DD204977A1 - Wellenabdichtungssystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wellenabdichtungssystem mit mehrfach angeordneten Wellendichtringen, insbesondere fuer Wellenabdichtungen von Stevenrohren und Querstrahlrudern. Um mit einfachen Mitteln eine Erhoehung der Standzeit der Wellenabdichtung und d. Moeglichkeit einer laufenden Kontrolle des Verschleisszustandes zu erreichen, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, durch mehrfache Anordnung von Wellendichtringen und durch weitgehenden Ausgleich der Druckunterschiede vor und hinter jeder Dichtlippe eines Dichtringes sowie durch Sicherung einer einwandfreien Schmierung und Kuehlung der Dichtringe ein geeignetes Abdichtungssystem zu schaffen. Die Erfindung wird im wesentlichen dadurch geloest, dass der Schmieroelbehaelter im Bereich der Wasserlinie, vorzugsweise unterhalb der Wasserlinie, angeordnet ist, und dass jede Kammer des Kammerringes wasserseitig jeweils mit einem unterhalb der Wasserlinie liegenden Druckausgleichgefaess und oelseitig jeweils mit einem unterhalb des Oelspiegels liegenden Druckausgleichgefaess verbunden ist.

Description

'Titel der Erfindung Wellenabdichtungssystem

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Wellenabdichtungssystem mit mehrfach angeordneten ?/ellendichtringen, insbesondere für Wellenabdichtungen von Stevenrohren und Querstrahlrudem, wobei Mittel zur Erhöhung der Lebensdauer durch Erweiterung der Anzahl der. Dichtringe sowie durch Reduzierung des Anpreßdruckes der Dichtlippen vorgesehen sind und wobei die laufende Kontrolle des Verschleißzustandes aller Dichtringe ermöglicht wird» Daraus läßt sich der Zeitpunkt für die vorbeugende Instandsetzung festlegen»

Charakteristik der bekannten technischen Losungen

Es ist bekannt, daß besonders der dem Wasser zugewandte Wellendich t-ring der Wellenabdichtung infolge 'Schmutzeinwirkung einem starken Verschleiß unterliegt» Darüber hinaus begünstigen hohe Anpreßdrücke bei diesem Wellendichtung wie auch bei anderen Wellendichtringen einer 'Wellenabdichtung den Verschleiß, so daß es zu vorzeitigen Ausfällen der Wellenabdichtung kommt.

In der DE-OS 2643769 und in der DDR-Patentschrift 151650 wird zur Reduzierung des Verschleißes der Dichtringe infolge Schmutzeinwirkung eine saubere Flüssigkeit zwischen Welle und Dichtlippe nach außen gedrückt. .

Als Nachteil ist die Bereitstellung größerer Mengen sauberen Wassers in Plachwasserzonen anzusehen, wo gerade verschmutztes Wasser anfällt.

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Weiterhin sind mit der DE-OS 2625153 und der DE-OS 2926660 Druckregel- und Ausgleichseinrichtungen für die Ringkammern zwischen hintereinander angeordneten Dichtringen bekannt, die recht kompliziert sind.

Schließlich ist in der DE-OS 2811 196 eine druckentlastende Dichtlippenanordnung vorgestellt, bei der jeder Dichtring mit zwei Dichtlippen ausgeführt ist. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß bei Ausfall einer Dichtlippe die andere Dichtlippe durch die Ausgleichsbohrung sofort unwirksam wird. Die Lebensdauer der Wellendichtung ist durch das Vorhandensein nur eines wasserseitigen Dichtringes gering.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, mit einfachen Mitteln die Lebensdauer der Wellenabdichtung zu erhöhen und eine laufende Kontrolle des Verschleißzustandes"eines jeden Wellendichtringes zu ermöglichen, um zu einem geeigneten Zeitpunkt die vorbeugende Instandsetzung der Wellenabdichtung vornehmen zu können« Darüber hinaus ist es das Ziel, eine Verschmutzung der Gewässer durch austretendes Öl zu vermeiden,.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einerseits durch Redundanz, d.h« mehrfache Anordnung von Y/e11endichtringen, andererseits durch weitgehenden Ausgleich der Druckunterschiede vor und hinter jeder Dichtlippe eines Dichtringes, sowie durch Sicherung einer einwandfreien Schmierung und Kühlung der Dichtringe die Lebensdauer der Wellenabdichtung zu erhöhen und durch geeignete Dichtringanordnung und Druckgefälleausbildung innerhalb des Abdichtungssystems eine Verschmutzung der Gewässer durch austretendes öl zu vermeiden. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, den Verschleißzustand eines jeden Wellendichtringes aus ständig sichtbaren Leckagen abzuleiten.

