DE2159136C2 - Hydraulische Wellendichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Wellendichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der Abdichtung von schnell laufenden Wellen tritt das Problem auf, daß bei hohen Drehzahlen der die Welle abstützende Abdichtdruck nicht mehr direkt proportional zur Drehzahl verläuft. Um einen ruhigen Lauf

der Welle zu erreichen, muß Vorsorge getroffen werden, daß ein zur Drehzahl proportionaler Druck im Dichtungsmedium über den gesamten Drehzahlbereich aufrechterhalten wird. Dazu werden in einer der den Dichtspalt bildenden Fläche eine oder mehrere in Axlalrlchtung schraubenförmig verlaufende Nuten vorgesehen, die über ihre ganze Länge mit Dichtflüssigkeit gefüllt 1st.

Es Ist eine derartige Wellendichtung bekannt (DE-PS 19 15 934), bei der durch den sich bei der Drehung der Welle durch die schraubenförmigen Nuten aufbauenden Flüssigkeitsdruck die Lagerbüchsen axial verschoben werden, und dabei die Reibung der Welle gegen an dem äußeren Ende der Nuten angeordnete Lippendichtungen bei hoher Drehzahl vermindert wird. Diese bekannte Anordnung dient dazu, die Lippendichtungen bei hohen Drehzahlen zu entlasten und damit ihre Lebensdauer zu erhöhen, so daß es möglich wird, derartige Dichtungen zu verwenden, die bei Langsamlauf und Stillstand den Dichtungsraum mechanisch besser abschließen und den Öldruck halten.

Die bekannte Wellenabdichtung ergibt nur einen mechanischen Verschluß des Dichtungsraumes bei Stillstand oder Langsamlauf. Bei hohen Drehzahlen erfolgt keine wesentliche Beeinflussung des Druckes Im Dichtungsspalt.

Es 1st die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine hydraulische Wellendichtung der gattungsmäßigen Art so auszubilden, daß der proportionale Druck im Dichtspalt unter allen Betriebsbedingungen, also auch bei hohen und höchsten Drehzahlen aufrechterhalten und dadurch die Zentrierung der Welle In der Dichtungsbüchse und damit die Laufruhe verbessert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird auch bei hohen Drehzahlen ein entsprechend hoher Druck aufrechterhalten, und es erfolgt eine »Zentrierung« der Welle auf hydrodynamischem Wege dadurch, daß über öle gesamte Länge der Dichtfläche in der schraubenförmlgen Nut eine vorbestimmte Strömung der Dlchtflüssigkelt aufrechterhalten wird. Die konstante, gleichförmige Strömung und der über die ganze Lagerlänge gleichförmig proportional der Drehzahl ansteigende

Druck Im Dlchtungsmedlum und damit auch das gleichförmige Druckgefälle und die gleichförmige Strömung Jurch die schraubenförmige Nut, wird also erfindungsgemäß bei ständigem Zuführen einer Dichtflüssigkeit dadurch erreicht, daß auf der Seite des hohen Druckes, nämlich der Austrittsseite der schraubenförmigen Nut, der Abstrom der Dichtflüssigkeit entsprechend gedrosselt wird.

Es 1st zwar eine derartige Wellendichtung bekannt (US-PS 30 51 497), bei der mit der auf der Seite des hohen Druckes der schraubenfömig verlaufenden Nut eine Leitung mit einem Überdruckventil In Verbindung steht. Bei dieser bekannten Dichtungsanordnung 1st aber der Zuführdruck größer, als der Druck im abzudichtenden Medium. Die Bemessungen und Betriebsbedingungen dieser bekannten Dichtung sind so, daß durch die Förderwirkung der schraubenförmigen Nut die Druckdifferenz zwischen dem abzudichtenden Medium und dem Dichtungsmittel in der Weise ausgeglichen wird, daß die Grenzschicht zwischen beiden innerhalb des Dichtspaltes liegt. In Abhängigkeit von dieser Druckdifferenz wandert die Grenzschicht zwischen beiden innerhalb des Dichtspaltes in Achsrichtung.

