DE2138362C3

DE2138362C3 - Schwimmende Büchse für die Abdichtung einer Welle

Info

Publication number: DE2138362C3
Application number: DE2138362A
Authority: DE
Inventors: Leonard Peter Monroeville Damratowski; Eugene Leo Jeanette Huesgen
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1970-11-02
Filing date: 1971-07-31
Publication date: 1975-06-12
Also published as: GB1349070A; CH538619A; DE2138362A1; DE2138362B2; US3695621A; FR2113465A5; JPS544021B1; NL7111249A

Description

Die Erfindung betrifft eine schwimmende Büchse für die Abdichtung einer aus einem Gehäuse herausgeführten Welle, insbesondere für hohe Drücke und hohe Drehzahlen, die mit einem Sperrmiltel beaufschlagt ist, das über radiale Kanäle in eine zur Welle hin offene Ringnut mit einem Druck zugeführt wird, der über dem im Gehäuse herrschenden Druck liegt, wobei die Buchse zumindest teilweise von einem Statorteil umgeben und gegen Verdrehen gesichert ist.

Es ist eine solche schwimmende Büchse bekannt (CH-PS 356 326), bei der die Büchse zylindrisch ausgebildet ist. Das Sperrmittel wird über eine Ringnut zügeführt und über eine axial zur ersten Ringnut versetzte zweite Ringnut abgesaugt. Dabei kann natürlich eine Leckage zu den Stirnenden der Büchse hin auftreten, an denen Umgebungsdruck herrscht. Bei hohem Drükken und hohen Drehzahlen wird in dem mit Sperrmittel aufgefüllten Bereich des Dichtspaltes eine große Wärmemenge erzeugt. Bei der bekannten Dichtungsbüchse wird diese im wesentlichen durch Strahlung von der Mantelfläche der Dichtungsbüchse abgegeben. Die Federmembran, die die schwimmende Büchse gegen Verdrehung sichern soll, kann zur Wärmeableitung aus der Dichtungszone wegen ihres geringen Querschnittes nur wenig beitragen.

Weiterhin ist eine zweiteilige schwimmende Dichtungsbüchse bekannt (DT-OS 1 910 805), bei der die beiden Teile durch axiale Stifte gegen eine Drehung gesichert sind und durch sich auf ihnen abstützende Federn an ihren voneinander abgewandten Stirnflächen mit ringartigen Ansätzen gegen zugeordnete Gehäusewandungen gedrückt sind. Diese ringartigen Ansalze ⁶S weisen eine geringe radiale Ausdehnung auf, so daß sie für die Ableitung von Wärme aus den beiden Teilen der Büchse nicht geeignet sind. Außerdem begrenzen sie die Strömung des in den Ringraum zwischen der Mantelfläche der beiden Buchsenteile und einer Hülse eingebrachten Sperrmittels, so daß dieses über in dem einen Büchsenteil ausgebildetem Axialkanäle in einen Ringraum strömen muß, der im Bereich der einander gegenüberstehenden Flächen der beiden Buchsenteil ausgebildet ist und aus der das Sperrmitlei nur in den Dichtungsspalt abströmen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung. eine Dichtungsbüchse der im Oberbegriff des vorstehenden Hauplanspruches genannten An zu schaffen, bei der eine einwandfreie Abdichtung der Welle und eine sichere Abfuhr der im Dichtspalt infolge der Scherung des Öls erzeugten großen Wärmemenge möglich

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Büchse aus einem die radialen Bohrungen enthaltenden zylindrischen Abschnitt und mindestens einem aufgeweiteten Abschnitt besteht, der mit seiner freien Endfläche gegen das Gehäuse anliegt, und daß das Statorteil Zuführungskanäle für das Sperröl enthält, die so angeordnet sind, daß das Sperröl die Büchse von außen umströmt und unter gleichzeitiger Beaufschlagung der radialen Bohrungen entlang dem zylindrischen Abschnitt über einen von der freien Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts begrenzten Ringraum /ur Niederdru^kseite hin abströmt.

