DE1954971A1

DE1954971A1 - Dichtungseinrichtung

Info

Publication number: DE1954971A1
Application number: DE19691954971
Authority: DE
Inventors: Tyler Stanley Ralph
Original assignee: Dowty Fuel Systems Ltd
Current assignee: Dowty Fuel Systems Ltd
Priority date: 1968-10-31
Filing date: 1969-10-31
Publication date: 1970-05-14
Also published as: GB1282719A; US3608910A; FR2022065A1

Description

Patentanwälte

Dr. Ing. H. Negendank

Dipl. !ng. H. Hauck Dipl. Phys. W. Schmitz

8 München 15, Mozartstr.23

Tel. 5380580

Dowty Fuel Systems Limited

Arie Court

Cheltenham/England 28. Oktober 1969

Anwaltsakte M-8 95

Dichtungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Dichtungseinrichtung zur Verwendung zwischen einem festen Teil und einem drehbaren Wellenteil, die einen Dichtungsring aufweist, der in dem festen Teil angeordnet ist und gegen den Wellenteil drückt, um einen zwischen den Teilen auf der einen Seite des Dichtungsringes liegenden Raum von einer Schmierzone zwischen den beiden Teilen auf der anderen Seite des Dichtungsringes zu trennen. Die erfindungsgemäße Dichtungseinrichtung ist insbesondere zur Verwendung bei hohen . Drehzahlen bestimmt.

Bei hohen Drehzahlen ist es besonders wünschenswert, die Reibung an der Dichtung durch einen geringen Druck zwischen den aufeinander reibenden Flächen auf einem Minimum zu halten, so daß auch die erzeugte Wärme minimal ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wird im wesentlichen während der

'< Drehung der Welle ein kontinuierlicher Flüssigkeitsstrom auf

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einer Seite des Dichtungsringes zum Zwecke der Kühlung und/oder Schmierung erzeugt, während eine Zentrifugaleinrichtung, die^!
durch die Drehung der Welle betätigt wird, vorgesehen ist, um
den Flüssigkeitestrom zu unterstützen und einen geringen Strömungsmitteldruck in der nahen Umgebung der Dichtung aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Dichtung für eine Pümpenwelle, um die eine Flüssigkeit, die durch die Lagerung der Pumpenwelle zirkuliert, von der anderen Flüssigkeit zu trennen, die

in

gepumpt wird. Solch eine Einrichtung wird gewöhnlich/einer Zentrifugalpumpe verwendet, die den Brennern eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerkes flüssigen Kraftstoff zuführen, und in denen die umgewälzte Flüssigkeit ein Schmiermittel ist, das durch das Lager für die Pumpenwelle fließt. Die gesamte umgewälzte Schmiermittelmenge ist gewöhnlich klein, so daß bei einem Bruch der
Dichtung das Schmiermittel je nach der Richtung des Leckflusses entweder in einer kurzen Zeit verlorengeht oder sehr schnell
durch Brennstoff verunreinigt wird.

Es wurde vorgeschlagen, zwei Dichtungen anzubringen, um die Gefahr zu vermindern, daß eine Flüssigkeit in der anderen verlorengeht. Diese Lösung ist jedoch nicht vollständig befriedigend,
weil bei einem Bruch einer Dichtung das resultierende statische Flüssigkeitsvolumen zwischen den Dichtungen und zwischen dem
sich drehenden und dem nicht drehenden Teil zu einer Überhitzung führen kann. Auch das Entlüften des Raumes zwischen den Dichtungen stellt keine befriedigende Lösung dar, weil dann ein

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Flüssigkeitsverlust auftritt, der nicht auf einfache Weise aufzufinden ist.

Gemäß der Erfindung ist daher eine Dichtungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, daß Mündungen in dem festen Teil mit einer Schmiermittelquelle verbunden sind und einen Schmiermittelfluß in die Zone und über den Dichtungsring leiten, und daß neben der Schmierzone eine Spülpumpe liegt, die durch den Wellenteil betätigbar ist, um das Schmiermittel von der Zone zu der Quelle zurückzuführen. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist eine Dichtungseinrichtung zur Verwendung in einer durch eine Welle angetriebenen Pumpe für Flüssigkeiten dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dichtungsring in dem festen Teil angeordnet ist und gegen den Wellenteil drückt, um die Flüssigkeit in der Pumpe von dem auf der einen Seite des ersten Dichtungsringes liegenden Raum zu trennen, der einen Entlüftungsdurchgang hat.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 .einen Schnitt durch eine Dichtungseinrichtung;

Fig. 2 eine Endansicht eines Teiles des Wellenteiles in der Dichtungseinrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Zentrifugalpumpe mit der erfind ungsgemäßen Dichtungseinrichtung.

