DE1910805C - Schwimmringdichtung fur drehende Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schwimmringdichtung für drehende Wellen mit zwei die Welle innerhalb eines Dichtungsraumes mit geringem Spiel umgebenden und mil ihre Dichtungsspalte begrenzenden Dichtungsringen, welche im radial äußeren Bereich der einander zugekehrten Stirnseiten nur geringen Abstand aufweisen und im radial inneren Bereich einen erweiterten Raum begrenzen, der über axiale Durchlässe mit dem Dichtungsraum verbunden ist, und von denen jeder mit einem ringförmigen Bereich der einander abgekehrten Stirnseilen jeweils gegen eine der Stirnflächen des DichtungsrauniPS anliegt, so daß. aus dem Raum zwischen beiden Ringen eine Sperrmittelströmung entlang der Welle nach beiden Seiten aufrecht erhalten werden kann.

Bei einer bekannten Dichtung wird die Sperr-Hüssigkei; durch Durchlässe in allen beiden Ringen dem Rauin zwischen diesen Ringen zugeführt. Außerdem sind diese Durchlässe radial in großem Abstand vom Dichtungsspalt zwischen den Ringen und der Welle angeordnet. Zudem führen diese Durchlässe aus einer in jedem Ring eingelassenen Ringnut in den zwischen den Ringen befindlichen Ringraum, durchqueren also den Ring nur auf einem kleinen Teil seiner axialen Länge. Die Unterteilung und die Lage dieser Durchlässe ermöglichen dem durch den Ring auf der Hochdruckseite strömenden Sperrmittel .iuf seinem Weg zu den Dichtungsspalten nur die Aufnahme einer unwesentlichen Wärmemenge aus diesem Ring.

Der Erfindung liegt die uifgabc zugrunde, den auf der Seite höheren Drucks befindlichen Dichtungsring, welcher eine erhebliche Envärmung durch die Flüssigkeitsreibung im Sperrfilm erfährt, wirkungsvoll zu kühlen.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, die Schwimmringdichtung so auszubilden, daß die Durchlässe (14) nur in dem auf der Seite höheren Druckes die WcIIe(I) umgebenden Ring(9) nahe dem Dichtungsspalt angeordnet sind und daß radial außerhalb der stirnscitigen Berührung zwischen Ring (9) und Stirnfläche (11) ein genügend großer Abstand vorgesehen ist, damit das zur Kühlung des Ringes (9) dienende Sperrmittel in die Durchlässe (14) einströmen kann.

Durch die Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß die gesamte Sperrmittelmenge den auf der Hochdruckscite der Dichtung angeordneten Ring in unmittelbarer Nähe des Spaltes zwischen dem Ring und der Welle durchströmt und so die im Spcrrmiltelstrom entwickelte Wärme auf kürzestem Weg dem Ring auf der Hochdruckseite entziehen kann. Die in diesem Ring entwickelte Wärme wird somit auf die gesamte Sperrmittelmenge verteilt, so daß die Temperatur weit weniger ansteigt als bei den bisher bekannten Ausführungen, bei denen nur die kleine, für die Hochdruckseite bestimmte Sperrmiltclmcnge die gesamte Wärme wegführen muß.

Die Durchlässe können als Bohrungen, wie in der Zeichnung gezeigt, ausgebildet werden. Es kann aber auch als Durchlaß ein poröses Material verwendet werden, welches dem durchzuführenden Sperrmittel einen genügenden Wee frei läßt.

