DE1675359C3 - Hydrodynamische Wellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrodynamische Wellendichtung nach dem Oberbegriff des \oranstehenden Patemanspruchs.

Bei einer bekannten Wellendichtung dieser Art (britische Patentschrift 375 400) wird das Sperrmittel an dem dem Gehäuseinncren abgewandten Ende der Nut zugeführt und dann durch die Pump- bzw. Verdichterwirkung der rotierenden schraubenförmigen Nut auf ein höheres Energieniveau gebracht. Das Sperrmittel strömt daher an dem entgegengesetzten finde der schraubenförmigen Nut ins Gehäuseinnere aus, wodurch ein Leckverlust des im Arbeitsraum enthaltenen Arbeitsmittels verhindert wird.

Es ist bekannt, daß derartige hydrodynamische Wcllendichtungen mit Strömungsverlusten behaftet sind, und es wurde bereits der Einfluß verschiedener Faktoren wie Abmessungen und Anzahl der Gewindegänge, axiale Länge der Dichtung usw. auf die Wirksamkeit der Wellendichtung untersucht (vgl. «Konstruktion«, 15, 1953, Heft 2. S. 64, Bild 1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Wellendichtung der angesprochenen Art in ihrem Aufbau dahingehend zu verbessern, daß die Wirksamkeit der Dichtung insbesondere hinsichtlich des erzielbaren Druckgefälles erhöht wird.

Dies wird bei einer hydrodynamischen Wellendichtung nach dem Oberbegriff des voranstellenden Patentanspruches durch die im Kennzeichnungsteil enthaltenen Merkmale des Patentanspruchs erzielt.

Durch die Vereinigung der beanspruchten Merkmale werden die Strömungsverluste der Wellendichtung verringert und damit das erzielbare Diuekge- falle erhöht. Auf Grund der veränderlichen Nutticfe wird die Strömung während der Energiezufuhr beschleunigt, wodurch die Gefahr von Strömungsablösungen vermindert und dadurch der Strömungswirkungsgrad verbessert wird. Durch das Merkmal der radial nach außen vorstehenden verdünnten Vorsprünge läßt sich der Dichtspalt zwischen den Stegen der Schmubengangnuten und der GebUusewand verkleinern, was eine Verringerung der Leckverluste zur Folge hat. Der im Bereich der größten Nutliefe angeordnete Dichtungsring schließlich sorgt dafür, daß kein Sperrmittel nach außen dringen kann.

Das Merkmal einer in Förderrichtung abnehmbaren Nuttiefe ist zwar in Verbindung mit hydrodynamischen Wellendichtungen ohne Sperrmittel bereits

ίο bekannt (französische Patentschrift 1213 459 deutsche Patentschrift 1 069 968 und deutsche Auslegeschrift 1 230 633). Bei diesen ohne Sperrmittel arbeitenden bekannten Wellendichtungen besteht jedoch die Schraubengangnut uus zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordneten Gewindeabschnitten entgegengesetzten Gewindesinns, bei denen die Nuttiefe jeweils von innen nach außen abnimmt. Durch diese Anordnung wird in der Mitte zwischen den beiden Gewindeabschnitten ein Vakuum erzeug:, ^cc daß in der Schraubengangnut keine Kontinuumsströmung, sondern eine Molekularströmung auftritt. Eine Änderung des Strömungsquerschnitts hat jedoch bei einer Molekularströmung einen anderen Einfluß als bei einer Kontinuumsströmune. Die Änderung der Nuttiefe bei den bekannten Wellendichtungen mit Molekularströmung bewirkt eine Vergrößerung des Vakuums in der Mitv; zwischen den beiden gegensinnigen Gewindeabschnitten, wogegen die Änderung der Nuttiefe bei der erfindungsgemäßen Wellendichtung zu einer Beschleunigung der Strömung und damit zu einer Verringerung der Strömungsverluste führt.