Das gemäß der Entgegenhaltung vorgesehene, mit der Seite des hohen Druckes verbundene Ventil ist ein Überdruckventil, das bei starker Zuförderung von Dichtungsmittel entsprechend einer hohen Drehzahl den Druck begrenzt, so daß das Druckmittel nicht auf der Seite des abzudichtenden Mediums aus der schraubenförmigen Nut ausgepreßt wird. Durch dieses Ventil kann also der Druck auf der Hochdruckseite ein vorbestimmtes Matimum nicht überschreiten, so daß die Grenzfläche zwischen Dichtungsmittel und Arbeltsgas im wesentlichen konstant gehalten wird. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anordnung wird also nicht eine ständige Strömung an Dichtungsmittel in der schraubenförmigen Nut im Dichtspalt aufrechterhalten. Es erfolgt also bei dieser bekannten Dichtung keine hydrodynamische Lagerung, sondern ausschließlich eine Abdichtung.

Vorzugswelse Weiterbildungsformen des Gegenstandes des Anspruchs 1 sind In den weiteren Ansprüchen gekennzeichnet.

Die im Anspruch 6 gekennzeichnete axiale Verschiebbarkeit eines Im Gehäuses angeordneten den Dichtspalt begrenzenden Bauteils zur Abdichtung des Dichtspaltes ist an sich aus der DE-OS 19 15 934 bekannt. Die Im Anspruch 6 gekennzeichnete Ausführungsform wird jedoch im Gegensatz zum Stand der Technik In Verbindung mit der in Anspruch 1 gekennzeichneten hydrodynamischen Lagerung verwendet. Durch die im Anspruch 8 gekennzeichnete aus der US-PS 30 51 487 bekannte radial nachgiebige Lagerung der Lagerbüchse Im Gehäuse soll verhindert werden, daß bei einer Radialbewegung der Welle der Dichtspalt einseitig vermindert und dadurch die Strömung ungleichförmig wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Flg. 1 einen Axialschnitt durch eine Wellenabdichtung zum Abdichten der Welle einer Flüssigkeitsringpumpe zum Pumpen von Chlorgas,

Flg. 2 einen Teilaxialschnitt durch eine Wellenabdichtung eines Extruders fü»· einen viskosen Kunststoff, wie Polyäthylenlösung In Hßxan,

Flg. 3 einen Axialschnitt durch eine Rührwerkwellendichtung, und

Flg. 4 einen Axialschnitt durch eine Abwandlungsform einer Rührwerkwellendichtung.

Durch die Wand 101 einer weiter nicht gezeichneten Flüssigkeitsringpumpe ist eine Antriebswelle 102 geführt, auf der ein nicht eingezeichnetes Flügelrad sitzt. Um die Welle 102 ist eine zylindrische Laufbuchse 103 angeordnet, die an der Welle 102 mit Hilfe eines Klemmringes 104 mit Klemmschraube 105 festgelegt 1st.

Um die Laufbuchse 103 liegt eine Lagerbüchse 106, dlß gegen die Wand 101 mit einem O-Ring 107 abgedichtet ist und sich somit bewegen kann Die Lagerbuchse 106 besteht aus einem Lagermaterial wie Bronze, Weißmetall oder Kohle. In der der Laufbüchse 103 zugewandten Oberfläche der Bohrung der Lagerbüchse ist eine eingängig schraubenförmig verlaufende Nut 108 angebracht, wobei zwischen den Spitzen der die Nut begrenzenden Wände und der Büchse 103 ein Spiel von z. B. 0,03 mm besteht. An den Enden der schraubenförmigen Nut 108 ist die Lagerbüchse mit Stegen 109 ausgestattet, die ein geringeres Spiel, z. B. 0,01 mm gegen die Welle haben. Ein in eine Aussparung der Lagerbüchse ragender Sicherungsstift 112 verhindert deren Mitdrehen. Zwischen einem Gehäuse 111 und der Welie 102 ist ein Simmerring 110 oder eine ähnliche Abdichtung vorgesehen. Der Spalt zwischen Lagerbüchse und Laufbüchse 1st mit Dichtungsflüssigkeit gefüllt. Die Gänge der schraubenförmigen Nut 108 verlaufen derart, daß die Flüssigkeit bei Drehung der Welle 102 zum Verdichtergehäuse gepumpt wird (s. Pfeil).