Kin Beispiel des Erfindunesgegenstatides ist an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Maschinenwelle 1 führt aus dem fnnenraum 2 durch das Maschinengehäuse 3 in den die Maschine umgehenden Außenraum 4. Der Innenraum 2 enthält ein Gas hohen Drucks, welches z. B. als Turbinentreibmittel dient oder als Nutzmittel zu verdichten ist. Der Raum 4 stellt normalerweise die die Maschine umgebende Atmosphäre dar, in welcher sich Personen aufhalten. Es ist demzufolge dafür zu

S sorgen, daß aus dem Maschineninnenraum 2 praktisch kein Arbeitsmittel der Welle-entlang nach außen dringen kann. Die Dichtung weist einen ringförmigen Dichtungsraum 5 auf, der vom Dichtungsflansch 6, von einer Hülse 7 und von der Oberfläche der Welle 1

to begrenzt ist. In diesen Dichtungsraum eingelegt sind auf der Seite niedrigeren Drucks ein Dichtungsring 8 und auf der Seite höheren Drucks ein Dichtungsring 9. Die axiale Länge der beiden Ringe zusammen ist etwa einen halben Millimeter oder auch etwas weniger lang als der Abstand der beiden inneren Stirnflächen 10 und 11 des Dichtungsraumes 5. Wenn der Ring 8 auf der Stirnfläche 10 und der Ring 9 auf der Stirnfläche 11 aufliegen, verbleibt demnach ein ganz geringes Spiel zwischen den Ringen. Im Durchmesser

haben die beiden Ringe ein noch kleineres Spiel gegenüber der Welle 1. Der Ring 8 auf der Niederdruckseite weist ein etwas größeres Spiel (etwa 0,18 bis 0,25 mm bei einem Wellendurchmesser von 125 mm) au/ als der Ring 9 auf der Seite höheren

Drucks (etwa 0,12 bis 0.17 mm). Die axiale Länge 12 der Dichtungsfläche am Ring 8 auf der Seite niedrigeren Drucks ist zur Aufrechterhaltung des notwendigen Sperrdrucks im Ringraum 16 größer als die axiale Länge 13 der Dichtungsfläche des Rings 9 auf der Druckseite.

Der Ring 9 auf der Druckseite hat eine größere Anzahl (etwa 10 bis 20 oder mehr) auf dem Umfang etwa gleichmäßig verteilter Bohrungen 14, welche ein durch die Bohrung 15 dem Dichtungsraum 5 zugeführtes Schmier- und Kühlmittel in den Ringraum 16 zwischen den beiden Dichtungsringen 8 und 9 innerhalb des ringförmige» Teils 17 einströmen lassen. Nur eine unbedeutende Menge des Schmier- und Kühlmittels kann noch unter Umgehung der Bohrungen 14 durch das axiale Spiel im Bereich des ringförmigen Teils 17 zwischen den Ringen unmittelbar in den Ringraum 16 eintreten.

Um die beiden Ringe auch außer Betrieb in ihrer Anlage an den Stirnflächen 10 und 11 zu halten, sind

im Umfang des Ringes 8 Federn 18 eingelassen. Ein Drehen der Dichtungsringe mit der Welle wird durch die Stifte 19 und 20 verhindert. Sie sind in den Ringen 8 bzw. 9 stramm eingepreßt, während sie in den Bohrungen des Flansches 6 bzw. der Hülse 7 mit

Spiel in entsprechende Bohrungen eingreifen. Den Ringen 8 und 9 verbleibt damit ein geringes Spiel sowohl in Umfangs- als auch in radialer Richtung, so daß sie ungehemmt allfähigen kleinen Bewegungen der Welle in radialer Richtung folgen können.

Der absolute Druck des zugeführten Dicht- und Kühlmittels muß größer sein als der höchste im Innenraum 2 befindliche absolute Druck. Der überdruck des Dichtmittels über die Druckdifferenz zwischen Innen- und Außenraum kann beispielsweise

eine halbe Atmosphäre oder auch mehr betragen. Auf diese Weise strömt das Dichtmittel aus dem Raum 5 durch die Bohrungen 14 in den Ringraum 16. Ein kleinerer Teil davon — entsprechend dem geringen Spiel und dem gerinnen Druckunterschied —