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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch, gelöst, daß in einem Dichtringgehäuse einer Wellenabdichtung mehrere Wellendichtringe angeordnet sind, deren Dichtlippen in die abzudichtende Richtung, d.h. zur Wasser- bzw. Olseite, zeigen. Zwischen jev^eils zwei Dichtringen wird eine Druckkammer durch einen mit mehreren radialen Durchbrächen versehenen Kammerring gebildet. Jede Druckkammer steht mit einem Druckausgleichsgefäß geringen Volumens in Verbindung» Dazu sind im Dichtringgehäuse jeweils im Bereich eines jeden Kam— merringes radial mehrere Bohrungen bzw. ist jeweils ein Ringkanal angeordnet, von wo aus mehrere axial verlaufende Kanäle zum Schiffsinnern bei Stevenrohrabdichtungen bzw, zum Getriebeinnern bei Querstrahlrudern verlaufen. Die !Fortführung der Kanäle erfolgt weiterhin über radial und axial verlaufende Bohrungen bzw. von einer gedrehten Fläche zur anderen über Ringkanäle. Im Gegensatz zu bekannten Lösungen befindet sich der Schmierölbehälter für Stevenrohrlager bzw» das Querstrahlrudergetriebe in unmittelbaren Bereich der niedrigsten Wasserlinie, vorzugsweise etwas unterhalb der Wasserlinie. ?/iederum unterhalb der Wasserlinie bzw. des Ölspiegels des Schmierölbehälters sind für jede Kammer zur Gewährleistung der Schmierung und Kühlung aller Dichtringe die erwähnten Druckausgleichsgefäße_s die mit Ö5. oder Wasser gefüllt sind, angeordnet.

Vor Inbetriebnahme der Wellenabdichtung sind' die Druckausgleichsgefäße soweit zu füllen, bis Schmiermittel aus dem Überlauf heraustritt« Beim Undichtwerden eines Dichtringes durch Verschleiß tritt, je nachdem, welcher Dichtring defekt ist, Wasser oder öl aus dem Überlauf des Druckausgleichgefäßes. Die Leckagen werden in einem Meß- und Kontrollbehälter aufgefangen. Aus der Art und Menge des austretenden Mediums, vorwiegend Wasser oder öl, und aus der Zuordnung des Druckausgleichgefäßes zum Dichtringpaar läßt, sich ableiten, welcher Dichtring in welchem Maße defekt ist. Erfahrungsgemäß wird der äußere wasserseitige Dichtring besonders infolge Schmutzanfall zuerst verschleißen. Sofern die Leckagen zu groß werden, ist durch ein Absperrorgan der Leckagekanal dichtzusetzen« Dann übernimmt die nächste Dichtung voll die Punktion

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der vorhergehenden Dichtung. Das gleiche Prinzip gilt auch für die ölseitigen .Dichtringe.

Durch die Anordnung der Druckausgleichsgefäße unterhalb der Wasserlinie "bzw· des Ölspiegels im Schmierölbehälter wird ein Eindringen von Wasser in das Schmieröl und umgekehrt Schmieröl in die Gewässer vormieden.