Die Dichtungseinrichtung in Fig. 1 hat einen festen Teil 11, der

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ein Gehäuse bildet, in dem eine Welle 12 durch Lager, von denen ! nur ein Lager 13 gezeigt ist, getragen wird. Ein Flanschabschnitt 14 der Welle 12 hat eine ebene Auflagefläche 15, die quer zu der Drehachse verläuft. Ein Dichtungsring 16 ist durch einen Tragring 17 gleitbar in einer Bohrung 18 in dem Gehäuse 11 angeordnet. Zwischen dem Ende der Bohrung 18 und dem Tragring 17 eingesetzte Federn 19 drücken den Dichtungsring 16 gegen die Auflagefläche 15. Eine in dem Tragring 17 angeordnete Dichtungsvorrichtung 21 schafft eine Gleitdichtung gegen die Bohrung 18. Der Durchmesser der Bohrung l£ ist im wesentlichen gleich dem mittleren Durchmesser der Reibungsfläche des Dichtungsringes 16, so daß Strömungsmittel-Druckbelastungen, die in axialer Richtung auf den Tragring 17 wirken, im wesentlichen ausgeglichen sind. Der Dichtungsdruck wird daher im wesentlichen durch die Federn 18 erzeugt.

Schmiermittel kann von einer äußeren Quelle durch herkömmliche Mittel, die nicht gezeigt sind, dem Lager 13 zugeführt werden, um es zu kühlen und zu schmieren. Die Flüssigkeit fließt radial nach außen durch den Spalt zwischen dem Teil 11 und dem Flansch 14 und wird durch einen Anschluß 22 in dem Gehäuse 11 zur Quelle zurückgeführt.

Ein anderer Anschluß 23 nimmt Flüssigkeit von der Quelle auf und führt sie einem Ringkanal 25 in dem Teil 11 zu. Mehrere Düsenmündungen 24, die von dem Ringkanal 25 versorgt werden, sind auf den Dichtunpring 16 gerichtet, wo er an der Fläche 15 angreift. Der Ringraum zwischen dem Träger 17 und dem Dichtungsring 16 einerseits und dem Gehäuse 11 andererseits bildet eine

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Schmiermittelzone 2o. Radial außerhalb des Dichtungsringes 16 hat : der Flansch 14 eine kegelstumpfförmige Fläche 26 mit mehreren Schlitzen 27, die gleichmäßig gegenüber der Radialrichtung geneigt sind, so daß in die Schlitze eintretende Flüssigkeit nach außen geschleudert wird, wenn die Welle 12 in Richtung des Pfeiles (Fig. 2) gedreht wird. Die kegelstumpfförmige Fläche hat einen Arbeitszwischenraum gegenüber der kegelstumpfförmigen Fläche 28 in dem Gehäuse 11.

Die Dichtungseinrichtung ist zur Verwendung als Pumpenwellendichtung oder als Wellendichtung in einem Getriebe, insbesondere für hohe Drehzahlen, geeignet. Der geringe Druck, mit dem das Schmiermittel den Mündungen 24 zugeführt wird, wird durch eine Hilfspumpe erzeugt, deren Antrieb mit dem der Welle 12 gekoppelt ist, so daß kein Druck vorhanden ist, wenn die Welle steht. Der Druck der Federn 19 reicht dann aus, einen Leckfluß über die Fläche zwischen der Dichtung und dem Flansch zu verhindern.

Wenn die Welle 12 gedreht wird, wird auch die Hilfspumpe angetrieben, so daß den Mündungen 24 Schmiermittel zugeführt wird. Die Strahle treffen auf den Dichtungsring 16 und die Auflagefläche 15 auf, so daß wenigstens der äußere Teil des Auflagebereiches geschmiert wir.d und daß die durch den Reibungskontakt erzeugte Wärme zu dem Schmiermittel geleitet wird. Die Drehung des Flansches 14 der den Spülpumpenrotor bildet, pumpt das Schmiermittel zu dem Anschluß 22 und von dort zu der Quelle, so daß ein niederer Strömungsmitteldruck in der Schmiermittelzone eingestellt ; wird. Dieser Druck kann im wesentlichen der auf der anderen

Seite des Dichtungsringes 16 herrschende Druck sein, ι

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so daß bei einem nicht festgestellten Bruch der Dichtung im Betrieb, wenn überhaupt ein merklicher Verlust von Strömungsmittel über dem Dichtungsring auftritt, dieser Verlust sehr klein ist.

In der Zentrifugalpumpe von Fig. 3 tragen Teile, die Teilen in den Fign. 1 und 2 entsprechen, die gleichen Bezugszeichen. Das Gehäuse 11 hat einen Befestigungsflansch 31 zur Befestigung an einer Antriebseinheit. Die Pumpe kann eine Kraftstoffpumpe für ein Gasturbinentriebwerk sein, wobei die Antriebseinheit ein von dem Triebwerk angetriebenes Hilfsgetriebe ist. Das Getriebe hat eine herkömmliche Keilverzahnungsverbindung (nicht gezeigt) mit der Welle 12. Das Triebwerk treibt ferner eine Niederdruck-Schmiermittelpumpe (nicht gezeigt) an, die dem Anschluß 23 Schmiermittel zuführt und das Schmiermittel von dem Getriebegehäuse zur Kühlung durch einen Wärmeaustauscher umwälzt. Die Schmiermittelpumpe versorgt ferner einen Anschluß 32 in dem Gehäuse 11, der sich in einen Schmierring 33 öffnet, der mehrere Düsen34 aufweist, die auf das Lager 13 gerichtet sind. Das von den Düsen 34 abgegebene Schmiermittel wird zusammen mit dem von der Spülpumpe geförderten Schmiermittel durch den Anschluß 22 zur Quelle zurückgeführt.

