DE1095603B - Gap seal for housing lead-throughs of rotating shafts with automatic adjustment of the width of the sealing gap - Google Patents
Gap seal for housing lead-throughs of rotating shafts with automatic adjustment of the width of the sealing gapInfo
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- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
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Description
Die Erfindung betrifft eine Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen umlaufender Wellen von Kreiselmaschinen, bei welcher eine geringe Menge des abzudichtenden Mediums ständig durch den drosselnden Dichtspalt austritt.The invention relates to a gap seal for housing bushings rotating shafts of centrifugal machines, in which a small amount of the medium to be sealed is constantly being fed through the throttling Sealing gap emerges.
Es sind solche Spaltdichtungen bekanntgeworden, die ausschließlich federbelastet sind. Derartige Ausführungen können sich jedoch auf Grund der einmal feststehenden Federspannung nur bei einem ganz bestimmten Zulaufdruck selbsttätig einstellen, so daß schon bei geringer Abweichung desselben die Einhaltung einer konstanten Spaltbreite nicht möhr gewährleistet ist. Bei Sinken dieses Druckes besteht zusehends die Gefahr des Anlaufens der beiden Dichtteile, wobei unvermeidlich erhöhter Verschleiß verbunden ist. In bestimmten Anlagen ist der Zulaufdruck nämlich lastabhängig und schwankt je nach dem zwischen weit auseinander liegenden Grenzwerten z. B. bei sogenannten Rückspeisepumpen für das Kondensat von Höchstdruckvorwärmem, die mit ungesteuertem Entnahmedampf aus einer Turbinenstufe beheizt werden.Such gap seals have become known that are exclusively spring-loaded. Such designs However, due to the fixed spring tension, they can only change with a very specific one Set the inlet pressure automatically so that even if there is only a slight deviation, compliance a constant gap width is not guaranteed. When this pressure drops, there is there is an increasing risk of the two sealing parts tarnishing, which inevitably leads to increased wear is. In certain systems, the inlet pressure is load-dependent and fluctuates depending on the between widely spaced limit values z. B. with so-called feedback pumps for the condensate of high pressure preheaters with uncontrolled extraction steam from a turbine stage be heated.
Des weiteren sind solche Dichtungen bekannt, bei denen die Federn durch einen federnden Balg ersetzt sind bzw. durch biegsame Ringe, die einen ringförmigen Raum bilden, oder durch einen Zylinder, in welchem ein Ringkolben gleitet. Auch diese Ausführungen können sich nur bei, einem ganz bestimmten Zulaufdruck selbsttätig einstellen. Ferner sind auch Spaltdichtungen bekanntgeworden, die zwar zur Aufgäbe haben, eine endliche Spaltbreite auch bei veränderlichen Betriebsverhältnissen zu gewährleisten. Die selbsttätige Einstellung der Spaltbreite wird bei diesen jedoch dadurch beeinträchtigt, daß der Dichtungsspalt sich in S trömungs richtung verengt und seine Weite an allen Stellen durch die Verschiebung des beweglichen Teiles beeinflußt wird.Furthermore, such seals are known in which the springs are replaced by a resilient bellows are or by flexible rings that form an annular space, or by a cylinder, in which an annular piston slides. These statements can only apply to a very specific one Set the inlet pressure automatically. Furthermore, gap seals have also become known, although they are for abandonment have to ensure a finite gap width even with changing operating conditions. The automatic adjustment of the gap width is impaired in these, however, by the fact that the sealing gap narrows in the direction of flow and its width at all points due to the shift the moving part is affected.
Letzten Endes sind rein mechanische Gleitringdichtungen bekannt, bei denen ähnliche Mittel zur Erzeugung der Dichtkraft verwendet werden. Bei diesen handelt es sich jedoch nicht um Spaltdichtungen, sondern um reibungsbehaftete Gleitdichtungen, die mit reinen Spaltdichtungen nicht vergleichbar sind.Ultimately, purely mechanical face seals are known in which similar means for generating the sealing force can be used. However, these are not gap seals, but about friction-prone sliding seals, which cannot be compared with pure gap seals.
