DD208052A3

DD208052A3 - Abdichtsystem auf wellen gegen stark schleissende, gasfoermige, komprimierte medien

Info

Publication number: DD208052A3
Application number: DD82237937A
Authority: DD
Inventors: Peter Smuda; Klaus Werner; Rainer Wernecke
Original assignee: Freiberg Brennstoffinst
Priority date: 1982-03-08
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1984-03-21
Also published as: DE3234149A1; YU44083B; CS70483A1; ATA344382A; GB2118260B; DE3234149C2; JPH026386B2; AT384664B; JPS58152972A; FR2523249A1; SU1691634A1; US4475735A; GB8303315D0; GB2118260A; HU194371B; FR2523249B1; YU52883A

Abstract

DAS ERFINDUNGSGEMAESSE ABDICHTSYSTEM AUF WELLEN GEGEN STARK SCHLEISSENDE, GASFOERMIGE, KOMPRIMIERTE MEDIEN FINDET UEBERALL DORT ANWENDUNG, WO NACHFOLGENDE MASCHINENELEMENTE, WIE Z.B. LAGERBAUGRUPPEN, VOR DEN DIESE TEILE ZERSTOERENDEN MEDIEN, Z.B. FESTSTOFFBELADENEN, KOMPRIMIERTEN GASEN, WIRKUNGSVOLL ZU SCHUETZEN SIND. WAEHREND DAS ZIEL DER ERFINDUNG IN DER SCHAFFUNG EINES WIRKUNGSVOLLEN ABDICHTUNGSSYSTEMS BESTEHT, LIEGT IHR DIE AUFGABE ZUGRUNDE, DIE ABDICHTUNG UNTER VERWENDUNG VON STOPFBUCHSPACKUNGEN ZU REALISIEREN. ERFINDUNGSGEMAESS BESTEHT DAS ABDICHTSYSTEM AUS EINER KOMBINATION VON STOPFBUCHSPACKUNGEN UND DER ANWENDUNG VON SPUELGAS MIT EINEM HOEHEREN ALS DEM SYSTEMDRUCK ZUR SPUELUNG UND DRUCKBEAUFSCHLAGUNG DES SCHMIERMITTELS. DURCH DIE ANWENDUNG DES SPUELGASES WIRD DER VOR DER DICHTUNG BEFINDLICHE SPALT ZWISCHEN WELLE UND GEHAEUSEDECKEL FREIGESPUELT UND/ODER DIE STOPFBUCHSPACKUNG ZUR MINIMIERUNG DER LECKVERLUSTE VON AUSSEN MIT DRUCK BEAUFSCHLAGT, DURCH DAS UNTER DRUCK STEHENDE SCHMIERMITTEL WIRD STAENDIG FUER EINE AUSREICHENDE SCHMIERUNG DER DICHTUNGSPACKUNG UND DEN AUFBAU EINES SCHMIERPOLSTERS GESORGT.

Description

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Titel, der Erfindung, _: ~ /

Abdichtsystem auf Wellen gegen s.tark schleißende, gasförmiige, komprimierte Medien . ' .

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das' Abdichtsystem auf Wellen gegen stark schleißende, gasförmige, komprimierte Medien kann überall dorteingesetzt werde.n, wo nachfolgende. Maschinenelemente auf rotierenden Wellen' gegen hoch komprimierte und stark schleißende Medien, wie sie z. B. Trägergas—Staub-Suspensionen im Dichtstrombereich darstellen, wirksam abgedichtet werden sollen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher bestand entsprechend den -Förderungen, aus der Präzis nur die'Notwendigkeit., niedrigkonzentri.erte Staubströme mit einer Beladung/.ν on .,ca. 10 - 30 kg/'nr bei relativ geringen Systemdrücken, die ca. 0,2 MPa betragen, gegen die Außenatmosphäre abzudichten. Diese .Probleme.'lassen sich nach dem Stand der 'Technik mit den herkömmlichen Stopfbuchspackungen lösen,' die eventuell durch einen Schmierring mit angeschlossener Staufferbüchse erweitert sind. Weiterhin sind aus dem , •Pumpen- und'Verdichterbau spezielle Abdichtungssysteme ^s bekannt., die mit Sperrmedien . arbeiten. Die Entwicklung der .'Dicht Stromtechnologie,- die z. 3. . -. in der Kohlenstaubvergasung ihre Anwendung findet,

