CH657684A5

CH657684A5 - Gasgesperrte wellendichtung mit kompensationsring.

Info

Publication number: CH657684A5
Application number: CH7659/81A
Authority: CH
Inventors: Joachim Kotzur; Manfred Heinen
Original assignee: Maschf Augsburg Nuernberg Ag
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1981-11-30
Publication date: 1986-09-15
Also published as: JPS57120766A; US4376540A; IT8125367A0; DE3045475C2; BR8107844A; DE3045475A1; FR2495263A1; IT1140091B; FR2495263B1; JPS6357663B2

Description

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Gasgesperrte Wellendichtung für Verdichter und andere Arbeitsmaschinen, bestehend aus einem mit der Welle umlaufenden verformungssteifen Dichtring und einem oder zwei im Gehäuse angebrachten nicht umlaufenden Dichtringen, die über eine Membrane elastisch und gasdicht im Gehäuse angebracht sind und aufgrund einer axialen Vorspannung mit dem umlaufenden Dichtring radiale Dichtspalte bilden, wobei der nicht umlaufende Dichtring und die Membrane aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem nicht umlaufenden Dichtring (4) und der Membrane (6) ein Kompensationsring (1 ; 10) entweder aus dem gleichen Werkstoff wie der nicht umlaufende Dichtring (4) oder aus dem gleichen Werkstoff wie der nicht umlaufende Dichtring (4) und aus einem weiteren Werkstoff eingefügt ist, der einseitig (8) mit dem nicht umlaufenden Dichtring (4) verbunden ist, wobei auf der anderen Seite, an der Fügestelle des Kompensationsringes mit der Membrane (6) die Übertragung der axialen Anpresskraft auf den nicht umlaufenden Dichtring (4) durch gleitende Auflage (9) des Kompensationsringes (1 ; 10) biegespannungsfrei ermöglicht wird.

2. Gasgesperrte Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsring (10) aus zwei Werkstoffen (13,14) besteht, die mittels Schockplat-tierung miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung des nicht umlaufenden Dichtringes (4) und der Membrane (6) unter Zwischenschaltung des Kompensationsringes (10) durch Schweissen hergestellt ist.

Die Erfindung betrifft eine gasgesperrte Wellendichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Wellendichtungen werden für Verdichter und andere Arbeitsmaschinen, bei denen Verfahrensräume im Bereich des Wellendurchganges durchs Gehäuse zur Atmosphäre hermetisch abgeschlossen werden müssen und gleichzeitig nur kleine Sperrgasmengen in die Verfahrensräume gelangen dürfen, verwendet. Die Dichtspalte werden durch Sperrgaspolster gebildet und müssen den Betriebsbedingungen zufolge sehr klein sein, d.h. im um-Bereich liegen.

Es ist einleuchtend, dass Wärmeverzug der Dichtringe bei solchen Dichtungen sehr schnell zum Anstreifen führen kann, so dass infolge der fehlenden Schmierfähigkeit des Sperrmittels Totalschaden verursacht werden kann. Diese Gefahr ist um so grösser, je unterschiedlicher die Wärmedehnung der Werkstoffe der miteinander verbundenen Bauteile ist. So ist z.B. ein nicht umlaufender Dichtring aus Aluminium, der zur gasdichten und elastischen Verbindung mit dem Gehäuse mit einem Stahlfaltenbalg verbunden ist, bei Temperaturen über 80° C nur noch bedingt einsatzfähig, weil er sich derart verzieht, dass er den mit der Welle umlaufenden Dichtring berührt, mit dem er den radialen Dichtspalt bildet.

Die im folgenden beschriebene Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Verwerfung des kritischen nicht umlaufenden Dichtringes zu vermeiden, wenn dieser mit Bauteilen von extrem unterschiedlichem Wärmeverhalten verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der zwischengefügte Kompensationsring kann mit der Membrane durch Metallkleber verbunden sein.