Die Wellenabdichtung an Antriebswellen in Getrieben von Querstrahlrudern steht ölseitig unter dem Druck der Ölsäule des genannten SchmieröIbehält ers und auf der anderen Seite unter atmosphärischen Druck. Zur Reduzierung der Anpreßkräfte der Dichtlippen sind mehrere Dichtringe vorgesehen, zwischen denen wie bei der Schraubenwellenabdichtung jeweils ein Kammerring angeordnet ist, der über einen im Bereich des Kammerringes liegenden Eingkanal und weiteren Kanälen mit jeweils einem Durckausgleichgefäß verbunden ist. Der ölspiegel des Durckausgleichgefäßes liegt unterhalb des Ölspiegels des Schmierölbehälters. Je nach Höhenanordnung des Durckausgleichgefäßes kann der Anpreßdruck auf die Dichtlippe des inneren Dichtringes aufgehoben oder reduziert werden. In jedem Falle ist eine Kontrolle des Dicht zustandes der inneren Dichtungen durch Austreten des Lecköls aus dem Überlauf des Druckausgleichgefäßes möglich. Über einen Meß- und Kontrollbehälter kann die Leckö!menge pro Zeiteinheit bewertet werden.

Bei Undichtigkeiten am äußeren Dichtring entleert sich das entsprechende Druckausgleichsgefäß. Die aus dem Überlauf des Druckausgleichgefäßes austretenden Leckagen können ebenfalls durch ein Absperrorgan unterbrochen werden.

Ausführung sbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

5"Ig. 1i das Abdichtungssystem einer Wellenabdichtung für Prbpellerwellen von Schiffsantrieben sowie in Getrieben von Querstrahlrudern,

Fig. 2: das Abdichtungssystem einer Wellenabdichtung für Antriebswellen in Getrieben von Querstrahlrudern.

Die Weilenabdichtung von Propellerwellen entsprechend Fig„ ist in bekannter Weise am Stevenrohr bzw. am Getriebegehäuse 1 befestigt, Das gegen Wasser abzudichtende Lager wird durch den Schmierölbehälter 2 über die Leitung 3 mit Schmieröl versorgt. Der Schmierölbehälter 2 ist im Schiff über der Wellenmitte bzw. bei ö,uerstrahlrudern Mitte Schiff angeordnet, wobei als wesentliches Merkmal der ölspielgel 4 im Schmierölbehälter 2 zur Druckentlastung der Dicht lippen im Bereich der Wasserlinie 5 liegt.

Zur Abdichtung der Propellerwelle 6 gegenüber Wasser und öl sind in einem Dichtringgehäuse 7 beispielsweise drei Wellendichtringe 8, 9> 10 vorhanden, deren Dichtlippen, in der Fig. in Form von Pfeilen dargestellt, in die abzudichtende Richtung weisen. Zwischen zwei Wellendichtringen, im Beispiel zwischen Dichtring 8 und 9 sowie 9'und 10, ist je ein Kammerring 11, 12 mit am Umfang verteilten Schmiermittelöffnungen angeordnet. Zur Gewährleistung der Schmierung und Kühlung sowie zur Anzeige der Undichtigkeit der Dichtringe 8, 9 &&d 10 sind im Bereich der Kammerringe 11, 12, Hingkanäle 13, 14 und von jedem Hingkanal ausgehend jeweils mehrere am Umfang verteilte Aüffüll- und Leckagekanäle 15 und 16 vorhanden, die über die Auffüll- und Leckageleitungen 17, 18 sowie über die Absperrorgane 19, 20 mit den Druckausgleichgefaßen 21, .22:«.verbunden sind. Die unterhalb der Wassei linie 5 und dem Ölspiegel 4 angeordneten Druckausgleichgefäße 21, 22 sind mit Überläufen 23, 24 versehen_? aus denen die Leckagen austreten und in die Meß- und Kontrollbehälter. 25» 26 geleitet werden können. Letztere sind mit Absperrorganen 27, 28 ausgestaltet, über die die Leckagen in die Bilge abgeführt werden.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist wie folgti .