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stellt an die Abdichtung weitaus höhere Anforderungen. Hier können die Staubkonzentrationen und die Systemdrücke auf den 20-fachen Betrag der oben erwähnten Werte steigen.- Eigene Versuche bewiesen, daß die Übernahme der Lösungsprinzipien von Abdichtsystemen für niedrigkonzentrierte Staubströme., mit geringen Sy st eindrücken auf die Dichtetroratechnologie hoher Betriebsdrücke mit gleichzeitigem Einsatz- von Sperrinedien nur zu Laufzeiten von etwa 240 h; führt. Da; J ede. Stopfbuchspackung geringfügige Leckverluste in Richtung des Druckgefälles zuläßt, wandern mit dem Leckgasstrom kleinste ,Staubteilchen unter die Stopfbuchspackung und führen ,zu einer Krustenbildung an der Gleitfläche der Stopfbuchspackung, die im fortgeschrittenen Stadium die Welle blockieren lassen.

Ziel der Erfindung- ^:

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines-. wirkungsvollen Abdichtsystems, das eine sichere Abdichtung auf rotierenden Wellen gegen stark schleißende und hoch komprimierte, gasförmige Medien gewährleistet , insbesondere gegen hoch komprimierte St aub-Trägergas-Suspenslonen im ..Dicht strombereich,,

Darlegung des Wesens, der. Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abdichtsystem auf rotierenden Wellen zu entwickeln, das sowohl für die Seite der durchgehenden Weile als auch für die Seite des Wellenstumpfes verwendbar ist, wobei als Dichtelement eine Stopfbuchspackung Verwendung finden soll. · ' ^: .:' -''. Die erfindungsgemäße Lösung der.Aufgabe ist durch die-Kombination von Stopfbuchspackungen mit der Anwendung von Spülgas-mit einem höheren als dem Systemdruck zur

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Spülung und Druckbeaufschlagung des Schmiermittels gekennzeichnet.

Wesentlich für. die Erfindung ist. die Bereitstellung eines .Spülgases, das zweckmäßig mit dem jeweiligen Medium oder dem 'Trägergas einer Staub-Trägergas- . Suspension identisch sein soll und unter einem höherem, als dem Systemdruck stehen muß. ₍

Das Spülgas wird einerseits dazu verwendet, die Schmierköpfe für die Schmierung der Stopfbuchs- ' . packung mit Druck zu beaufschlagen,· andererseits ' ' ." wird es bis auf einen Druck wenig über dem Systemdruck gedrosselt zur Spülung und/oder Druckbeaufschlagung des gekapselten lagers am Wellenende eingesetzt. Die erfindungsgemäße Kombination von Stopfbuchspacküng, druckbeaufschlagtem Schmiermittel und Spülgas kann in den 2 folgenden Varianten realisiert werden:

1. Diese Variante wird hauptsächlich für die Antriebsseite von Wellen eingesetzt. Erfindungsgemäß wird

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als vorletztes Element der Stopfbuchspackung von

< . .·

der StOp₁ f buchs brille aus gesehen ein Schmierring mit umlaufenden Nuten eingebracht, die über eine , : Bolirung mit einem Schmierkopf verbunden sind. Der " , Schmierkopf ist im Oberteil so ausgebildet, ,daß, das Schmiermittel mit dem Spülgasdruck," der höher als der Systemdruck ist, beaufschlagt wird. Zwischen der Stopfbuchspackung und dem Medien- oder Suspensionsraum befindet sich auf der Weile ein zusätzlicher Absatz, der zwischen-Welle und Gehäuse einen schmalen Spalt läßt. Durch diesen Spalt wird über einen Anströmraum und ein Verteilungsblech ein wenig über den Systemdruck gedrosselter Spülgasanteil gedrückt. ' .. ' , ^x _ ..Durch die kontinuierliche Gasströmung:im Spalt • zwischen Welle und Gehäuse in Richtung Medienraum