Zur Vermeidung aller geschilderten Nachteile bei den bekannten Ausführungen wird bei einer Spaltdichtung für Gehäusedurchführungen umlaufender Wellen, insbesondere an Kreiselmaschinen, mit einem Dichtungsspalt, der zwischen den radialen Dichtflächen eines feststehenden, mit dem Gehäuse verbundenen Teiles und eines mit der Welle umlaufenden axial beweglichen Teiles verläuft, wobei die Stirnflächen des axial beweglichen Teiles zur selbsttätigen Einstellung der Weite des Dichtungsspaltes zumindest teilweise vom Druck des abzudichtenden Mediums beaufschlagt Spaltdichtung für GehäusedurchführungenIn order to avoid all the disadvantages described in the known designs, a gap seal for housing feedthroughs of rotating shafts, especially on centrifugal machines, with a Sealing gap between the radial sealing surfaces of a stationary, connected to the housing Part and a rotating axially movable part with the shaft, the end faces of the axially movable part for automatic adjustment of the width of the sealing gap, at least partially the pressure of the medium to be sealed acts on the gap seal for the housing bushings
umlaufender Wellenrotating waves
mit selbsttätiger Einstellung der Breitewith automatic adjustment of the width
des Dichtspaltesof the sealing gap
Anmelder:
Klein, Schanzlin & BeckerApplicant:
Klein, Schanzlin & Becker
Aktiengesellschaft,
Frankenthal (Pfalz), Johann-Klein-Str.4/9Corporation,
Frankenthal (Palatinate), Johann-Klein-Str. 4/9
Dipl.-Ing. Klaus Wellhöner, Frankenthal (Pfalz),
ist alls Erfinder gemannt wordenDipl.-Ing. Klaus Wellhöner, Frankenthal (Palatinate),
has been manned as an inventor
sind, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der axial bewegliche Teil als mit der Welle umlaufende, auf einem Flansch die eine Dichtfläche tragende Hülse ausgebildet ist, die mit ihrem dem abzudichtenden Raum zugekehrten Ende unter Bildung eines axialen Ringspaltes in eine Bohrung des mit dem Gehäuse dicht verbundenen, die andere Dichtfläche tragenden Teiles hineinragt und deren Flansch auf der Zuströmseite des Dichtungaspaltes so ausgespart ist, daß er zusammen mit einer entsprechenden Aussparung an der gegenüberliegenden Stirnfläche des feststehenden Teiles einen Ringraum bildet, der über den axialen Ringspalt mit dem abzudichtenden Raum in Verbindung steht, während das andere Ende der Hülse in einen von einer mit der Welle fest verbundenen Kappe gebildeten weiteren Ringraum dichtend eintaucht, der über Längskanäle in der Hülse vom Druck des abzudichtenden Raumes beaufschlagt ist.are proposed according to the invention that the axially movable part as rotating with the shaft on a flange which carries a sealing surface sleeve is formed, which is to be sealed with its Space facing end with the formation of an axial annular gap in a bore with the housing tightly connected, the other sealing surface-bearing part protrudes and its flange on the inflow side of the sealing gap is recessed so that it connects with a corresponding recess the opposite end face of the fixed part forms an annular space that extends over the axial Annular gap communicates with the space to be sealed, while the other end of the sleeve in another annular space formed by a cap firmly connected to the shaft and sealingly immersed is acted upon by the pressure of the space to be sealed via longitudinal channels in the sleeve.
Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird eine sichere, selbsttätige Einstellung selbst bei veränderlichen Betriebsverhältnissen gewährleistet, ohne daß die Nachteile, wie sie den bekannten Spaltdichtungen anhaften, auftreten können.By means of these measures according to the invention, a safe, automatic setting is achieved even when there are changes Operating conditions guaranteed without the disadvantages of the known gap seals cling, can occur.