Durch das, Auffüllen der Druckausg.leichg.eläße 21, 22 mit öl bzw. Wasser werden die Dichtringe 8, 9, 10 bereits bei Inbe-

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triebnahme ausreichend mit Schmiermittel versorgt, wobei durch die Höhenanordnüng des Schmierölbehälters 2 im Bereich der Wasserlinie und der Druckausgleich^ehält er 21, 22 unterhalb der Wasserlinie 5 bzw. des Ölspiegel 4- vor und hinter den Dichtringen ein weitgehender Druckausgleich stattfindet, Sine Erwärmung der Dichtringe 8j 9? 10 infolge Schmiermittelmangel ist nicht möglich» Dadurch wird die Lebensdauer der Dichtringe 8, 9» 10 und damit der Wellenabdichtung insgesamt erhöht.

Der Dichtring 6 ist infolge Verschmutzung der Gewässer dem größten Verschleiß ausgesetzt. Bei fortschreitender Abnutzung der Dicht lippen machen sich Leckagen bemerkbar, die über die Druckbrücke im Kammerring 8, dem Singkanal 13j dem Kanal 15» der Leitung 17, dem geöffneten Absperrorgan 19 aus dem überlauf 23 des Druckausgleichgefäßes. 21 heraustreten. Bei unzulässig hohen Leckagen wird dann das Absperrorgan 19 geschlossen und der Dichtring 8 damit außer Betrieb gesetzt. Der Dichtring 9 übernimmt jetzt die Funktion der Abdichtung gegen Wasser, bis über den Kammer ring 12, den Hingkanal 14-, dem Kanal 16, die Leitung 18, dem geöffneten Absperrogan 20-unzulässig hohe Leckagen aus dem Überlauf 24- des Drückausgleichgefäßes 22 herausströmen. Undichtigkeiten des ölseitigen Dichtringes 10 machen sich ebenfalls am Überlauf 24- des Durckausgleichgefäßes.22 bemerkbar. Aus-der Zusammensetzung der Leckagen, ob vorwiegend V/asser - oder ölaustritt, kann geschlossen werden, ob der wasserseitige Dichtring 9 oder der ölseitige Dichtring 10 defekt ist. Alle austretenden Leckagen können in den Meß- und Kontro11behältern 25, 26 aufgefangen werden. Eine Bewertung der Leckagenmengen pro Zeiteinheit ist möglich. Die Ableitung der Leckagen in die Bilge erfolgt über die Absperrorgane 27, 28.

Selbstverständlich kann das beschriebene Prinzip auch bei Verwendung weiterer wasserseitiger wie auch olseitiger Dichtringe angewandt werden.

Damit wird durch Eedundanz eine Erhöhung der Lebensdauer der Wellenabdichtung erreicht. Durch die Anordnung der Druckausgleichgefäße 21, 22 unterhalb der Wasserlinie 5 bzw. des Ölspiegels 4 wird ein Eindringen von Wasser in das Schmieröl und umgekehrt vermieden. Als weiteres Anwendung steisp ie I soll das vorgeschlagene Lösungsprinzip an der Wellenabdichtung einer senkrecht stehenden Antriebswelle eines Querstrahlrudergetriebes entsprechend Fig. beschrieben werden.

Die Schmierölversorgung des Getriebes erfolgt, wie in Pig. 1, durch den SchmierÖlbehälter 2 und die Leitung 3· Die Wellenabdichtung ist. am Getriebegehäuse 30 befestigt. Zur Abdichtung der Antriebswelle 31 sind in einem Dichtringgehäuse 32 die Dichtringe 33» 34· angeordnet. Zwischen diesen Dichtringen ist ein mit an Umfang verteilten Schlitzen