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• wird χ das Eindringen von. Fremdkörpern in den.Be- . reich der Stopfbuchspackung verhindert. Durch diese Anordnung werden auch geringfügige Leckgas-. mengen ausgeglichen,.indem das staubfreie Spülgas' die Leckgasnienge "abdeckt und so ein Eintragen von Festkörpern in den Dichtungsbereich verhindert. Sollten bedingt durch Druckschwankungen doch Festkörper ' durch den freigespülten Spalt in den Dich-, tungsbereich vordringen, entsteht in der Stopfbuchspackung auf der Wellenoberfläche ein immer noch schmierendes Fett-Festkörper-Gemisch. Durch das unter höherem Druck als das Spülgas stehende Schmiermittel werden bei kurzzeitigem Entspannen oder Setzen der Packungselemente die .entstehenden Spalten mit· Schmiermittel gefüllt, es wird ebenfalls eine ständige ^chmiermittelbewegung vom Schmierring in Richtung Stopfbuchsbrille' (Außenatmosphäre) realisiert. Die Geschwindigkeit der Schmiermittelbewegung ist unter anderem auch von der Wahl des geeigneten Druckverhältnisses von Schmiermitteldruck,: zu Spülgasdruck abhängig.-, und -der. Schmiermittelverbrauch kann über die richtige Einstellung des Differenzdruckes, minimiert werden. .

2. Die 2. Variante dient hauptsächlich der Abdichtung von Lagereinheiten auf 'wellenstumpfen. .Ausgangspunkt' ist wiederum eine Kombination von: Stopfbuchspackung, druckbeaufschlagtem Schmiermittel und ' Spülgas. · .- ' . ^; ' ' ' ' · ' '. '· - Das Wellenende ist bei der erfindungsgemäßen Losung druckdicht gekapselt. Der Spüldruck, der entsprechend Variante 1 höher als der .Systemdruck ist, wirkt ebenfalls auf das; Schmiermittel. Der Druck des gedrosselten Spülgasanteils, der 'wenig über dem Systemdruck liegt, wirkt von der äußeren Seite auf - die Stopfbuchspackung.. . . . . - ·..'...

Die Anordnung des Schmierrings erfolgt analog der Ausführung auf "der Antriebsseite der Welle. Durch < die Druckbeaufschlagung des gesamten Lagerraumes einschließlich der Dichtung ist gewährleistet·,, daß auch bei Ausfall der Schmiereinrichtung eine genügend große Druckdifferenz vorhanden ist, so daß kein Gasstrom mit dem damit vorhandenen Festkörpertransport durch die' Stopfbuchspackung auftreten kann. Der hinter der 'Stopfbuchspackung aufgebaute Druck verhindert ebenso einen raschen Schmiermitteltransport durch die Dientelemente im Falle des Lockerns der Stopfbuchspackung durch Setzen oder Entspannen der Dichtung.

Ausführungsbeispiel . . "

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Aus-!· führungsbeispiels näher beschrieben werden. In der zugehörigen Figur ist. eine Druckzellenradschleuse. dargestellt, in welcher beide'Varianten des möglichen Abdichtsystems realisiert sind. Die Druckzellenradschleuse dientλ der Förderung und der Dosierung einer Staub-Trägergas-Suspension im DichtStrombereich, das heißt, einer Suspension mit einem Feststoff/Trägergasverhältnis von- 300 kg/m , die zusätzlich noch unter einem Druck 2,5 MPa steht. . . . Auf der linken Seife der Figur ist die für die Antriebsseite der'Welle 15 geeignete 1. Variante des Abdichtsystems dargestellt. Als vorletztes Element der Stopfbuchspackung 1 von der Stopfbuchsbrille 5 aus gesehen wird ein Schmierring 2 mit einer inneren-und einer ,' äußeren umlaufenden JSut eingesetzt, der mit einem Schmierkopf.'4 verbunden ist. Im Schmierkopf ψ. wird der Vorratsraum für Schmiermittel 17 über einen Kolben 18 durch das Spülgas, dessen Druck höher als der Systemdruck der iitaub-Trägergas-Suspension und das