In der in Flg. 2 dargestellten Dichtung für eine dicke Welle eines Extruders für ein viskoses Produkt, z. B. eine Polyäthylenlösung In Hexan, wird der Raum Innerhalb des Extruders gegen eine Schneckenwelle abgedichtet, wobei zur statischen Abdichtung bei Stillstand des Extruders eine Verschiebekonstruktion vorgesehen ist. Die Zeichnung zeigt deren Lage bei rotierender Welle.

Durch die Wand 201 verläuft die Welle 202 des Extruders, um die eine Laufbüchse 203 angebracht ist. Ein O-Rlng 204 auf einem Wellenabschnitt mit kleinerem Durchmesser bewirkt die Abdichtung zwischen Welle 202 und Laufbüchse 203. Die Außenfläche der Büchse 203 ist an beiden Enden mit einer ringsum aufgespritzten und nachgeschliffenen verschleißfesten Schicht 2OS, z. B. aus Molybdän, sowie mit einer Rille für einen zusammengesetzten Dichtungsring 206 von spezieller Ausführungsform versehen. Am zylindrischen Außenumfang der Laufbüchse 203 sind von der Mitte bis zu den Außenenden zwei schraubenförmig verlaufende Nuten 207 und 208 gleicher Ganghöhe angebracht; 207 1st linksgängig, 208 rechtsgängig. Zwischen beiden Gewlndeprofllen 1st ein Ringraum 209 gebildet.

Eine die Laufbüchse 203 eng umschließende (minimales Spiel 0,06 mm) und mit ihr zusammenwirkende Lagerbüchse 210 kann in Axialrichtung über mehrere Spindeln 211 axial verschoben werden, welche durch über den Umfang der Lagerbüchse vertelUe Bohrungen 212 ragen. Die Spindeln 211 sind an der Extruderwand 201 befestigt mittels eines eine kopfförmlge Verdickung jeder Spindel umgreifenden Ringes 213, der seinerseits gegen einen L-förmigen Ring 214 anliegt, und mittels eines ringförmigen Flansches 215, der mittels mehrerer über den Umfang verteilter Schrauben 216 mit den Ringen 213 und 214 an der Wand 201 befestigt Ist.

Zwischen der Wand 201 und dem L-förmigen Ring 214 sowie zwischen dem L-förmigen Ring 214 und dem Ring 213 befindet sich jeweils ein O-Ring 217 bzw. 218. Eine durch den ringförmigen Flansch 215 ragende Sicherungsschraube 219 verhindert ein Verdrehen des Ringes 213. Zwischen den Ringen 213 und 214 liegt ein ringförmiger Raum 220, In dem eines der Enden der verschiebbaren

Lagerbüchse 210 Hegt. Dieses Ende ist zu beiden Selten mittels zweier konzentrischer O-Ringe 221 und 222 gegen die Ringe 213 und 214 abgedichtet.

Die verschiebbare Lagerbüchse 210 1st Im Innern zylindrisch ausgebildet, mit Ausnahme einiger Stellen mit etwas größerem Durchmesser, gegenüber der Dichtungsringkombinationen 206 und an einer Ringkammer 223 gegenüber dem Umfangsraum 209 zwischen den beiden schraubenförmigen Nuten auf der Laufbüchse 203. Einige um den Umfang verteilte Längsböhrungen 224 verbinden die Ringkammer 223 mit dem ringförmigen Raum 220, der einen Beaufschlagungsraum für die verschiebbare Lagerbüchse 210 bildet.