Zur Schaffung eindeutiger Gleichgewichtsverhältnisse ist dabei bei der Spaltdichtung nach der Erfindung der äußere Durchmesser der Hülse an dem in die Kappe eintauchenden äußeren Ende größer als ihr Außendurchmesser an ihrem dem abzudichtenden Raum zugekehrten inneren Ende. Des weiteren ist der Innendurchmesser des Ringraumes gleich dem äußeren Durchmesser der Hülse an ihrem inneren Ende und der Außendurchmesser des Ringraumes größer als der Außendurchmesser der Hülse an ihrem äußeren Ende.In order to create a clear equilibrium, the gap seal according to the invention the outer diameter of the sleeve at the outer end immersed in the cap is greater than it Outside diameter at its inner end facing the space to be sealed. Furthermore is the inside diameter of the annular space equal to the outer diameter of the sleeve at its inner end and the outer diameter of the annular space is greater than the outer diameter of the sleeve at its outer end.
009 679/301009 679/301
Durch die so gewählten Durchmesserverhältnisse des Ringraumes wird erreicht, daß der in diesem Raum herrschende, von der Spaltbreite abhängige und im Sinne einer Verbreiterung des Dichtspaltes wirkende Druck eine Kraft auf die Hülse ausübt, die bei der gewünschten Spaltbreite den auf die Stirnflächen der Hülse wirkenden Druckkräften das Gleichgewicht hält, wie das unten noch näher erläutert wird.The diameter ratios of the annular space selected in this way ensure that the in this space prevailing, dependent on the gap width and acting in the sense of a widening of the sealing gap Pressure exerts a force on the sleeve which, at the desired gap width, corresponds to that on the end faces of the Sleeve acting compressive forces holds the balance, as will be explained in more detail below.
Die genannte Kappe ist an der Welle mit geschlitzten oder zweiteiligen Ringen axial unverschieblieh befestigt und ihr gegenüber durch Dichtringe abgedichtet. Die Drehbewegung wird dieser Kappe durch ihr gegenüber längsbewegliche Stifte über die genannte Hülse und deren flanschartigen Ansatz von der Welle mitgeteilt. Gegenüber der Hülse ist die Kappe mit Hilfe eines Dichtringes von vorzugsweise rundem Querschnitt längsbeweglich abgedichtet. Diese letzteren Maßnahmen gewährleisten eine einwandfreie Befestigung und reibungsarme Abdichtung.Said cap is axially immovable on the shaft with slotted or two-part rings attached and sealed against her by sealing rings. The rotary motion is made by this cap her opposite longitudinally movable pins on the said sleeve and its flange-like approach from the Wave communicated. Opposite the sleeve, the cap is preferably round with the aid of a sealing ring Cross-section sealed in a longitudinally movable manner. These latter measures ensure proper attachment and low-friction sealing.
Abb. 1 zeigt im Schnitt die Spaltdichtung nach der ao Erfindung mit dem zwischen einem am Gehäuse festsitzenden Teil und einer axial beweglichen Hülse gebildeten Dichtspalt;Fig. 1 shows in section the gap seal according to the ao Invention with the formed between a fixed part on the housing and an axially movable sleeve Sealing gap;
Abb. 2 bis 4 zeigen sdhematisch die Veränderung der Spaltbreite des Dichtspaltes unter dem Einfluß der auftretenden Drücke, welche auf die in ihrer Größe entsprechend gewählten Ringflächen der axial beweglichen Hülse einwirken.Fig. 2 to 4 show thematically the change in the gap width of the sealing gap under the influence of occurring pressures, which on the ring surfaces of the axially movable, selected according to their size Act on the sleeve.
