnete Kammer sowie Mittel zur Zufüh rung eines flüssigen oder gasförmigen Puffermediums in die Kammer und zur Kühlung der Dichtungskissen mittels eines Stromes dieses Mediums.

   5. Reibdichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, @dass zwischen einem gasdicht abzu schliessenden Raum mit dem "unter Überdruck ste henden Trockengas einerseits und der äusseren Atmo- @sphäre anderseits das Dichtungskissen auf der Seite des abzuschliessenden Raumes angeordnet ist und [die Kühlung des Dichtungskissens durch ein als Puffer medium wirkendes flüssiges oder gasförmiges Kühl mittel erfolgt,

   die im Raum zwischen dem Dichtungs- kissen und ;der äusseren Atmosphäre vorhanden ist. 6. Reibdichtung nach Unteranspruch 5, gekenn zeichnet durch Mittel,

   um das Kühlmittel im Bereich des Dichtungskissens unter höherem Druck als dem des Trockengases einzuleiten und sie durch einen zwi schen dem Dichtungskissen und -der äusseren Atmo sphäre angeordneten Pufferraum abzuleiten und dort ihren Druck bis zu einem zwischen dem Druck des Trockengases und Atmosphärendruck [hegenden Druck zu reduzieren.