In jeder Bohrung 212 ist um die Spindel 211 ein Paket von Tellerfeder. 225 angebracht, die mit Hilfe eines Ringes 226 und zweier am Gewindeende der Spindel 211 aufgeschraubter Muttern 227 gehalten sind. Ein Sprengring 228 In einer in einem dazu verdickten Teil oder Spindel

211 angebrachten Umfangsnut dient als Anschlag für die verschiebbare Lagerbüchse 210.

Die Lagerbüchse 210 1st mit einer in die Druckrlngkammer 223 mündenden Radlaibohrung 229 als gedrosselte Abführleitung ausgestattet. Nahe am Ende der Welle 202, aber noch vor dem Dichtungsring 206 ist eine zweite Radialbohrung 230 als Zuführleitung vorgesehen. Beide Bohrungen 229 und 230 sind gegen die Bohrungen

212 und die Längsbohrungen 224 versetzt. Die Bohrung 230 dient für die Zufuhr von Dichtungsflüssigkeit und Schmiermittel wie Slllconenöl aus einem nicht eingezeichneten Behälter, und die Bohrung 229 zu deren gedrosselten Abführung (gegebenenfalls über ein Rückschlagventil). Der Ringraum 220 und die Längsbohrungen 224 können mit Schmiermittel vorgefüllt werden. Mit 231 1st eine Entlüftungsschraube bezeichnet.

Die Wirkung der dargestellten Abdichtung ist wie folgt: Wenn die Welle 202 zu drehen anfängt, wird das Schmiermittel durch die Gewindegänge 207 und 208 in den Ringraum 209 gepumpt, und es baut sich in diesem Raum ein Druck auf. Dieser Druck pflanzt sich über die Druckkammer 223 und die Längsbohrung 224 in den Raum 220 fort, wodurch ein Axialdruck auf die verschiebbare Lagerbüchse 210 wirkt, und diese Büchse gegen die Wirkung der Tellerfedfrn 225 nach rechts bis zum Anschlag am Sprengring 228 verschoben wird. Bei konstant drehender Welle wird fortwährend Schmiermittel über die Bohrung 230 zugeführt und Schmiermittel über Bohrung 229 abgeführt. Wenn die Welle nicht mehr dreht, läßt der Druck in der Druckkammer 223 nach, und die Tellerfedern 225 drücken die Lagerbüchse 210 wieder zur Extruderwand 201 hin, wodurch die Dichtringe 206 in der Laufbüchse 203 abdichten und eine Leckage von Schmiermittel vermieden wird. Das Tellerfederpaket 225 kann mit Hilfe der Muttern 227 auf den richtigen Dichtungsdruck eingestellt werden. Der Ringraum 209 1st In Axialrichtung mindestens ebenso lang wie der VerschJebehub der Lagerbüchse 210.

Flg. 3 zeigt die Abdichtung einer Rührwerkwelle gegen Wasserstoffgas. Dieses Rührwerk liegt In einem Hydriergefäß für Caprolactam, das Wasserstoff (H₂) unter einem Druck von etwa 6 atü bei einer Temperatur von etwa 90° C enthält. Die Abdichtung ist In der linken Hälfte der Figur in statisch geschlossenem und in der rechten Hälfte in geöffnetem Zustand zur hydrodynamischen Abdichtung dargestellt.

Durch die Wandung 301 eines Hydriergefäßes Ist eine Antriebswelle 302 für das Rührwerk geführt. In der Wand 301 ist ein Flansch 303 verschraubt. Ein O-Ring ist für die Abdichtung zwischen Wand und Flansch vorgehen. Um die Welle 302 liegt eine Laufbüchse 305, welche nahe Ihren Enden mit O-Rlngen 306 gegen die Welle abgedichtet ist und mittels einer auf einen Klemmring 307 wirkenden Klemmschraube 308 auf der Welle 302 befestigt ist. Die Laufbüchse 305 hat am Außenumfang zwei schraubenförmig verlaufende Nuten 309 und 310 gleicher Ganghöhe: 309 ist rechtsgängig, 310 linksgängig. Zwischen beiden schraubenförmigen Nuten Hegt ein Ringraum 311 mit kleinerem Innendurchmessen

ίο Nahe an den Enden 312 der Laufbüchse 305 ist der Durchmesser etwas größer (etwa 0,024 + 0,005 mm) fils an den schraubenförmigen Nuten 309 und 310. Das untere Ende der Laufbüchse 305 1st an der Außenseite abgeschrägt.