zweckmäßig mit dem Trägergas identisch ist, mit Druck beaufschlagt. Dadurch werden bei sich lockernder oder setzender Stopfbuchspackung die entstehenden Spalten mit Schmiermittel gefüllt und eine Bewegung des Schmiermittels vom Schmierring 2 in Richtung der.Stopfbuchsbrille 5_Λ erzeugt. Weiter befindet sich im Gehäuse 14 ein Anströmraum 3 für Spülgas, der über entsprechende Bohrungen und Rohrleitungen mit dem .Spülgasanschluß 16 verbunden ist, wobei eine Drosseleinrichtung 10 swischengeschaltet ist. Durch den Einbau der Drosseleinrichtung 10 wird der Spülgasdruck soweit gedrosselt, daß dieser nur wenig, über dem Systemdruck der Staub- _: 'Trägergas-Suspension liegt. Vom Ariströmraum 3 fließt das Spülgas über ein Verteilungsblech für Spülgas 9 durch den Spalt 13> der durch ,den Wellenabsatz 12 und den Gehäusedeckel 21 gebildet wird, zusätzlich in den Staubstrom. Durch den der Stopfbuchspackung T vorgelagerten freigespülten Spalt 13 ist infolge des ständigen Spülgasstromes ein'Eindringen von Staubpartikeln. ( in den Dichtungsbereich unwahrscheinlich. Geringfügige Leckgasmengen der Dichtung werden außerdem durch das staubfreie Spülgas abgedeckt. Sollten bedingt durch Druckschwankungen doch Staubteile durch den Spalt gelangen, so ist. durch den höheren Druck des Schmiermittels -gleichzeitig das Eindringen von Schmierfett gewährleistet. Der Schmiermittelverbrauch ist durch die richtige Einst ellung, des Differenzdruckes an der Drosseleinrichtung 10 regelbar. - .

Das rechte «Vellenende der dargestellten Druckzellenrad,-schleuse ist mit der 2.. Variante des Abdichtsystems versehen. Es handelt sich dabei um einen Wellenstumpf, dessen Lagereinheit druckdicht gekapselt ist..Die Stopfbuchspackung 1 ist wiederum mit einem Schmierring versehen, der in der Stopfbuchspackung 1 den Platz des ι vorletzten Dichtungselements \von der. Stopfbuchsbrille 5