Alternative kann der Kompensationsring aus zwei Werkstoffen bestehen, die mittels Schockplattierung miteinander s verbunden sind, wobei die Verbindung des nicht umlaufenden Dichtringes und der Membrane unter Zwischenschaltung des Kompensationsringes durch Schweissen erfolgt.

Beide Ausführungsformen der Erfindung verhindern eine temperaturabhängige Verformung der nicht umlaufenden io Dichtringe und gewährleisten insofern einen sicheren Betrieb des Dichtungssystems. Der Einsatz der Ausführung mit Klebeverbindung bzw. Schweiss-Schockplattierungsverbindung hängt u.a. von den herrschenden Temperaturbedingungen ab. Es wurde durch Versuche nachgewiesen, dass bei Betriebs-15 temperaturen von etwa 100°C eine Klebeverbindung sicher verwendet werden kann, während für Betriebsverhältnisse mit höheren Temperaturen die Schweiss-Schockplattierungsver-bindung in Betracht kommt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der 20 Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt der gasgesperrten Wellendichtung mit Kompensationsring aus einheitlichem Werkstoff und

Fig. 2 einen Längsschnitt der gasgesperrten Wellendichtung mit Kompensationsring aus zwei Werkstoffen. 25 Fig. 1 zeigt eine Wellendichtung, deren statische Bauteile, nämlich Dichtring 4, Kompensationsring 1 und Membrane, im Ausführungsbeispiel Faltenbalg 6, mit Metallkleber verbunden sind.

Der mit der Welle 2 umlaufende Dichtring 3 bildet mit 30 dem nicht umlaufenden Dichtring 4 den Dichtspalt 5, dem über ein Röhrchen 11 Sperrgas zugeführt wird.

Der Dichtring 4, z.B. aus Aluminium hergestellt, ist über einen Faltenbalg 6, der z.B. aus Stahl besteht, mit dem Gehäuse 7 gasdicht und elastisch verbunden. Zwischen dem 35 Dichtring 4 und dem Faltenbalg 6 ist der Kompensationsring 1, der dem Auffang der Wärmedehnung dient, eingefügt.

Der Kompensationsring 1 besteht aus dem gleichen Werkstoff wie der statische Dichtring 4, so dass beide Ringe bei Erwärmung die gleiche Wärmedehnung erfahren. Da der 40 Kompensationsring 1 an der Stelle 8 mit dem nicht umlaufenden Dichtring 4 durch Metallkleber verbunden ist und an der Stelle 9 auf dem Dichtring 4 unter Übertragung einer axialen Vorspannkraft gleiten kann, können die inneren Spannungen, die im Bereich der Klebeverbindung des Kompensationsrin-45 ges 1 mit dem Faltenbalg 6 durch unterschiedliche Wärmedehnung auftreten, durch die U-förmige Ausbildung des Kompensationsringes 1 nicht in den Dichtring 4 gelangen.

Fig. 2 zeigt eine geschweisste Dichtungsausführung.

Der Kompensationsring 10 besteht aus zwei unterschiedli-50 chen Werkstoffen 13 und 14, beispielsweise Aluminium und Stahl, und zwar an der Stelle 8 aus dem gleichen Werkstoff wie der Dichtring 4, nämlich beispielsweise Aluminium, und wird mit diesem verschweisst. An der Stelle 12 wird der Kompensationsring, der hier aus Stahl bestehen kann, mit dem 35 Faltenbalg 6, der ebenfalls aus Stahl bestehen kann, verschweisst. In diesem Bereich stimmen demnach die Werkstoffe des Kompensationsringes 10 und des Faltenbalges 6 überein. Durch Schockplattierung sind die unterschiedlichen Werkstoffe 13 und 14 des Kompensationsringes gasdicht mit-60 einander verbunden.

Auch bei der Ausführungsform gemäss Fig. 2 kann der Kompensationsring an der Stelle 9 auf dem Dichtring 4 unter Übertragung einer axialen Vorspannkraft gleiten.

1 Blatt Zeichnungen