Die Dichtungsbüchse wird von außen angeströmt und dieser Strom wird in einen über die freie Stirnfläche der zylindrischen Abschnittes abströmenden Kühlstrom und einen durch die radialen Bohrungen geführten Dichtstrom aufgespalten. Die im Dichtungsspalt entstehende Wärme wird aber nicht nur durch das entlang dem zylindrischen Abschnitt strömende Sperrmittel gekühlt sondern auch dadurch, daß infolge von Wärmeleitung Wärme über den aufgeweiteten Abschnitt zum Gehäuse hin abgeleitet wird. Die Wärmeleitung zwischen der freien Endfläche des aufgeweiteten Abschnittes und dem Gehäuse wird dadurch verbessert, daß der aufgeweitete Abschnitt durch das Sperröl gegen das Gehäuse gedruckt wird, wodurch der Kontakt zwischen der freien Endfläche und der zugeordneten Gehäusefläche verbessert wird. Durch die Oberflachenvergrößerung infolge der Aufweitung wird ebenfalls die Kühlwirkung verbessert. Das über die radialen Bohrungen abströmende Sperröl füllt die Ringnut auf, so daß eine einwandfreie Abdichtung der Welle gegenüber dem Arbeitsmittel erreicht wird. Das zum freien Ende des zylindrischen Abschnitts hin abströmende Lecköl wird von dem Kühlstrom aufgenommen und abgeführt.

Vorzugsweise ist der aufgeweitete Abschnitt als Konus ausgebildet, der in einen radialen Flansch übergeht. Durch den Radialflansch wird die Berührungsfläche zwischen der Dichtungsbüchse und dem Gehäuse vergrößert, wodurch die Wärmeabfuhr von der Dichtungsbüchse erneut verbessert wird.

Die Erfindung soll nun an Hand der beigefügten Figuren in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Wellendichtung mit der erfindungsgemäßen Dichtungsbüchse und F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1.

In der F i g. 1 ist mit 10 die Wand eines unter Druck stehenden Gehäuses bezeichnet, z. B. eines Gaskompressors. Aus diesem Gehäuse ist die l.au^fradwelle 11 herausgeführt. Sie erstreckt sich von dem Hochdruckbereich 12 (auf der rechten Seite der Fig. 1) zu einem

Niederdruckkana! 13 hin, der in bekannter Weise mit der Atmosphäre oder einem auf Almosphärendruck gehaltenen Sperrölsammelbehälter verbunden ist. Auf dem Boden der Bohrung in der Gehäusewand ist ein ringförmiges Teil 15 mittels Schraubbolzen 17 befestigt. Das ringförmige Teil hält eine I abyrinthdichtung 20 in einer Stufe der Durchgangsbohrung, die sich zwischen dem ringförmigen Teil und dem Hochdruckbereich 12 erstreckt.

Zum Niederdruckkanal 13 hin folgi auf das ringförmige Td! 15 ein Statorteil 23, das die Dichtungsbüchse umgibt. Die Dichtungsbüchse besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 24, einem konisch aufgeweiteten Abschnitt 25 und einem sich an den aufgeweiteten Abschnitt 25 anschließenden radialen Flansch. Die Innenfläche des zylindrischen Abschnittes 24 bestimmt zusammen mit der Welle 11 den Dichtungsspalt und der radiale Flansch liegt mit seiner Stirnfläche an dem ringförmigen Teil 15 an.

Die Innenfläche des Slalorteiles is! in ihrer Formgebung der äußeren Form der Dichtungsbüchse angepaßt und zwischen Statortei! und Mantelfläche der Dichtungsbüchse ist ein zur Achse der Welle symmetrischer ringartiger Raum 30 vorgesehen. Das Statorteil 23 weist radial verlaufende Zuführungskanäle 35 auf, die den Ringraum 30 mit einer auf der Außenfläche des Statorteils 23 vorgesehenen Ringnut 31 verbinden. Diese Ringnut ist über eine Kanal 37 in geeigneter Weise mit unter Druck stehendem Sperröl beaufschlagt.

In der an dem ringartigen Teil 15 anliegenden Fläche ist eine Nut für die Aufnahme eines O-Ringes 40 vorgesehen. Weiterhin ist auf der von dem ringartigen Bauteil 15 abgewandten sich radial erstreckenden Fläche des Flanschabschniltes 27 eine Nut zur Aufnahme eines weiteren O-Ringes 41 vorgesehen, der für eine Abdichtung des Ringraumes 30 zwischen Statorteil 23 und Dichtungsbüchse dient. Die Stärke der O-Ringe 40 und 41 ist so bemessen, daß der radiale Flansch 27 mit einer gewissen Vorspannung zwischen dem Statorteil 23 und dem ringartigen Teil 15 gehalten ist. In der sich axial erstreckenden Mantelfläche des radialen Flansches 27 sind mehrere sich radial erstreckende Aussparungen 43 für die Aufnahme von sich radial erstreckenden und im Statorteil 23 gehaltenen Stiften ausgebildet, die ohne Behinderung der schwimmenden Lagerung der Dichtungsbüchse in axialer und radialer Richtung eine Drehung der Dichtungsbüchse gegenüber dem Statorteil verhindern.