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aus gesehen einnimmt, per Schmierring 2 ist mit den umlaufenden Buten ebenfalls-mit dem durch das Spülgas druckbeaufschlagten Schmierkopf 4 verbunden. Charakteristisch für diese Variante ist," daß der gedrosselte Spülgasanteil zur Druckbeaufschlagung der Stopfbuchspackung. 1 auf der Seite der Stopfbuchs- , brille 5 verwendet wird. Über einen Druckausgleichsstutzeh 8 ist die Lagerkapselung 19 mit der Drossel- " einrichtung 10 verbunden. Die druckdichte Lagerkapselung 19, die mit dem wenig über dem Systeindruck der Staub-Trägergas-Suspension liegenden gedrosselten Spülgasdruck beaufschlagt ist, garantiert, daß kein Druckgefälle von der Druckzellenradschleuse in Richtung Lagerbaugruppe durch die Dichtung besteht. Dadurch sind die Ursachen für einen Transport von Staubteilchen in die Dichtungselemente beseitigt. .Analog der Variante 1 werden entstehende Spalten vom druckbeaufschlagten Schmiermittel gefüllt. Vom Zellenrad 11 aus gesehen wird im Spalt 13 zwischen Welle 15 und Gehäusedeckel 21 ein Schmiermittelpolster erzeugt, das eventuell eindringende Staubteilchen aufnimmt. Dadurch entsteht dort nach einer gewissen Laufzeit 'ein Gemisch aus Schmiermittel und Staub, das aber nicht zum Festgehen der Welle 15 führt. Sin Vorteil. dieser Bauart ist, daß der Staub-Trägergas-Suspension kein zusätzlicher, in manchen Fällen unerwünschter., . Gasanteil zugeführt wird'. Das Abdicht syst em basiert in diesem Fall iauf dem statischen Druck hinter der .' Stopfbuchspackung 1, der Leckgasverluste durch die Dichtung ausschließt, und wiederum auf der Anwendung von Schmiermittel unter definiertem Druck. Der Schmiermittelverbrauch wird ebenfalls durch die Einstellung des richtigen Druckverhältnisses an.der Drosselein- . richtung 10 minimiert, wobei auch die Höhe des Druckniveaus, des .Spülgases über dem Systemdruck von Bedeutung .ist. ^;i . ' . ' . ^:' ...

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Zur Nachstellung der" Stopfbuchspackung 1 ist eine lachspannvorrichtung 7 durch die Lagerkapselung 19 . druckdicht hindurchgeführt, so daß während des Be- ' triebes der Druckzellenradschleuse nachgespannt werden kann. /

Die.erfindungsgemäße Lösung wurde analog zu der beschriebenen Druckzellenradschleuse auf einem Versuchsstand .Langzeitversuchen unterworfen. Ss konnte eindeutig nachgewiesen werden, daß entgegen den herkömmlichen Lösungen beim Fordern und Dosieren einer Staub-Trägergas-Suspension im Dichtstrombereich ein sicheres Dicht- und Lagerverhalten erreicht wird. Sin Blockieren der Welle durch Versagen der Dichtelemente, wie es beim Einsatz anderer Lösungen nicht auszuschließen Ytfar, trat nicht auf.¹

Claims

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Erfindungsansprüche ' · ..

..,Abdicht sy st em ,auf Wellen gegen stark schleißende, gasförmige, komprimierte Medien unter~Ήätzung von Stopfbuchspackungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittel in einem Schmierkopf (4) durch ein Spülgas, das unter höherem Druck als ein Medium im Medienraum (20) steht, mit Druck beaufschlagt ist und der Schmierkopf (4) mit einem . Schmierring (2) verbunden ist, der mit einer, in- _/f neren und einer äußeren umlaufenden But versehen als vorletztes Element von einer Stopfbuchsbrille (5) aus gesehen in der Stopfbuchspackung (1) angeordnet ist, daß zwischen Stopfbuchspackung (1) und dem Medienraum (20) ein Spalt (13) vorhanden ist, der über ein Verteilungsblech (9), einen. Änströmraum (3) und entsprechende Bohrungen im Gehäuse (14) mit einer Drosseleinrichtung (10) für einen Spülgasanteil verbunden ist, wobei der Druck nach der Drosseleinrichtung. (10) wenig größer·als der Systemdruck im Medienraum (20) ist, und/oder.daß ein gekapseltes Ende der Welle (15) mit der Drosseleinrichtung (10) über einen Druckausgleichsstutzen (8) zur Druckbeaufschlagung der Stopfbuchspackung (!) auf ^:d'er Lagerseite verbunden ist.' · ' ' ; ^; . ' - . -,, ; .· .-...
2. Abdicht syst em-nach Pkt. 1,, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülgas das im Medienraum vorherrschende gasförmige Medium eingesetzt ist.
3. Abdichtsystem nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachspannvorrichtung (7) zum nachstellen der Stopfbuchsbrille (5) druckdicht durch die Lagerkapselung (19) nach auiäen geführt ist. . '

Hierzu 1 Seite Zeichnungen ' ' . .