Auf der Seite der Welle hat der Rotor 35 einen Flanschabschnitt mit einer ebenen Auflagefläche 4o für einen zweiten Dichtungsring 42. Dieser Dichtungsring ist gleitbar in einem Tragring 43 in einer Bohrung 44 in dem Gehäuse 11 montiert. Die Dichtungsvorrichtung 35 in dem Tragring 4 3 schafft eine Gleitdichtung gegen die Bohrung 44. Die Bohrung ist in einer Schürze 46 des Gehäuses ausgebildet, die die Belastungsfedern 47 für den Träger

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43 hält und die eine Labyrinthdichtung 48 auf der Welle umgibt. Die Schürze 46 und der Träger 4 3 sind radial innerhalb des Trägers 17 für die Dichtung 16 angeordnet, und der dazwischenliegende Raum 4 9 ist durch einen Kanal 51 entlüftet.

Ein mit Brennstoff von der Brennstoffquelle versorgter Kanal 52 in dem Gehäuse 11, der die öffnung 36 versorgt, öffnet sich in einen Ringraum 53 um den zweiten ,Dichtungsring 42. Ein Kanal 54 durch die Rückseite der Pumpe führt zu der öffnung 36, so daß ein Brennstoffstrom zum Zwecke der Kühlung über den Dichtungsring 4 2 geführt wird. Wenn der Dichtungsring 42 versagen sollte, wird jeder ernstliche Leckfluß von Brennstoff zu dem entlüfteten Kanal 51 durch die Labyrinthdichtung 48 verhindert. Wenn der unwahrscheinliche Fall auftritt, daß beide Dichtungsringe 16 und 42 versagen, wird jeglicher durch die Labyrinthdichtung 48 fließender Brennstoff nach außen abgeführt und tritt nicht in die Schmiermittelzone 2o ein, während ein Verlust von Schmiermittel in den entlüfteten Raum 49 im wesentlichen durch die Wirkung der Spülpumpe verhindert wird.

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Claims

Patentansprüche

(1.J Dichtungseinrichtung zur Verwendung zwischen einem festen Teil und einem drehbaren Wellenteil, die einen Dichtungsring aufweist, der in dem festen Teil angeordnet ist und gegen den Wellenteil drückt, um einen zwischen den Teilen auf der einen Seite des Dichtungsringes liegenden Raum von einer Schmierzone zwischen den beiden Teilen auf der anderen Seite des Dichtungsringes zu trennen, dadurch gekennzeichnet, daß Mündungen (24) in dem festen Teil (11) mit einer Schmiermittelquelle verbunden sind und einen Schmiermittelfluß in die Schmierzone (2o) und über den Dichtungsring (16) leiten, und daß neben der Schmierzone (2o) eine Spülpumpe (27, 28) liegt, die durch den Wellenteil (12) betätigbar ist, um das Schmiermittel von der Schmierzone (2o) zu der Quelle zurückzuführen.
2.-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Dichtungsring (16) axial gegen einen Flanschabschnitt (14.) des Wellenteiles (12) gedrückt

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wird, und daß die Spülpumpe von Strömungsmittel-Pumpenschlitzen (27), die in dem Flanschabschnitt (IH) radial außerhalb des Dichtungsringes (16) ausgebildet sind und durch eine damit zusammenwirkende· Ringfläche (28) in dem festen Teil (11) gebildet wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (24) radial nach innen zu dem Dichtungsring (16) hin auf Stellen neben dem Flanschabschnitt (14) gerichtet sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 2, zur Verwendung in einer durch eine Welle angetriebenen Pumpe für Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Dichtungsring (42) in dem festen· Teil (11) angeordnet ist und gegen den Wellenteil (12) drückt, um die Flüssigkeit in der Pumpe von dem auf der einen Seite

. des ersten Dichtungsringes (16) liegenden Raum (49) zu trennen, der einen Entlüftungsdurchgang (51) hat.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtungsring (42) axial gegen einen zweiten Flanschabschnitt (4o) auf dem Wellenteil (12) vorgespannt ist, der einen axialen Abstand von dem Flanschabschnitt (14) hat, und daß die Dichtungsringe (16 und 42) in Trägern (17 und 43) angeordnet sind, die federnd gegen die zugehörigen Flansehabschnitte (14) und (4o) vorgespannt sind und, wobei der eine radial außerhalb des anderen angeordnet ist.

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