Das Merkmal der veränderlichen Nuttiefe ist zwar auch bereits bei einer hydrodynamischen Wellcndichtung mit Kontinuumsströmung bekannt (britische Patentschrift 845 2M)). Bei dieser ebenfalls ohne Sperrmittel arbeitenden Wellendichtung ist jedoch der an der Welle gebildeten Nu! vrründerlicher Nuttiefe eine entsprechende Nut mit sich gegensinnig ändernder Nutticfe an der Gehausewand zugeordnet, so daß der der Strömung zur Verfügung stehende Gesamtquerschnitt in Wirklichkeit konstant ist. Im Gegensatz hierzu ist der erfindungsgemäßen Wellendichtung eine glatte Gchüusewand zugeordnet, so daß eine effektive Änderung des Stiömungsqucrschnitts eintritt.

Das Merkmal der radial vorstehenden verdünnten Vorsprünge ist bereits in Verbindung mit einer als Labyrinthdichtung ausgebildeten Wellendichtung (I ISA.-Patentschrift 1505 647) bekannt, und das Merkmal des am gehäuscseitigen Ende der Wellendichtung angeordneten Dichtungsrings schließlich ist in Verbindung mit einer hydrodynamischen Wellendichtung ohne Sperrmittel (britische Patentschrift 244 627) bereits bekanntgeworden.

Die Vereinigung all dieser Merkmale bei einer mit einem Sperrmittel arbeitenden hydrodynamischen Wellendichtung hai sich jedoch, wie von der Anmeldcrin praktisch festgestellt wurde, als besonders vorteilhaft erwiesen. Die erfindungsgemäße Wellendichtung zeichnet sich nicht nur durch ihre hohe Wirksamkeit, sondern auch durch Betriebssicherheit und einfache Herstellung aus.

Eine mögliche Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Eine Welle 1 ist in einem Gehäuse 2 drehbar eclagcrt. Im Gehäuse ist eine öffnung3 zum Zuführen eines Spcrrmittcls vorgesehen, die in der Nähe des

ersten Gewindeganges einer schraubenförmigen Nut 7 mündet, die im drehbaren Teil 4 einer hydrodynamischen Wellendichtung gebildet ist.

Ein Dichtungsrings gewährleistet die statische Abdichtung,

Am Steg der schraubenförmigen Nut 7 ist ein Vorsprung 6 gebildet. Die Tiefe der schraubenförmigen Nut 7 nimmt ebenso wie der freie Querschnitt nach derjenigen Seite fortschreitend ab, die mit dem Arbeitsmittel 8 in Berührung steht

Die dargestellte hydrodynamische Wellendichtung läßt sich bei Wellen mittlerer und höherer Drehzahl und insbesondere Wellen großer Abmessungen, z. B. 300 bis 350 mm Durchmesser, anwenden. Beispiele hierfür sind Zentrifugen, Turbinen, Kreiselverdichter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydrodynamische Wellendichtung für bei mittlerer und höherer Drehzahl umlaufende Wellen, mit einer auf der Welle gebildeten, von einem feststehenden zylindrischen Gehäuseteil umgebenen schraubenförmigen Nut, durch die ein an einem Ende der Nut zugeführtes, unter Druck stehendes Sperrmittel in Richtung auf den abzudichtenden Arbeitsraum gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den Nutgrund bildende Kern, der als mit der Welle (2) verbundener oder unmittelbar an der Welle eingearbeiteter Teil ausgebildet ist., zur Erzielung einer Abnahme der Nuttiefe in Förderrichtung eine konische Form aufweist, daß die Stege (6) der Nut (7) radial nach außen vorstehende verdünnte Vorsprünge aufweisen, deren Dicke vorzugsweise zwisci.en 0,5 mm und 2 mm liegt, und daß in dem feststehenden Gehäuseteil auf der dem Arbeitsraum (8) abgewandten Seite ein Dichtungsring (5) eingesetzt ist.