In Abb. 1 ist am Pumpengehäuse 1 der feststehende, die axial bewegliche Hülse 4 umgebende Teil 2, welcher die eine Dichtung 5 trägt, mit Schrauben 3 befestigt. Die axial bewegliche Hülse 4, deren flanschartiger Teil 6 die andere, umlaufende Dichtfläche 7 trägt, ist auf der Welle 8, an einer Paßfeder 9 gleitend, längsverschieblich gelagert und nimmt bei ihrer Drehung mittels eines Mitnehmerstiftes 10 eine Kappe 11 mit. Gleichzeitig ist diese Kappe 11 durch den geschlitzten Ring 12 einerseits und durch den zweiteiligen Haltering 13 und einen Montagering 14 andererseits unter Zwischenschaltung zweier Packungsringe 15 und eines Distanzringes 16 in ihrer Lage auf der Welle fixiert. Zwischen der axial beweglichen Hülse 4 und der Kappe 11 ist zur Abdichtung der letzteren gegenüber der Hülse 4 eine Rundgummidichtung 17 eingebracht. Zwischen der Hülse 4 und dem sie um- *5 gebenden am Gehäuse festen Teil 2 befindet sich ein axial durchströmter Ringspalt 18 mit konstantem Querschnitt. Zwischen Hülse 4 und Welle 8 verlaufen vom Innendruck der Maschine beaufschlagte Kanäle 19.In Fig. 1, the stationary part 2 surrounding the axially movable sleeve 4 is on the pump housing 1, which carries the one seal 5, fastened with screws 3. The axially movable sleeve 4, the flange-like Part 6 carries the other, circumferential sealing surface 7, is on the shaft 8, sliding on a key 9, Mounted so as to be longitudinally displaceable and takes a cap during its rotation by means of a driving pin 10 11 with. At the same time, this cap 11 by the slotted ring 12 on the one hand and by the two-part Retaining ring 13 and a mounting ring 14 on the other hand with the interposition of two packing rings 15 and a spacer ring 16 fixed in their position on the shaft. Between the axially movable sleeve 4 and the cap 11 is a round rubber seal 17 for sealing the latter relative to the sleeve 4 brought in. Between the sleeve 4 and which it around- * 5 Providing part 2 fixed to the housing, there is an annular gap 18 through which there is a constant flow Cross-section. Between the sleeve 4 and the shaft 8 are pressurized by the internal pressure of the machine Channels 19.
In Erläuterung der Abb. 2 bis 4 sei angenommen, daß der radiale Spalt zwischen der Dichtfläche 7 der beweglichen Dichtungshülse 4 und der Dichtungsfläche 5 des feststehenden Teiles 2 zunächst unendlich klein ist. Bei einem Druck P1 im abzudichtenden Raum ο der Maschine und einem Entspannungsdruck P0 im Außenraum d herrschen an den Flächen in den Räumen α und c sowie im Dichtspalt die in Abb. 2 schematisch gezeigten Drücke P1, P2 und P3, wovon P2 und P3 veränderlich sind. Diesen stehen in den Räumen b und d die Drücke P4 und P5 entgegen. Dabei ist der Druck im Raum b der gleiche wie im Raum a. Die Größe der wirksamen Flächen an der Hülse 4, auf die die Drücke einwirken, wird von deren inneren und äußeren Durchmessern bestimmt und ist so gewählt, daß vorerst die Summe der nach links gerichteten Kräfte größer ist als die Summe der nach rechts gerichteten, so daß die resultierende Kraft R die axial bewegliche Hülse 4 nach links verschiebt (Abb. 2). Dadurch öffnet sich der Spalt, und die beiden Dichtflächen 5 und 7 entfernen sich voneinander. Durch diesen geöffneten Spalt tritt nunmehr eine gewisse Flüssigkeitsmenge hindurch, die aus dem Raum a nachströmt. Dabei wird aber mit steigender Durchströmmenge der Drosselverlust in dem von der Dichthülse 4 und von dem sie umgebenden Teil 2 gebildeten axial durchströmten Ringspalt 18 größer. Das bedeutet, daß sich im Raum c zwischen dem axialen Spalt 18 und dem radialen Spalt 5, 7 ein ZwischendruckP2 <C P1 einstellt und auch der mittlere DruckF3 im Dichtspalt absinkt. Hierdurch werden die an der Dichthülse nach links wirkenden Kräfte P2 F2 und P3 Ps kleiner, so daß sich bei einer bestimmten Spaltbreite das Gleichgewicht einstellen wird (Abb. 3). Es ist jetztIn the explanation of Figs. 2 to 4 it is assumed that the radial gap between the sealing surface 7 of the movable sealing sleeve 4 and the sealing surface 5 of the fixed part 2 is initially infinitely small. At a pressure P 1 in the