Die freie Stirnfläche des zylindrischen Abschnittes 24 begrenzt zusammen mit der Welle einer benachbarten Spaltdichtung 55 und dem Statorteil 23 einen Ringraum 48, der mit dem Ringraum 30 in Verbindung sieht. Auf der Innenseite des zylindrischen Abschnittes 24 der Dichtungsbüchse ist eine Ringnut 50 vorgesehen, die über radiale Bohrungen 51 mit dem Ringraum 30 in Verbindung steht.

Die gesamte Außenfläche der Dichtungsbüchse ist

ίο erheblich größer als die Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 24, die den Dichtungsspalt begrenzt. Wenn nun infolge der Scherwirkung in dem Öl in dem Dichtungsspalt Wärme erzeugt wird, wird ein Teil dieser Wärme durch das die größere Außenfläche im ringartigen Raum 30 überströmende Sperröl abgeführt. Weiterhin wird ein anderer Teil der Wärme infolge von Wärmeleitung in der Dichtungsbüchse über den konisch aufgeweiteten Teil 25 in den radialen Flansch 27 geleitet und dann an das ringartige Teil 15 abgegeben.

Das zwischen dem zylindrischen Abschnitt 24 und die Welle 11 eingeleitete Sperröl dient dazu, den Durchfluß des Arbeitsmediums aus dem Hochdruckbereich durch die Labyrinthdichtung 20 hindurch im wesentlichen abzusperren.

Der Spaltdichtung 55 sind weitere Spaltdichtungen 56 und 57 nachgeordnet, um zwischen dem Ringraum 48 und dem Niederdruckkanal 13 einen vorgegebenen Druckabfall aufzubauen. Diese schwimmenden Spaltdichtungeri sind jeweils in ringförmigen Statorteilen 60, 61 bzw. 62 gelagert, die nacheinander in die abgestufte Durchgangsbohrung der Wand 10 eingebracht sind, wobei das Statorteil 60 das Statorteil 23 berührt. Die Statorteile 23 und 60 bis 62 sind durch einen in vier Teile geteilten Haltering 67 gegen eine Axialbewegung in der Durchgangsbohrung der Wand 10 gesichert, wobei die einzelnen Teile des Halteringes in eine auf der Innenfläche der Bohrung vorgesehene Nut eingreifen. Die Drehung der Statorteile 60,61 und 62 bezüglich der Stirnwand 10 wird durch Keile 70 verhindert. Ein ringartiges Abschlußstück 73 hält den unterteilten Ring 67 in der Nut und wird in seiner Lage durch in den Statorteil 62 eingreifende Schraubbolzen 74 gehalten. Auf das Abschlußstück 73 folgt noch eine an ihm durch Schraubbolzen 77 befestigte Labyrinthdichtung 75. Auf den vom dem Statorteil 23 abgewandten Flächen sind die Spaltdichtungen 55, 56 und 57 zur Abdichtung gegenüber dem zugeordneten Statorteil mit Ringdichtungen 80 versehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Schwimmende Büchse für die Abdichtung einer •us einem Gehäuse herausgeführten Welle, insbe- ^s «ondere für hohe Drücke und hohe Drehzahlen, die mit einem Sperrmittel beaufschlagt ist, das über radiale Kanäle in eine zur Welle hin offenen Ringnut §nit einem Druck zugeführt wird, der über dem im Cehäuse herrschenden Druck liegt, wobei die Buchie zumindest teilweise von einem Statorteil umgefcen und gegen Verdrehen gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (24, 25, 27) aus einem die radialen Bohrungen (51) enthaltenden iylindrischen Abschnitt (24) und mindestens einem '5 aufgeweiteten Abschnitt (25) besteht, der mit seiner freien Endfläche gegen das Gehäuse (15) anliegt, gnd daß das Statorteil (23) Zuführungskanäle (35) §ür das Sperröl enthält, die so angeordnet sind, daß das Sperröl die Büchse von außen umströmt und ^o unter gleichzeitiger Beaufschlagung der radialen Bohrungen (51) entlang dem zylindrischen Abschnitt (24) über einen von der freien Stirnfläche des zylindrischen Abschnitts begrenzten Ringraum (48) zur Niederdruckseite hin abströmt.
2. Dichtungsbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgeweitete Abschnitt (25) als Konus ausgebildet ist, der in einen radialen Flansch (27) übergeht.

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