Eine die Laufbüchse 305 mit geringem Spiel umschließende (Spiel 0,03 mm) und mit ihr zusammenwirkende Lagerbüchse 313 ist im Flansch 303 angebracht; diese Büchse ist mit Hilfe von zwei O-Rlngen 314 gegen den Flansch 303 abgedichtet und mit Hilfe eines Spannringes 315 und Schrauben 316 am Flansch 303 befestigt. Ein oder mehrere Sicherungsstifte 317 verhindern eine Verdrehung der Büchse 313 bei drehender Welle 302. In die Lagerbüchse 313 sind wechselweise kurze (318) und lange Stehbolzen 319 eingeschraubt. Diese Stehbolzen halten und führen eine Schiebebüchse 320, welche mittels O-Rlngen 321 und 322 gegen die Lagerbüchse 313 und mittels einem O-Rlng 323 gegen die Laufbüchse 305 abgedichtet ist. Um die langen Stehbolzen 319 angebrachte Druckfedern 324, die durch Scheiben 325 und Sprengringe 326 gehalten sind, drücken die Schiebebüchse 320 in Schließstellung gegen die Lagerbüchse 313. In dieser Stellung (linke Hälfte der Flg. 3) 1st der Spalt zwischen der Schiebebüchse 320 und der Gewindelaufbüchse 305 von dem O-Rlng 323 abgeschlossen, so daß weder Wasserstoffgas aus dem Gefäß noch Dichtungsflüssigkeit In das Gefäß sickern kann. Das Schließen erfolgt durch die Federn 324 und den Gasdruck Im Hydriergefäß.
Die Lagerbüchse 313 ist in der Höhe des Ringraumes 311 mit einer ringförmigen Druckkammer 327 versehen, von der aus sich mehrere Längsbohrungen 328 bis zum als Beaufschlagungsraum dienenden Raum 329 zwischen der Lagerbüchse 313 und der Schiebebüchse 320 (und zwischen beiden O-Ringen 321 und 322) erstrecken. Die Lagerbüchse 313 1st nahe dem oberen Ende mit einer Bohrung 330 als Zuführleitung sowie einer Bohrung 331 als gedrosselte Abführleitung für die Druckkammer 327 versehen. Durch diese Bohrungen kann der Raum zwischen der Lagerbüchse 313 und der Laufbüchse 305 mit einer Dichtungsflüssigkeit, die zugleich Schmiermittel 1st, wie Siliconöl MS 200, gefüllt werden.

Wenn die Welle 302 im Uhrzeigersinn zu drehen anfängt, wird von den beiden schraubenförmig verlaufenden Nuten 309 und 310 Abdichtungsflüssigkeit In den Ringraum 311 und 327 gepumpt. Es baut sich hier durch die gedrosselte Abführung ein hoher Druck auf (etwa 32 atü bei 250 Upm). Dieser Druck pflanzt sich hydraulisch über die Längsbohrungen 328 in den Raum 329 fort und übt eine abwärts gerichtete Kraft auf die Schiebebüchse 320 aus. Diese Büchse bewegt sich dadurch entgegengesetzt zur Wirkung der Federn 324 nach unten, und zwar bis zu den von Scheiben 332 und Sprengringen 333 auf den kurzen Stiften 318 gebildeten Anschlägen. Diese Süuation ist in der rechten Hälfte der Fig. 3 dargestellt.

F i g. 4 zeigt die Abdichtung einer Rührwerkwelle eines völlig mit Flüssigkeit gefüllten, unter Druck befindlichen Reaktors für die Lösungspolymerisation von Polyäthylen.

Durch die Wandung 401 eines nicht welter elngezeich-

neten Reaktionsgefäßes verläuft eine Antriebswelle 402 für ein tief Im Reaktor befindliches Rührwerk (nicht eingezeichnet). In der Reaktorwand 401 ist ein Gehäuse 403 verschraubt, das in der Wand 401 die Welle 402 mit Gleitsitz umschließt, und sich nach oben hin stufenweise erweitert. Im weitesten Teil des Gehäuses 403 ist eine Lagerbüchse 404 verschraubt und mit einem Bolzen 405 gesichert. An der oberen Seite ist die Welle 402 durch ein zweireihiges Tonnenlager 406 in der Büchse gelagert. Der Außenring dieses Tonnenlagers Ist mit Hilfe eines Verschlußteils 407 und eines Sicherungsringes 408 in der Lagerbüchse 404 gehalten. Welter 1st die Welle 402 mit Hilfe eines zweireihigen Nadellagers 409 gelagert; der Außenring dieses Lagers 1st zwischen einer Schulter der Lagerbüchse 404 und einem Paßring 410 festgelegt. Ein O-R!ng 4!1 bewirkt die Abdichtung zwischen der Welle

402 und dem Paßring 410.

Der Paßring 410 hat sowohl am Innen- wie am Außenumfang Umfangsaussparungen 412 bzw. 413, die mit einer oder mehreren Radialbohrungen 414 verbunden sind. An das Gehäuse 403 schließt sich ein Zuführstutzen 415 an, der über eine Bohrung 416 durch die Wand des Gehäuses 403 mit der Aussparung 413 in Verbindung steht.

In dem Raum zwischen der Welle 402 und dem Gehäuse 403 legt sich um die Welle eine Büchse 417, wobei das Spiel der Büchse gegen die Welle 402 merklich geringer 1st als das gegen das Gehäuse 403. Auf einem Teil der Welle 402 1st über die Höhe der glatten Innenfläche der Büchse 417 eine durchlaufende schraubenförmige Nut 418 angebracht. Es ist auch möglich, bei einer glatten Welle die schraubenförmige Nut an der Innenseite der Büchse 417 anzuordnen. Die Büchse 417 ist mit einem O-Ring 419 gegen den Paßring 410 und mit einem O-Ring 420 gegen das Gehäuse 403 abgedichtet. Arretierstifte 421 verhindern eine Verdrehung der Büchse 417 gegen den Paßring 410.

Zwischen der Welle 402 und dem unteren Ende der Büchse 417 befindet sich ein als Beaufschlagungsraum dienender ringförmiger Raum 422, der über eine Bohrung 423 in der Büchse 417 mit dem Raum 424 zwischen der Büchse 417 und dem Gehäuse 403 In Verbindung steht. Nahe am oberen Ende des Raumes 424 ist das Gehäuse

403 mit einer Bohrung 425 ausgestattet, an die sich ein Abflußstutzen 426 anschließt.

Unten Im Gehäuse 403 befindet sich um die Welle 402 ein Gleitringhalter 427, der mit Hilfe eines Sicherungsbolzens 428 bei drehender Welle mitgenommen wird, jedoch sich axial über die Welle verschieben kann. Ein O-Rlng 429 dichtet gegen die Welle 402 ab. Im unteren Teil der Büchse 417 befindet sich konzentrisch zum O-Ring 420 ein zweiter O-Rlng 430. der zur Abdichtung gegen den Gleitringhalter 427 dient. Zwischen diesem Gleitringhalter und dem Gehäuse 403 sind zwei aus Hartmetall hergestellte Gleitringe 431 und 432 übereinander angeordnet.

Ein O-Ring 433 dichtet zwischen dem Ring 431 und dem Halter 427 und ein O-Ring 434 zwischen dem Ring 432 und dem Gehäuse 403 ab.

Ein ggf. heizbares Gefäß 435 für die Dichtungsflüssigkeit, z. B. SiHconenöl, 1st an den Zuführstutzen 415 angeschlossen. Die Dichtungsflüssigkeit füllt sämtliche Räume zwischen der Welle 402 und dem Gehäuse 403. Ein Abführstutzen 426 1st über eine Druckmeßstelle 436 und ein Regelventil 437 wieder an das Gefäß 435 angeschlossen. Der Austrittsdruck P₁ der Gewindewellenabdichtung kann ggf. an einem Meßgerät 438 abgelesen werden.
In der Reaktorwand 401 1st schematisch ein Anschluß

439 eingezeichnet; der gemessene Druck P Im Reaktor kann an einem daran angeschlossenen Druckmeßgerät

440 abgelesen werden. Die an den Druckmeßstellen 436 und 439 gemessenen Drücke werden In einem Regelgerät

ίο 441 miteinander verglichen. Das Ausgangssignal des Regelgerätes 441 ist auf einen konstanten Druckunterschied eingestellt.

Die Wirkung der Wellenabdichtung 1st folgendermaßen: Durch Drehung der Welle 402 mit z. B. 900 U/mln baut sich in der Wellenabdichtung ein Druck der Abdichtungsflüssigkeit auf. der bei geschlossenem Regelventil 437 bis zu 120 atü ansteigen kann und bei völlig geöffnetem Regelventil 437 (Gegendruck für die Gewlndewellenabdlchtung nahezu gleich Null) eine Menge von etwa 4 Liter in der Stunde in der gezeichneten Pfeilrichtung umpumpen kann. Durch Einstellung des Druckunterschiedes zwischen Wellenabdichtung mit schraubenförmiger Nut und Reaktor am Regelgerät 441 auf z. B. 1 kg/cm² wird die durch die schraubenförmige Nut der Wellenabdichtung umzupumpende Menge an Dichtungsflüssigkeit mit dem Regelventil 437 in der Weise durch das Regelgerät geregelt, daß der Druck in der Wellenabdichtung stets um 1 kg/cm² höher ist als im Reaktor.
Der Druckunterschied über die von beiden Gleitringen 431 und 432 gebildete Schleifringdichtung beträgt 1 kg/cm², wodurch eine Leckage von Abdichtungsflüssigkeit in den Reaktor nahezu Null ist. Bei einem Reaktordruck von 60 at und einem Druck der Gewindewellenabdichtung von 61 at werden stündlich 2 Liter Abdlchtungsflüssigkeit über den Vorratsbehälter 435 umgepumpt.

Läßt der Druck P Im Reaktor nach, so sinkt auch der Druck in der Wellenabdichtung ab, weil das Regelventil 437 von einem Servomechanismus 442 welter geöffnet wird. Steigt der Reaktordruck an, so nimmt auch der Druck In der Wellenbdlchtung zu, weil der Servomechanismus 442 die Durchgangsöffnung des Regelventils 437 vermindert.
Bei stillstehender Welle 402 fällt der Druck in der Wellendichtung auf Null, und der Druck im Reaktor drückt den Gleitringhalter 427 mit dem Schleifring 432 über die Welle 402 nach oben; als Dichtung dient jetzt der O-Ring 430.

Die Reaktorflüssigkeit (Polyäthylenlösung) wird von den O-Rlngen 420 und 430 zurückgehalten.

Beim Wiedereinschalten des Rührers drückt die Wellendichtung den Ring 427 wieder nach unten, so daß die Hartmetall-Schleifringe 431 und 432 wieder aufeinander drehen; die dabei auftretende Leckage in den Reaktor 1st äußerst gering.

Bei Demontage kann nach Losdrehen des Sicherungsbolzens 405 das Lagergehäuse 404 von dem Gehäuse 403 weggenommen werden; die ganze Wellendichtung kann jetzt herausgenommen werden.

Einer Wärmedehnung des Materials infolge der auftretenden hohen Temperatur (180^cC) 1st dadurch Rechnung getragen, daß die von den Ringen 419, 420 und 430 abgedichtete Büchse 417 sich in Radialrichtung begrenzt frei bewegen kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Wellendichtung

- mit einem Dichtspalt zwischen einer an der Welle drehfest liegenden Fläche und der Innenfläche einer am Gehäuse drehfest liegenden Büchse,

- mit wenigstens einer in slner der den Dichtspalt bildenden Flächen in Axialrichtung schraubenförmig verlaufenden Nut, die über ihre ganze Länge mit Dichtflüssigkeit mit ansteigendem Druck gefüllt 1st, und

- mit einer Anordnung zum ständigen Zuführen einer Dichtungsflüssigkeit In die schraubenförmige Nut,

- wobei wenigstens an einer Seite des die schraubenförmige Nut einschließenden Bereichs des Dichtspalts eine die Abströmung der Dichtungsflüssigkeit hemmende Anordnung, wie Umfangssteg od. dgl. vorgesehen 1st,

gekennzeichnet durch eine Anordnung (109; 229; 331; 425, 426, 437), um auf der der Zuführseite gegenüberliegenden Seite des hohen Drucks (109, 223, 311, 422) der schraubenförmig verlaufenden Nut (108; 207, 208; 309, 310; 418) den Abstrom der Dichtungsflüssigkeit aus dem Spalt in der Weise zu drosseln, daß ein ständiger Strom von Dichtflüssigkeit durch die Nut fließt.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Drosseln der Abströmung ein an der Abströmseite der schraubenförmigen Nut (108) liegender Umfangssteg (109) 1st, der gegen die gegenüberliegende Umfangsfläche (103) einen Drosselspalt mit geringerer Höhe als der Dichtspalt im Bereich der schraubenförmigen Nut (108) aufweist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer der einen Spalt (109, 205, 312) zum Drosseln des Abstromes der Dichtflüssigkeit bildenden Fläche eine feinstbearbeitete Verschleißschicht aufgebracht ist.

4. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zuführleitung (230, 330, 415) für die Dichtflüssigkeit auf der Niederdruckseite und eine Abfuhrleitung (229, 331, 426) für die Dichtflüssigkeit auf der Hochdruckseite der schraubenförmigen Nut (207, 208; 309, 310; 418), wobei in der Abführleitung ein Regelventil (437) eingebaut Ist, das die Abführung von Dichtungsflüssigkeit In Abhängigkeit vom abzudichtenden Druck drosselt.

5. Wellendichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine das Druckverhältnis zwischen der Hochdruckseite der schraubenförmigen Nut und dem abzudichtenden Druck auf einen konstanten Wert regelnde Einrichtung (441).

6. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Anordnung zur Abdichtung des Dichtspalts bei Langsamlauf bzw. Stillstand der Welle durch axiale Verschiebung eines Im Gehäuse angeordneten, den Dichtspalt begrenzenden Bauteiles aus einer Stellung, in der der Dichtspalt statisch abgedichtet ist durch den In der schraubenförmigen Nut aufgebauten hydraulischen Druck gegen die Kraft einer Rückstellanordnung in eine die statische Abdichtung des Dichtspalts aufhebende Stellung, gekennzeichnet durch eine auf der Hochdruckseite der schraubenförmig verlaufenden Nut (207, 208; 309, 310; 418) angeordnete Ringkammer (223, 311; 422), die mit einer

Beaufschlagungskammer (220; 329; 422) für eine radial verlaufende Fläche eines axial verschiebbaren Dichtungsteiles (210, 320, 427) In Verbindung steht.

7. Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungstelle zur Abdich-' tung des Dichtspalts bei langsam laufender oder stehender Welle axial verschiebbare Schleifringe (427, 431, 432) einschließen, die von dem Druck auf der Hochdruckseite der schraubenförmigen Nut (418) in Öffnungsrichtung gegen den abzudichtenden Druck beaufschlagt sind.

8. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse radial nachgiebig in dem Lagergehäuse gelagert ist.