versehener Kammerring 35 eingelegt, an dem der" im Dichtring-

gehäuse 32 vorhandene Ringkanal 36 und der Auffüll- und Leckagekanal 37 anschließt. Dieser Kanal ist über eine Leitung 38 und einem geöffneten Absperrorgan 39 mit dem Druckausgleichgefäß 40 sowie Überlauf 41 verbunden. Das Druckausgleichgefäß 40 ist unterhalb des ölspiegels 4 des Schmierölbehälters 2 angeordnet, wodurch für die Höhenlage des Druckausgleichgefäßes 40, in jedem PaIl unterhalb des Ölspiegels 4, 2 Möglichkeiten des Druckausgleichs näher erläutert werden. Beträgt die Höhenlage des Druckausgleichgefäßes 40 etwa h, dann ist der Dichtring 33 annähernd entlastet, der Dichtring 34 niit der Druckhohe h belastet. Wird der Auffüllbehälter in einer Höhe gleich /2 aufgestellt, dann ist auf Dichtring 33 und 34· jeweils die Drückhöhe λ* /2 wirksam. Die Wirkungsweise des Lösungsprinzips ist ähnlich dem in Fig. 1. Nach dem Auffüllen des Druckausgleichgefäß kann die Wellendichtung in Betrieb genommen werden. Undichtigkeiten am Dichtring 33 äußern sich durch austretende Leckagen aus dem Überlauf 41 des Druckausgleichgefäßes 40, Die Leckmenge pro Zeiteinheit kann im Meß- und Kontrollbehälter 42 ermittelt werden und danach über das Absperrorgan 43 in die Bilge abgelassen werden.

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Sind die Leckagen unzulässig hoch, wird das Absperrorgan 39 geschlossen. Dann übernimmt der Diclitring 34 die Abdichtung. Ist im Betriebszustand-Dichtring 33 in Ordnung und Dichtring 34 defekt, dann entleert sich der Auffüllbehälter 4-0 über die defekte Dichtung. Aus dem Flüssigkeitsstand im Druckausgleichgefäß 4-0 läßt sich auch hier auf den Verschleißzüstancl der Dichtringe 33? 34 schließen,

Claims (5)

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1. Wellenabdichtungssystem, insbesondere für Stevenrohre und Querstrahlruder, bei dem die Wellenabdichtung wasser- und ölseitig aus mehreren Dichtringen besteht und jeweils zwischen zwei Dichtringen eine Kammer durch einen Kammerring gebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Schmierölbehalter (2) im Bereich der Wasserlinie (5)? vorzugsweise unterhalb der Wasserlinie (5) angeordnet ist und daß jede Kammer des Kammerringes (11, 12 bzw. 35) wasserseitig jeweils mit einem unterhalb der Wasserlinie (5) liegenden Druckausgleichgefäß (21) und ölseitig jeweils mit einem unterhalb des Ölspiegels (4) liegenden Druckausgleichgefäß (22, 40) verbunden ist, wobei als Verbindungen getrennte Ringkanäle (13> 14, 36) oder Bohrungen, Auffüll- und Leckagekanäle (15» 16>» 37) sowie Auf füll- und Leckageleitungen (17, 18, 38) und die Absperrorgane (19,20,39) vorgesehen sind.

2« Wellenabdichtungssystem nach Punkt Idadurch gekennzeichnet , daß der Yerschli^ßzustand eines jeden Dicht ringes· (8,'9 > 10 »33 »34·) aus der aus dem Überlauf (23,24,41) des Druckausgleichgefäßes (21, 22, 40) austretenden Leckagemenge ableitbar ist, wobei die Anzeige bei gleichen Medien vor und hinter der Dichtung für den unter höherem Druck stehenden Dichtring und für ein Dichtringpaar mit entgegengesetzt gerichteten.Dichtlippen (9, 10) und unterschiedlichen Medien für den dem austretenden Medium zugeordnete Dichtring gilt.

3. Wellenabdichtungssyst em nach Punkt Idadurch gekennzeichnet, daß bei unzulässigen Leckagen infolge Verschleiß der Dichtringe (S, 9, 10, 33, 34) die Leckagen durch ein Absperrorgan (19» 20, 39) abschaltbar sind»

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4. Wellenabdichtungssystem nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet , daß vorzugsweise je Kammer ein Meß- und Kontrolleehält er (25, 26, 42) angeordnet ist.

5. Wellenatidichtüngssystem nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet ,daß die Druckausgleichgefäße (21, 22, 40) vorzugsweise mit Öl gefüllt sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen.