DE1933403U - Flaechendichtung. - Google Patents

Description

Die Neuerung bezieht sich auf.Flächendichtungen an umlaufenden Flächen, insbesondere zur Abdichtung gegen ein unter hohem Druck stehendes Gas. - - "_".." - ." - -

Das zu lösende Problem betrifft beispielsweise die Abdichtung einer aussen angetriebenen ümwälzvorrichtung für einen mit Helium gekühlten Leistimgsreaktor, in dessen lern weitgehend Graphit verwendet wird. Eine solche Umwälzvorrichtung muß ziemlich genau abgegrenzten Betriebsbedingungen entsprechen, z.B.ϊ

. 1) muß das Helium äußerst rein sein,: . ; ; - - - . : 2) beträgt der Druck des Kreislaufs bei einem solchen Reaktor mindestens 20 at und wahrscheinlich 40 at (oder mehr), - ^:" ■,._--■ "-■_ _; .^ ,,"-.--":' .3) hat die. Antriebswelle einer solchen: Maschine einen Durchmesser von 150 mm und macht eine .Tröclcenddchtung mit einem mittleren Durchmesser von etwa 175 mm erforderlich, 4) liegt die Drehzahl der Umwälzvorrichtung: im"Bereich von

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3000 bis 6000 Upm.

Das Problem der Schaffung einer wirksamen Flächendichtung für Trockengase wird erschwert, wenn das Druckgas durch schädliche Verunreinigungen, we beispielsweise radioaktive Isotopen, verseucht werden kann, da die Lebensdauer einer Flächendichtung nicht unbegrenzt ist. Ein Hilfsmittel, dessen man sich bei der Abdichtung eines Druckgases gegen die Außenluft bedient hat, ist das Einbringen einer Zwischenflüssigkeit zwischen dem Gas und der Außenluft, wobei die Flüssigkeit eine sich leichter zwischen Gleitdichtungen haltende Flüssigkeit ist.

Ziel der Neuerung ist eine verbesserte Flächendichtung und, während man bisher erheblichen Wert auf die Größe der Dichtungsbelastung sowie die Gleitgeschwindigkeit der .Dichtungsfläche gelegt hat, beruht die Neuerung auf der Erkenntnis, daß die Temperatur an der Dichtungsfläche ein wesentlicher Faktor bei der Beeinflussung der Lebensdauer einer Dichtung ist.

Die Gleitdichtung nach der Neuerung zum Abdichten gegen ein Druckgas enthält ein Werkstoffpolster, das durch die Gleitoder Reibwirkung der Dichtung abgerieben wird, und Mittel zum Umwälzen eines mit dem Polster in Berührung stehenden Kühlmittels. Das Polster besteht vorzugsweise aus mit einem festen Schmiermittel, wie beispielsweise Molybdändisulfid (MoS ), getränktem Graphit und wird an seiner von der Diehtungsfläche-entfernt gelegenen Oberfläche gekühlt.

Man macht sich die Technik der Verwendung einer Zwischenflüssigkeit zwischen dem Druckgas und der Außenluft zunutze, wobei diese Flüssigkeit als Kühlmittel verwendet wird.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der beigefügten, beispielsweise-, jedoch nicht beschränkend, zwei Ausführungsformen der Neuerung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigent

Pig. 1 einen axialen Schnitt durch einen Teil eines Kreiselgebläses ;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie ΙΙ-ΓΙ in Pig. I;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch eine Variante;

Fig. 4 eine abgeänderte Form der Anordnung nach Fig. 3 und

Fig. 4A einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 4.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Kreiselgebläse dient zur Umwälzung eines nachstehend mit Druckgas bezeichneten, unter einem Druck von etwa 20 at stehenden Trockengases, wobei Leckverluste dieses Druckgases aus dem Gehäuse des Kreiselgebläses entlang dem Wellengehäuse oder -tunnel verhindert oder auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden sollen, indem man die Technik des Einbringens eines Zwischendruckmittels zwischen dem Druckgas und der Äußenluft zu Hilfe nimmt. Um das Gas bei 20 at zu halten, ist eine Gleitdichtung 5 vorgesehen, die

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das Innere des Gehäuses gegen den'Wellentunnel des Gebläses abdientet. Die Dichtung wird gekühlt, wobei das gleiche Strömungsmedium, das bei etwas höherem Druck von beispielsweise 25 at als Kühlmittel verwendet wird, zwischen zwei Dichtungen β und 7 enthalten ist, die auf die Dichtung 5 eine stützende Wirkung ausüben und zwischen dem Druckgas und der Außenluft einen mit einem Polstermittel gefüllten Raum abgrenzen.

Das Gebläse 1 ist auf einer Welle 2 angebracht, die sich durch ein undrehbares Stütz- und Dichtungsbauteil 3 hindurch erstreck· in dem Wellenlager 4 angeordnet sind.

Die Welle hat zu Abdichtungszwecken an in axialer Richtung voneinander getrennten Stellen ringförmige Ansätze-. Einer davon ist ein ling 9, der über ringförmige Bälge 8 eine Halterung 10a für einen Dichtungsring 10 trägt. Der andere ring· förmige Ansatz ist ein Ring 27 mlt einer Dichtungsfläche 27a, die gegen zueinander konzentrische Dichtungsringe 6 und 7 anliegt.

Der Dichtungsring 10 aus mit festem MoS^-Schmiermittel getränktem Graphit liegt gegen die Dichtungsfläche 5 eines Wolframkarbidringes 5a an. Der Wolframkarbidring wird auf dem Kern eines Ringes 11 gehalten. Bin Flansch lla des Ringes 11 ist an einem mit Öffnungen versehenen zylinder 13 befestigt,

der seinerseits an dem Bauteil 14 befestigt ist. Die Teile

14, 13 sind zueinander konzentrisch angeordnet und weisen zusammenpassende Kanäle auf für den nachstehend näher zu beschreibenden Zu- und Rückfluß des Kühlmittels.

Der King 11 ist mit einer Kingnut 15 versehen, die durch einen zweiteiligen King 12 so verschlossen ist, daß sie einen sich in unmittelbarer Nähe der Halterung des Wolframkarbidringes 5a erstreckenden inneren ringförmigen Kühlmittelkanal 11b und einen äußeren Kanal lic abgrenzt. Als Einlaß für das Kühlmittel dient die Leitung 16 (Fig. 1 und 2) in dem feststehenden Bauteil 14, die mit der in dem Zylinder 13 vorhandenen Leitung in Verbindung steht, die ihrerseits, wie in Fig. 2 gezeigt, mit der Ringnut 15 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird ein Strömungsweg für das Kühlmittel gebildet, der entlang der Kingnut 15 zunächst über einen Teil des Kanals lic und dann durch die in dem King 12 vorhandenen Öffnungen 19 verläuft, von wo der Kühlmittelstrom durch den Kanal 11b umkehrt. Das Kühlmittel verläßt den Kanal 11b über die Öffnungen 20 und gelangt in den anderen Teil des Kanals lic der Kingnut

15, von wo es über die Leitungen 21, 22 und 23 (Fig. 2) fließt. Das in dem Kanal 11b strömende Kühlmittel kühlt die Halterung 11 und somit den Wolframkarbidring 5a.

Die zueinander konzentrischen Dichtungen 6 und 7 enthalten mit festem Schmiermittel getränkte Graphitringe 28, 28', die in von Bälgen gestützten' Halterungen 29, 29· gehalten werden.

Der Raum oder die Kammer zwischen diesen Dichtungen dient als Kaum für ein Polstermittel. Die Halterung 29 ist die äußere Halterung, die durch einen Balg 30 gehalten wird, der an einem radialen Plansch eines Ringes 24 verankert ist. Die Halterung 29 ist in Bezug auf den ling 24 mittels eines achteckigen Binges aus Bandstahl festgelegt, der zwischen der radial nach innen gerichteten Fläche des Ringes 24 und der radial nach außen gerichteten Fläche der Halterung eingesetzt ist. _r ■

Die Halterung 29' ist in gleicher Weise durch einen achteckigen Ring 51' radial festgelegt und wird von einem an dem Ring 11 befestigten Balg 30^f gehalten.

Die Dichtungen 6 und 7 werden durch eine Kühlmittelabzweigung zu dem Kaum zwischen den Bälgen 30, 30' gekühlt. Zu diesem Zweck und, damit das Kühlmittel als Polstermittel -dienen kann, ist eine Abzweigöffnung 25 vorgesehen, damit das Kühlmittel aus dem Kanal 15 durch die Öffnung 26 fließen kann, von wo es bei vermindertem Druck über den radialen Außenteil der Halterung 29' fließt und so die Dichtung kühlt. Von dort fließt, das Kühlmittel durch den Ring 51' und über die Dichtung 6 und verläßt den Hohlraum über radiale Öffnungen 70 und 31.

Der ringförmige Raum zwischen der Dichtungsfläche 5 und der Dichtung 7 kann mit einer Stelle in dem System verbunden werden, die einen etwas niedrigeren Druck aufweist als der Druck auf

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der Hochdruckseite der Dichtung 5, oder aber sie kann an einen Druckregler angeschlossen -werden, der. an der Dichtung einen geringen Differenzdruck aufrechterhält.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 wird ein Balg 8 verwendet, der notwenigerweise mit der Welle 2 umläuft. Dieses Merkmal kann bei bestimmten Bauarten unzulässig sein, so daß zur Vermeidung dieses Mangels die Variante nach Fig. 3 oder 4 verwendet werden kann. - -

Nach Fig. 3 ist der Balg 32 an einem undrehbaren Bauteil 33 befestigt, wobei er an seinem freien Ende einen Eing aus einem Hartmetall, beispielsweise aus nitriertem Stahl oder Wolframkarbid, trägt, dessen Fläche 34a eine Öichtungsfläche bildet.

Die Gleit- oder Eeibfläche 35a ist aus einem mit festem Schmiermittel getränkten Graphitring 35 gebildet. Der Eing 35 ist in einer Nut einer Buchse 36 befestigt, die zwischen den Bundringen 37a, 37b auf der Welle 37 angeordnet ist. In der Buchse 36 ist ein radialer Einlaß 38 ausgebildet, der zu einem axialen Durchlaß 38a führt, der Kühlflüssigkeit zwischen der Buchse 16 und der Welle 37. in Richtung eines radialen Durchlasses 39 leitet, der in unmittelbarer Nähe der Halterungsnut für den Graphitring 35 verläuft. Der Durchlaß 39 führt zu einem axialen Durchlaß 40, der mit einer Eeihe

radialer Bohrungen 41 eines Rjtors einer !deinen Kreiselpumpe in Verbindung stent. Das Kühlmittel wird durch die Fliehkraft durch die Bohrungen 41 hindurch in eine Ringkammer 42 hineingetrieben, deren Außenwand durch ein undrehbares Bauteil 43 gebildet wird, wobei die üblichen Öldichtungen 44, 45 mit einer Labyrinth-Zwischendichtung zwischen dem undrehbaren und den umlaufenden Teilen vorgesehen sind*

Die Kühlmittelleitungen in dem Bauteil 43 sind schematisch dargestellt und bestehen aus einer zu dem ringförmigen Kaum führenden Einlaßleitung 47 für Kühl- und Zwischenflüssigkeit und einer aus der Ringkammer 42 herausführenden Auslaßleitung 49. Die Leitung 50 kommt von der Niederdruckseite der Öldichtung 45 und der Gasdichtung 34 und wird entweder mittels geeigneter Anschlüsse oder mittels Druckregler auf einem Druck gehalten, der sowohl unter dem des Drückgases als auch dem des Öles liegt»

Bei beiden Ausführungsformen werden die freien Enden der Bälge durch achteckige Ringe 51 zentriert,

Fig. 4 und 4A zeigen eine andere Dichtungsform mit einem feststehenden (d.h. undrehbaren) Balg bei nur teilweiser. Darstellung der Dichtung. Die Welle 52 trägt einen Mng 53, -dessen radiale Fläche 53a als Dichtungsfläche, und zwar

als die umlaufende Dichtungsfläche, dient, wobei die ädere Dichtungsfläche 54a aus einem Block 54, aus mit einem Schmiermittel, wie Molybdändisulfid (MoS₂), getränkter oder durchsetzter XoKLe gebildet ist. Der Block wird von einem Ring gehalten, der das Verbindungsstück zwischen zwei Ringbälgen 56, 56^! bildet. Die Bälge sind an ihren von dem Block entfernt gelegenen Snden bei 57 und 58 an einem Dichtungsgehäuse 59 befestigt. Der Ring 55 ist dünnwandig und liegt gegenüber einem Öleinlaß 60, aus dem den Ring kühlendes Öl zugeführt wird. Das Öl fließt im Inneren des Ringes 55 und kühlt den Dichtungsblock, wobei es den Ring über einen dem Einlaß diametral gegenüberliegenden Auslaß verläßt.

Zum Stabilisieren der Bälge ist zwischen dem Gehäuse und den Bälgen eine Schraubenfeder 61 so eingesetzt, daß sie gegen das Gehäuse in radialer Richtung anliegt*

Die Hauptvorteile der Dichtungsanordnung gemäß der leüerüng sind:

1) keine Gas-Leckverluste nach außen,

2) keine Kühlmittel-Leckverluste in das"Gas hinein,

3) das abgedichtete Gas kann auf Grund des Kohle/ MoSp-Materials reines, neutrales Gas sein,

4) der Gasdruck ist nicht durch die Gasdichtung begrenzt, da das Flüssigkeitspolster abdichtet.

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Der augenbliclcLiche Stand der Technik ergibt sich aus den nachstehend aufgeführten Patentschriften:

schweizerische Patentschrift 340 106 französische "1 210 431 deutsche (DBR) " 1 073 259 britische " 645 214

USA ^H 2 508 097

USA ■»■'-. 3 019 026.

Schutzansprüche; 111 - Hg :

Claims (7)

S c h u t ζ a η-"S-"ρ-τ ü c Ii ev _: - ■-." _ '- '_-■ -

1. Gleitdichtung"zum Abdichten gegen ein neutrales Gas bei überatmosphärischem Druck,.- gelcennzeiclmet ."durch.'-ein Werlcstoffpolster (10), das durch die Gleit- oder: Reibwirkung _v der Dichtung abgerieben wird, wobei Mittel zum Umwälzen eines Kühlmittels vorgesehen sind, das mit einer.-Oberfläche in der Nähe eines, von der Gleit- öder Reibfläche entfernt ge- . legenen Teiles des Polsters im Wärme aus tausch: steht. ■-."."'

2. Gleitdichtung nach Anspruch,1,- dadurch■_gekennzeichnet,--.-.-'"".-daß das Polster aus Graphit besteht, der mit einem anderen " Schmiermittel als Graphit getränkt ist.; .".-._";- -' :/: ; V.^{v ;}.. \ .<-■:-.

3. Gleitddchtung. nach Anspruch 2_r dadurch gelcennzeichnet, daß ■■"■. das Schmiermittel /aus Molybdändisulf id (MöSw) /in fester Form ,-: besteht, ^: ■"■"-.. -". ". _τ:;.'-'-".. , ö-"^vV;-" ■"""".--.-" : "■■".> " -/

4. Gleitdichtung nach;Anspruch 2 oder 3, dadtirch geicenn—;;.:;.;./ zeichnet, daß die Fläche (5), mit der das Polster (lö);eine

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Dichtung bildet, aus Wolf ramie arb id besteht. ^:

5. Gleitdichtungsanordnung für eine Welle, bei der eine Abdichtung zwischen einem .Gas bei überatmosphärischem Druck : und der Außenluft erforderlich ist, gekennzeichnet durch zwei Kinge (6, 7) aus Dichtungsmaterial, die zwischen sich eine Kammer bilden, die die Äußenluft von dem Trockengas bei überatmosphärischem Druck trennt, wobei Mittel vorgesehen sind, die dem Kammerende ein Polstermittel zuführen, um einen Strom dieses Polstermittels mit den Dichtungsringen in Wärmeaustausch zu bringen.

6. Gleitdichtungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein trockenes Druckgas durch ein« Gleit-Plächendichtung abgegrenzt ist, die durch ein als Polstermittel zwischen der Flächendichtung und der Außenluft enthaltenes Kühlmittel gekühlt wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6_t gekennzeichnet durch Mittel, die das Kühlmittel bei einem höheren Druck als dem Druck des Troclcengases über die Gleit—Flächendichtung leiten und es bei einem niedrigeren überatmosphärischen Druck in einen Polsterraum zwischen der Gleit-Flächendichtung tind der Außenluft hinein austreten lassen. _ - " = ■ .

,.,*<·.·,α. Diso« Unterlage. (Besehreibüng und Schimons^!.) lst_<3js a/jeui.jjn'MsteiitQ, »ie -velchl von dsr -:v;.-:- υ-::·;-.ίβ*!}!«-ϋ;-· <*■ i-_s. eif:h!&n Untorlogeri ob. Oi* fe&hilieha Öodeutuncs der Ahwetohung ist nicht Q<?pföit iii£-?i·----, .-'.·. .v^-.vr.-Mc'.ii-.'fi UnUfioQsn beiindsn sich in den Amtsokten, Sis komisn jsdp.'»ii <s«ne Nachweis j ric.'.tt.:,,) Int'-; ■#».*» gabühranfröi einpsehaft werden. Auf Antrag wsiiisn hierven aueh FoteKopien oder FHm--

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16 111 - Hg