space to be sealed ο of the machine and a relaxation pressure P 0 in the outer space d , the pressures P 1 , P 2 and P 3 shown schematically in Fig. 2 prevail on the surfaces in the spaces α and c as well as in the sealing gap , of which P 2 and P 3 are variable. These are counteracted by pressures P 4 and P 5 in spaces b and d. The pressure in space b is the same as in space a. The size of the effective areas on the sleeve 4 on which the pressures act is determined by their inner and outer diameters and is chosen so that initially the sum of the forces directed to the left is greater than the sum of the forces directed to the right, so that the resulting force R moves the axially movable sleeve 4 to the left (Fig. 2). This opens the gap and the two sealing surfaces 5 and 7 move away from one another. A certain amount of liquid now passes through this opened gap and flows in from space a. In this case, however, as the flow rate increases, the throttle loss in the annular gap 18 formed by the sealing sleeve 4 and by the part 2 surrounding it increases. This means that in the space c between the axial gap 18 and the radial gap 5, 7 an intermediate pressure P 2 <C P 1 is established and the mean pressure F 3 in the sealing gap also drops. As a result, the forces P 2 F 2 and P 3 P s acting to the left on the sealing sleeve become smaller, so that the equilibrium is established at a certain gap width (Fig. 3). It is now
Wenn sich der Dichtungsspalt durch irgendwelche Umstände zu sehr verbreitert, so wird die durch den Spalt strömende Verlustmenge und somit auch, die Drosselung im Axialspalt 18 so groß, daß die resultierende Kraft die Dichthülse nach rechts wieder ins Gleichgewicht schiebt (Abb. 4). Durch günstige Wahl der Größenverhältnisse der wirksamen Flächen kann aus einfacher Gleichgewichtsbetrachtung an der beweglichen Didhthülse 4 die für die Verschiebung der Dichthülse notwendige Kraft nach links festgelegt werden, welche die Reibungswiderstände an der Rundgummidichtung 17 und an der Paßfeder 9 überwindet.If the sealing gap widens too much due to any circumstances, the Gap flowing loss and thus also, the throttling in the axial gap 18 so large that the resulting Force pushes the sealing sleeve back into equilibrium to the right (Fig. 4). By cheap choice the proportions of the effective areas can be derived from a simple equilibrium consideration of the movable Didh sleeve 4 set the force necessary to move the sealing sleeve to the left which overcomes the frictional resistance on the round rubber seal 17 and on the feather key 9.
Claims (6)
Deutsche Patentschriften Nr. 451 079, 524 515;
französische Patentschriften Nr. 983 992, 1 034 254; britische Patentschriften Nr. 632 957, 671165;
USA.-Patentschrift Nr. 2 672 357;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 683 969;
deutsche Patentanmeldung B 25885 XII/47 f
(bekanntgemacht am 25.2.1954).Considered publications:
German Patent Nos. 451 079, 524 515;
French Patent Nos. 983 992, 1 034 254; British Patent Nos. 632 957, 671165;
U.S. Patent No. 2,672,357;
German utility model No. 1 683 969;
German patent application B 25885 XII / 47 f
(announced on February 25, 1954).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DEK24925A DE1095603B (en) | 1955-02-17 | 1955-02-17 | Gap seal for housing lead-throughs of rotating shafts with automatic adjustment of the width of the sealing gap |
Applications Claiming Priority (1)
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DEK24925A DE1095603B (en) | 1955-02-17 | 1955-02-17 | Gap seal for housing lead-throughs of rotating shafts with automatic adjustment of the width of the sealing gap |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1095603B true DE1095603B (en) | 1960-12-22 |
Family
ID=7217163
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DEK24925A Pending DE1095603B (en) | 1955-02-17 | 1955-02-17 | Gap seal for housing lead-throughs of rotating shafts with automatic adjustment of the width of the sealing gap |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1095603B (en) |
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