⁶S strömt zwischen dem Ring 9 und der Welle gegen den Innenraum 2. Dieser Sperrmittelstrom verhindert ein Austreten des Oases aus dem Raum 2 gegen den Ringraum 16 und damit auch gegen den Außen*

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raum 4. Ein größerer Teil des Dichtmittels fließt aus dem Ringraum 16 entsprechend der höheren Druckdifferenz und dem größeren Spiel der Welle entlang gegen den Außenraum. Selbstverständlich werden die zu beiden Seiten der Dichtung austretenden Dicht- und Kühimittelmengen von Auffangräumen aufgenommen, so auf der Niederdruckseite durch den Raum 21 und auf der Hochdruckseite durch den Raum 22. Man hat es nun in der Hand, durch geeignete Wahl der radialen Spiele der beiden Ringe und der Dichtlängen und des Überdrucks des Dichtmittels, geeignete Voraussetzungen herbeizuführen, daß eine absolut zuverlässige Dichtung eingehalten werden kann und vor allem daß die auf der Hochdruckseite infolge der erhöhten thermischen Belastung entstehende erhöhte Wärmemenge durch das durch die Bohrungen 14 strömende Kühlmittel zuverlässig abgeführt werden kann.

Die Dichtung nach der Erfindung läßt sich anwenden für Turbinen, Verdichter, besonders bei Atomkraftwerken, aber auch für Apparaturen und Verfahrenseinrichtungen der chemischen Industrie und anderer verfahrenstechnischer Betriebe, z. B. für Wellen von Rührwerken. An Stelle von Bohrungen im Ring 9 anzuordnen, könnte dieser Ring auch aus porösem Metall hergestellt werden. Dann müssen die Poren in axialer Richtung untereinander so in Verbindung stehen, daß einzelne feine Durchlässe in großer Anzahl entstehen, welche die gesamte Menge des Kühl- und Sperrmittels mit einem nicht allzu großen Druckabfall durchströmen lassen. Die Wärmeaustauschfläche wird so wesentlich erhöht, z. B. auf ein Vielfaches gebracht, so daß die entwickelte Wärme rascher aufgefangen wird und eine unzulässige Temperaturerhöhung sicher vermieden werkann. Das Spiel zwischen Ring und Welle, ebenso auch das axiale Spiel haben sich der Art und dem Druck des Gases, dem Durchmesser der VVeIIe, der Drehzahl und damit der Umfangsgeschwindigkeit geeignet anzupassen, derart, daß ein Optium dp: Abdichtung bei noch zulässiger Wärmernitvirklung und Temperatur eingehalten werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schwimmringdichtung für drehende Wellen "> mit zwei die Welle innerhalb eines Dichtungsraumes mit geringem Spiel umgebenden und mit ihre Dichtungsspalte begrenzenden Dichtungsringen, welche im radial äußeren Bereich der einander zugekehrten Stirnseiten nur geringen

is Abstand aufweisen und im radial inneren Bereich einen erweiterten Raum begrenzen, der über axiale Durchlässe mit dem Dichtungsraum verbunden ist, und .on denen jeder mit einem ringförmigen Bereich det einander abgekehrten Stirn-

Seiten jeweils gegen eine der Stirnflächen des Dichtungsraumes anliegt, so daß aus dem Raum zwischen beiden Ringen eine Sperrmittelströmung entlang der Welle nach beiden Seiten aufrechterhalten werden kann, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Durchlässe (14) nur in dem auf der Seite höheren Druckes die Welle (1) umgebenden Ring (9) nahe dem Dichtungsspalt angeordnet sind und daß radial außerhalb der stirnseitigen Berührung zwischen Ring (9) und Stirn-

fläche (11) ein genügend großer Abstand vorgesehen ist, damit das zur Kühlung des Ringes (9) dienende Sperrmittel in die Durchlässe (14) einströmen kann.

2. Schwimmringdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ils Durchlässe Poren

eines porösen Materials verwendet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen