DE2350931C3

DE2350931C3 - Wellendichtung an einem druckbelasteten Arbeitraum

Info

Publication number: DE2350931C3
Application number: DE2350931A
Authority: DE
Inventors: Vitalij Petrovi&ccaron; Irkutsk &Ccaron;ernych
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-26
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1981-03-26
Also published as: DE2350931B2; FR2249582A5; DE2350931A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Gattung.

Eine solche Wellendichtung ist z. B. in der DE-OS 30 133 beschrieben.

Bei der bekannten Wellendichtung mit mehreren im Dichlweg hintereinander angeordneten Gleitringdichtungen sind die den einzelnen Gleitringdichtungen zugeordneten Druckkammern für die Sperrflüssigkeit durch einen sie miteinander verbindenden Kanal hintereinandergeschaltet Die Sperrflüssigkeit befindet sich in einem kontinuierlichen Fluß von Kammer zu Kammer bei abgestuftem Druck, wobei eine in den Kreislauf eingeschaltete Kühleinrichtung vorgesehen sein kann. Die einzelnen Dichtungen sind dabei Glieder eines in sich geschlossenen Systems. Bei Störungen, die ein einzelnes Glied der Dichtungskette betreffen, kann

ίο nicht auf dieses einzelne Glied eingewirkt werden. Die bei der bekannten Dichtung zur Anwendung gelangende übliche hydraulische Entlastung von Kammer zu Kammer durch Drosselstellen für die unter Druck stehende Sperrflüssigkeit ist nur für mit relativ geringen Flächendrücken zwischen den Dichtflächen — bis etwa 0.5 kg/cm² — möglich. Bei höheren Flächendrücken zwischen den Dichtflächen, die durch einen hohen Arbeitsdruck im abzudichtenden Raum erforderlich sein können, kann sich ein Dichtspalt öffnen, weil das sich zwischen den Dichtflächen befindliche Medium dem Druck nachgibt. Bei einer solchen durch Überlastung auftretenden Havarie einer einzelnen Dichtung kann diese nicht durch ihre Entlastung wieder abgedichtet werden, weil die hierzu notwendige Belastung einer benachbarten Kammer nicht möglich ist.

Aus dem vorstehend dargestellten Stand der Technik ergibt sich die der Erfindung zrgrunde liegende Aufgabe, bei einei mehrstufigen Wellendichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs I beschriebenen Gattung Maßnahmen vorzusehen, die bei Arbeitsdrükken des abzudichtenden Mediums von mehreren hundert Atmosphären bei Temperaluren von mehreren hundert Grad eine auf das Arbeitsmittel im abzudichtenden Gefäß bezogene leckfreie Funktion zu gewährlei-

Si sten.

Die Erfindungsaufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 aufgeführten Mittel gelöst. Die Verwendung eines die Welle unter Spannung umgreifenden und mit ihr umlaufenden Ringes aus einem elastischen, jedoch inkomprcssibi η Werkstoff, auf den die Sperrflüssigkeit von außen durch Druck einwirkt und der bei Aufrechterhaltung seines Volumens sich längs und dadurch den umlaufenden Gleitring auf den im Gehäuse abgestützten stillstehenden Gleitring drückt, wird der Druck der Sperrflüssigkeit, die für jedes Gleitringdichtii'gspaar in einem in sich geschlossenen System eingeschlossen ist. mittelbar in den Dichtdruck umgewandelt.

Die Vorzüge eines solchen elastischen Elementes gegenüber bekannten Elementen ähnlicher Art, z. B. nach dem DEGM 17 75 083. ist in der mittelbaren Umwandlung des Druckes der Sperrflüssigkeit in den Dichtdruck zu sehen. Der dabei erreichbare Druck bewirkt zwischen den Dichtflächen eine Reibung, die an die trockene Reibung gren/t. Bei dieser Reibung besitzt das im Dichtspalt befindliche Medium keinen Überdruck, so daß die Gefahr des Sichöffnens des Dichtspaltes nicht mehr bestehen kann.

Die axiale Verschiebbarkeit der Welle ist ein notwendiger Bestandteil der Erfindung. Sie ist für eine gewollte Entlastung einer einzelnen von mehreren hintereinander geschalteten Gleitringdichtungen notwendig. Für eine gewollte Entlastung einer einzelnen Gleitringdichtung kann die benachbarte Kammer einem besonders hohen Druck ausgesetzt werden, so daß die Welle durch den elastischen Ring entgegen dem Dichtungsdruck und entgegen der auf die Welle wirkenden Feder zurückgedrückt wird, wobei bei der zu

entlastenden Gleitringdichtung die beabsichtigte Wirkung erreicht wird. Das kann bei einer vorstehend erwähnten Überlastung einer Gleitringdichtung erwünscht sein.

Die Anwendung hintereinander geschalteter eigener Drucksysteme für die Sperrflüssigkeit einzelner Kammern, die jeweils in sich geschlossen sind und durch einen Druckregler miteinander verbunden sind, ermöglicht, daß auf einzelne Systeme aus betriebsbedingten Gründen eingewirkt werden kann, wobei auf diese Weise benachbarte Systeme beeinflußt, z. B. entlastet, werden können. Die Aufteilung des für mehrere Gleitringdichtungen gemeinsamen Systems für die Sperrflüssigkeit in einzelne Systeme ermöglicht es, die Sperrflüssigkeit entsprechend dem Betriebszustand jeder einzelnen Gleitringdichtung zu kühlen. Durch die Anordnung von Schaufeln auf dem umlaufenden Dichtungsring wird für jedes einzelne System ein eigenes Fördermittel vorgesehen. Dadurch entfällt eine sonst notwendige leistungsfähige Umlaufpumpe für ein gesamtes System, die Drosselsiellen überwinden muß.

Die vorgeschlagene Wellendichtung kann dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß de. elastische Ring eine innere zylindrische DurchmesserHäche hat. dem eine kegelförmige Außendurchmesserfläche und ebene Stirnflächen zugeordnet sind, wobei die eine Stirnfläche mit größerem Durchmesser der Stirnfläche des umlaufenden Ringes und die andere Stirnfläche mit kleinerem Durchmesser dem Bund der Welle zugewandt sind.

Diese Ausbildung des Ringes gewährleistet durch hinreichend große Anlageflächen seine Mitnahme durch die Welle und die Übertragung des Wellendrehmoments auf den umlaufenden Ring. Der sich verjüngende Querschnitt des elastischen Ringes unterstützt die erwünschte elastische Reaktion auf den Druck der Sperrflüssigkeit im Sinne der Übertragung axialer Kräfte vom Wellenbund auf den umlaufenden Dichtring Fs ist zweckmäßig, daß der umlaufende Ring an seinen Stirnflächen durch axial hervorstehende Kragen verlängert ist, wobei der eine Kragen den elastischen Ring an seinem größeren Außendurchmesser drehfest umgreift und der andere Kragen den ?m Gehäuse anliegenden Gleitring drehbeweglich umgreift.

Diese Ausgestaltung des umlaufenden Ringes bewirkt einerseits eine sichere Aufnahme des Drehmoments vom elastischen Ring und andererseits eine hinreichend große Dichtfläche gegenüber dem am Gehäuse fest anliegenden Ring.

Von Vorteil ist es ferner, wenn das umlaufende System für die Sperrflüssigkeit jeder Kammer einen Druckbehälter einschließt der durch eine Leitung mit der dem Dichtweg vorgeordneten Kammer verbunden ist, wobei die dem Arbeitsraum der Vorrichtung zunächstliegende Kammer mit diesem Arbeitsraum verbunden ist.

Durch die Anordnung von Druckbehältern in Umlaufsystemen für die Sperrflüssigkeit, die jeder Kammer zugeordnet sind, werden durch Wärmedehnung und durch etwaige axiale Verschiebung der Welle auftretende Volumschwankungen in einem jeden System ausgeglichen. Die gegenseitige Verbindung der einzelnen Systeme gestattet es, in gegenseitiger Abhängigkeit den Druck der Sperrflüssigkeit zu verändern.

Es ist ferner von Vorteil, wenn im Umlaufsystem der Druckkammern ein Druckregler dem Druckbehälter vorgeschaltet ist und jeder Druckbehälter mit einem Druckmesser ausgestattet ist

Das Anordnen eines Druckreglers und eines Druckmessers ermöglicht es, den Druck der Sperrflüssigkeit in jedem Umlaufsystem zu überwachen und zu regeln. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Wellendichtung mit aus drei Elementensätzen bestehenden Gleitringdichtungen, im Längs- !0 schnitt;

F i g. 2 einen Abschnitt der in F i g. 1 dargestellten, dem Antrieb zugewandten abgedichteten Welle, im Längsschnitt;

F i g. 3 eine Gesamtansicht der Gleitringdichtung von außen mit dem Antrieb.

Die Gleitringdichtung für die Antriebswelle 1 von unter Druck arbeitenden Apparaten enthält Dichtungv elementensätze, die sich zwischen tier Stirnfläche eines Flansches 2 der Welle 1 und der einer ringförmigen Stufe 3 des die Welle 1 umfassenden Dichtungsgehäuse 4 befindet, welche in eine Kamp · 5 eingeschlossen sind.

Jeder lAchtungselementensatz setzt sich aus einem Antifriktionsgleitring 6. einem elastischen Dichtring 21 und einem zwschen dem Antifriktionsgleitring 6 und dem elastischen Ring 21 befindlichen Metallgleitnng 22 zusammen, der Irei auf der Welle 1 sitzt. Der Antifnktionsgleitring 6 "oßt jeweils an eine ringförmige Stirnfläche des Gehäuses 4 und der elastische Ring 2J so an eine Stirnfläche eines Absatzes aer Welle 1 an. wobei die ringförmigen Stufen und die Absätze derart angeordnet sind, tiail der Innendruck in dem Arbeitsraum 9 des Apparates eine Verschiebung der Welle 1 längs ihrer Achse sowie eine Einspannung von Dichtungselementensätzen zwischen den Stirnflachen der ringförmigen Stufen und der Absätze bewirken kann, während die Welle 1 in dieser Richiung mittels einer Feder 50 belastet ist.

Die mehrfach unterteilte Kammer 5 fi-r den Umlauf -to der SperrHüssigkeit ist zwischen der Welle 1 und dem Gehäuse 4 ausgebildet und hat die Gestalt eines r ngförmigen Kanals, dessen eine Seite durch den Dichtungselementensatz der Gleitringdichtung und dessen andere durch eine Lippendichtung abgedichtet ist. Die Sperrflüssigkeit gelangt über einen Kanal 79 des Gehäuses 4 in die Kammer 5 und fließt über eint;n Kanal 80 ab. Hierbei ist es ratsam, den elastischen Dichtring 21 aus chemisch- und wärmebeständigem Gummi anzufertigen. Der elastische Dichtring 21 ist so an der Welle 1 angebracht, daß er eine Spannung erfährt und sich gegen eine Stirnfläche eines Wellenabsatzes stützt: er dient zur Abdichtung jedes dpr an der Welle 1 sitzendf η Metaügleitringe 22 über seine Stirnfläche sowie <^ur elastischen Abdichtung jedes Dichtungselementensatzes über die Stirnflächen der Wellenabsatze und der ringförmigen Stufen 3 des Gehäuses 4.

Der Metallgleitring 22 eines jeden Dichtungssatzes ist auf die Welle 1 unter Belassung eines geringen radialen Spaltes aufgesetzt und kann sich an der Welle 1 über di° Stirnfläche einst Ilen.

Bei einer axialen Verschiebung der Welle 1 drückt jeder Metallgleitring 22 gegen den zugehörigen elastischen Dichtring 21 und wird dank der bei der Reibung am Gummi des elastischen Dichtringes 21 erzeugten Kraft gegen ein Durchdrehen an der Welle 1 gesichert.

Es ist sinnvoll, den Antifriktionsgleitring 6 aus Kohlegraphit herzustellen.

Die Antifriktionsgleitringe 6 sind schwimmend. Daher kann jeder frei auf der Welle 1 rotieren und ist längs der Wellenachse verschiebbar.

leder Antifriktionsgleitring 6 dient zur Abdichtung der beweglichen Verbindung zwischen der Stirnfläche ■> einer ringförmigen Stufe 3 des Gehäuses 4 und der eines Metallgleitringes 22.

Jeder Metallgleitring 22 ist über seinen Außendurchmesser mit Schaufeln 20 versehen, die zusammen mit der an sie angrenzenden Innenfläche der Kammer 5 eine in Pumpe für die Sperrflüssigkeit bilden, die während der Rotation der Welle den Sperrflüssigkeitsumlauf durch die Kammer 5 über einen geschlossenen Kreislauf unter hohem Druck bewirkt und die Sperrflüssigkeit einem Sperrflüssigkeitsbehälter 70 oder 73, F i g. 3, zuführt, wo ι '> sie abgekühlt und von Verschleißprodukten der Antifriktionsgleitringe 6, der Metallgleitringe 22 und der elastischen Ringe 21 gereinigt wird.

leder elastische Gummiring 21 ist, wie F i g. I erkennen läßt, über seinen Außendurchmesser kegelför- >o mig ausgestaltet.

leder Metallgleitring 22 kann über seinen Innendurchmesser mit einer zur Welle 1 hin offenen Ringnut 23 versehen sein. Die Nut ist über Radialöffnungen mit einem Innenkanal der Welle 1 verbunden, der r> seinerseits mit einem Kanal des Gehäuses 4 verbunden ist. Die Welle 1 besitzt ferner eine zentrale Bohrung 38. die einerseits über radiale Bohrungen 39 an einen Kanal 86 des Gehäuses 4 und andererseits an den Innenkanal 37 der Welle angeschlossen ist. Diese Kanäle dienen zur in Zufuhr der Kühlflüssigkeit, die über den Kanal 86 in den ringförmigen Kanal 30 und die Ringnut 23 gelangt und über den Kanal 84 aus dem Dichtungsgehäuse 4 abfließt. Der obere Metallgleitring 22 (Fig. I) wird innen intensiv durch die Kühlflüssigkeit und außen durch die )"> durch die Kammer 5 umlaufende Sperrflüssigkeit abgekühlt. Durch die Ringnut 23 kann die Wärme abgeleitet werden, die sich jeweils an der Stirnfläche eines Antifriktionsgleitringes 6 und der des Metallgleitringes 22 bildet und aufgrund der Wärmeleitung in w Richtung eines der elastischen Dichtringe 21 fließt. Eine derartige Bauart eines Metallgleitringes 22 läßt die thermische Wirkung auf den elastischen Dichtring 21 abnehmen, was von großer Bedeutung ist. falls der elastische Dichtring 21 aus Gummi ist. Die Bauart des *ϊ Metallgleitringes 22 ermöglicht es auch, den Antifriktionsgleitring 6 zu kühlen.

Dies alles führt zu einer verbesserten Wirkung der Gleitringdichtung unter hohem Druck.

Der in Fig. I dem Arbeitsraum der Vorrichtung am w weitesten entfernt dargestellte Dichtungselementensatz 28 ist in einer Kammer 30 für die Sperrflüssigkeit und der Dichtungselementensatz 29 in einer Kammer 31 für die Sperrflüssigkeit eingeschlossen, wobei die Kammer 30 auf der Seite, die dem Dichtungselementensatz 29 zugewandt ist, durch einen Trennring 32 abgesperrt ist, der die Sperr- und Kühlflüssigkeitsströme trennt. Der Trennring 32 stellt eine zylindrische Buchse dar. die in der Axialebene teilbar ist. Über seinen Außendurchmesser ist der Trennring 32 mit einer Ringnut für ein Spannband versehen. Der Trennring 32 wird aus einem Antifriktionsstoff gefertigt. Man bringt den Trennring 32 in die Ringnut der Welle 1 mit Gleitsitz ein und befestigt ihn mit einem Spannband aus Baumwollzwirn. Im Gehäuse 4 wird der Trennring 32 ebenfalls mit t>5 Gleitsitz angeordnet

Innerhalb des Dichtungsgehäuses 4 ist ein Kanal 79 vorgesehen, über weichen die Sperrflüssigkeit unter einem Druck, der gleich oder etwas geringer ist als der Betriebsdruck im Apparategehäuse 9. in die einen Teil der Kammer 5 bildende Kammer 31 tritt, wo sie den Dichtungselementensatz 29 außen abkühlt. Aus der Kammer 31 wird die Sperrflüssigkeit durch den Kanal 80 im Gehäuse 4 abgeleitet, wobei der Umlauf der unter Druck stehenden Sperrflüssigkeit durch die Kammer mittels der Schaufeln 20 des Metallgleitringes 22 bei Rotation der Welle 1 bewirkt wird.

Unter einem Druck, der geringer ist als der Sperrflüssigkeitsdruck in der Kammer 31. gelangt die Kühlflüssigkeit in den Kanal 86, woraus sie durch Radialöffnungen 39 in die Zentralbohrung 38 der Welle I strömt. Hierbei kühlt die Kühlflüssigkeit die Antifriktionsgleitringe 6. die Metallgleitringe 22 in den Kammern 30 und 31 und — wie in Fig. I veranschaulicht — das Ende der Welle 1 ab. Anschließend kommt die Kühlflüssigkeit aus der zentralen Bohrung 38 durch Radialöffnungen in den unteren Teil der Kammer 30, wonach sie durch den Kanal 84 des Gehäuses 4 nach Aüöen abgeleitet wird. Während ihre: Umlaufs

die Kühl- und Sperrflüssigkeiten Verschlcißprodukte der Dichtungselemente mit, was insbesondere günstig für die Arbeitsfähigkeit der Gleitringdichtung ist.

Als Kühlflüssigkeit bei einer solchen Gleitringdichtung aus mehreren Arbcitselementensät/en eignet sich Leitungswasser.

Als Sperrflüssigkeit können Mineralöle verwende! werden; wenn das aber unzulässig ist. eignen sich destillier .:s Wasser. Leitungswasser und technologische Lösungen, falls diese den Elementensatz der Dichtung nicht angreifen.

Die in F i g. I wiedergegebene Gleitringdichtung enthält drei Dichtungselementensätze, nämlich 28, 29 und 41. die drei Dichtheitsstufen bilden, wobei der Elementensatz 41 aus Elementen besteht, die in konstruktiver Hinsicht den Elementen des Satzes 29 gleich sind. Die Welle 1 und das Dichtungsgehäuse 4 sind mehrstufig ausgestaltet, so daß die Elemente des Satzes 41. der am nächsten dem abzudichtenden Arbeitsraum 9 des Apparates liegt, den größten Durchmesser und die Elemente des Satzes 28, der vom Arbeitsraum 9 des Apparates am weitesten entfernt ist den kleinsten Durchmesser aufweisen.

Der Elementensatz 41 verfügt über eine Kammer 42 für die Sperrflüssigkeit, die vom Arbeitsraum 9 des Apparates durch den Antifriktionsgleitring 43 au« Kohlegraphit abgetrennt ist. der eine zusätzliche Dichtheitsstufe darstellt. Der Antifriktionsgleitring 43 grenzt mit der einen Stirnfläche an den entsprechender ringförmigen Flansch der Welle 1 und mit der anderer an die entsprechende ringförmige Fläche des Dich tungsgehäuses 4.

Der Antifriktionsgleitring 43 ist auf der Welle 1 mii Gleitsitz angebracht.

Der Hohlraum der Ringnut 23 des Dichtungselemen tensatzes 41 schließt sich an die Kammer 31 de; Dichtungselementensatzes 29 unmittelbar an.

Innerhalb des oberen Teiles des Dichtungsgehäuses ^ sind Kugellager 44 und 45 (Fig.2) mit einer darir lagernden Stufenbuchse 46 vorgesehen, wobei die Stufenbuchse 46 im Gehäuse 4 mittels Lippendichtun gen 47 und 48 (F i g. 1) abgedichtet ist

Das obere Ende der Welle I ist mit Gleitsitz in di< öffnung der Stufenbuchse 46 eingeführt und mit einei zylindrischen Schraubenfeder 50 (F i g. 2) belastet. Dies« befindet sich innerhalb der Stufenbuchse 46, wobei siel die Feder 50 mit dem einen Ende gegen eine Stirnflächs

der Stufe der Slufenbuchse 46 und mit dem anderen (!CgCM eine auf die Welle aufgeschraubte Mutter 51 abstützt. Zur Übertragung des Drehmomentes auf eine Kupplung ist das obere I nde der Welle 1 mit einem Keil 52 versehen. Jer mit zwei Schrauben 53 und 54 befestigt ist. Auf die Stufenbuchsc 46 ist gleitend eine Klauenkupplungshälftc 55 aufgesetzt und mit einem Feststeller 56 befestigt.

Das Wellenende mit dem darauf sitzenden Keil 52 ragi' mit Gleitsit/ in die Bohrung der Kupplungshälfte 55 mit einer Keilnut hinein.

An die Klauenkupplungshaifte 5¹J kann sich eine Kupplungshalfte 57 eines Antriebes anschließen.

Die Sperrflüssigkeit wird der Gleitringdichtung, die in F ι g. I abgebildet ist. wie folgt zugeleitet.

Für die Zuführung der Sperrflüssigkeit zur Kammer 42 des f-lcmentcnsatzes 41 ist ein Nippel 66. der mit dem Kanal 67 des Gehäuses 4 verbunden ist. und für den Abfluß der Sperrflüssigkeit aus der Kammer 42 ein Nippel 68. der an tli-n Kanal 69 drs Gehäuses 4 angeschlossen ist. vorgesehen.

Für I 'mlauf. Reinigung und Abkühlung der Sperrflüssigkeit sowie für deren Zufuhr zur Kammer 42 steht ein hermetisch abgedichteter Behälter 70 (Fig. 3) zur Verfugung, der mit einem Wassermantel ausgestattet ist. Der Spcrrflüssigkeitsdruck im Behälter 70 wird an einem Manometer 71 abgelesen.

Der obere Teil des Behälters 70 läßt sieh mittels einer Rohrleitung 72 über einen Nippel (Fig. 3) mit dem Arbeitsraum des Apparates verbinden. In dieser Weise wird im Behälter 70 (Fig. 3) ein dem Arbeitsraum des Apparates entsprechender Druck erzeugt, wobei die Sperrflüssigkeit in der Kammer 42 (Fig. I) von einem Druck beeinflußt wird, der dem Betriebsdruck im Apparat gleicht oder etwas geringer ist als dieser. Damit die Gleitringdichtung hydraulisch entlastet werden kann, soll die Sperrflüssigkeit in der nach der Entfernung vom Arbeitsraum 9 des Apparates folgenden Kammer 31 einem Druck ausgesetzt werden, der geringer ist als der Druck in der dem Arbeitsraum benachbarten Kammer 42.

Für Umlauf. Reinigung und Abkühlung der Sperrflüssigkeil sowie zu deren Zuführung zur Kammer 31 ist ein wassergekühlter Behälter 73 ^F i g. j) vorgesehen, wohin die Sperrflüssigkeit aus dem Behälter 70 über eine Rohrleitung 74 mit einem Druckminderer 75 geleitet wird. Der Druck im Behälter 73 wird mittels eines Manometers 76 gemessen. Der Behälter 73 ist mit Nippel 77 und 78 verbunden, die in der Wand des Dichtungsgehäuses 4 vorgesehen sind. Der Nippel 77 ist mit dem Kanal 79 (Fig. 1) des Dichtungsgehäuses 4 verbunden und dient zur Zuleitung der Sperrflüssigkeit zur Kammer 31. während der Nippel 78 an dem Kanal 80 des Dichtungsgehäuses 4 angeschlossen ist und zur Ableitung der Sperrflüssigkeit aus der Kammer 31 dient.

Zur Anbringung der Behälter 70 und 73 (F i g. 3) und eines elektrischen Antriebsmotors 81 sowie zur Verbindung der Versorgungsleitungen mit dem Dichtungsgehäuse 4 ist eine Stütze 82 vorgesehen.

Damit das Kühlwasser umläuft, das in das Dichtungsgehäuse 4 zur Abkühlung des Dichtungselementensatzes 28 (F i g. 1) und des Endes der Welle 1 gelangt, sind in der Wandung des Dichtungsgehäuses 4 ein mit dem Kanal 84 des Dichtungsgehäuses 4 verbundener Nippel 83 und ein mit dem Kanal 86 des Dichtungsgehäuses 4 verbundener Nippel 85 eingeschraubt.

Die Gleitringdichtung wirkt wie folgt.

Sobald em Druck innerhalb des Arbeitsraumes 9

(fig. I) erzeugt worden ist. drückt sich die Welle I mi: den daran angebrachten Elementensätzen 28, 29 und 41 an die Stirnflächen 3 der jeweiligen ringförmigen Flächen des Gehäuses 4.

Zur gleichen Zeit gelangt das Dampf-Gas-Medium aus dem Arbeitsraum 9 des Apparates, der mit der Gleitringdichtung versehen ist. in den Behälter 70 (Fi g. 3), die Sperrflüssigkeit wird aus dem Behälter 70 über den Nippel 66 in die Kammer 42 (Fig. I) des Dichtungselemenlensatzes 41 gedrückt, wo sie den elastischen Dichtring 21 fest die Welle 1 umschlingen läßt und in dieser Weise den Dichtungselementensatz 41 an den Stirnflächen 3 der ringförmigen Stufen des Gehäuses 4 und der Welle I abdichtet. Hierbei wird der kegelförmige Dichtring 21 über seinen Aiißendurchmesser. der die Kegclbasis bildet, innerhalb des Bundes des Metallgleitringes 22 abgedichtet. F.r verbindet sich fest mit ihm und verhindert somit ein Drehen ties Metallglcilringes 22 um die Welle 1

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Metallglcitring 22 mittels seiner Schaufeln 20 die unter Druck stehende Sperrflüssigkeit zum Nippel 68 und dann über die Rohrleitung zum Behälter 70(F ι g. 3). Aul diese Weise wird das Umlaufsystem für Zuleitung. Abkühlung und Reinigung der Sperrflüssigkeit, die in die Kammer 42 (Fig. I) der Dichtungsclemente tritt, gebildet.

Die Sperrflüssigkeit im Behälter 70(F i g. 3) steht über die Rohrleitung 74 und den Druckminderer 75 mit der Sperrflüssigkeit im Behälter 73 in Verbindung, der über die Rohrleitung und den Nippel 77 mn der die Kammer 31 (F i g. l)der Dichtlingselemente verbunden ist.

Hier läßt die Sperrflüssigkeit den elastischen Dichtring 21 des Dichuingsclemcntcnsatzes 29 die Welle 1 umschlingen und dichtet den Dichtungselementensatz 27 an den Stirnflächen der entsprechenden ringförmigen Stufen 3 des Gehäuses 4 und der Welle 1 ab. Mit seiner Grundfläche wird der elastische kegelförmige Ring 21 über den Innendurchmesser des Bundes des Metallglcitringes 22 des Satzes 29 abgedichtet, so daß der Metallgleitring 22 an der Welle I gegen ein Durchdrehen gesichert wird.

Die Sperrflüssigkeit kühlt den Dichtungselementensatz α von auben und. indem sie in den Honiraum der Ringnut 23 des Dichtungselemcntensatzes 41 fließt, schmiert sie innen und kühlt den Antifriktionsglcitring 6 und den Metallgleitring 22 des Dichtungselementensatzes41.

Bei Rotation der Welle 1 pumpt der Mctallgleitring 22 des Dichtungselementensatzes 29 mit seinen Schaufeln 20 die unter Druck stehende Sperrflüssigkeit über den Nippel 78 in den Behälter 73 (Fig. 3). Somit wird das zweite Umlaufsystem für Zuleitung. Abkühlung und Reinigung der Sperrflüssigkeit erzeugt, die in die Kammer 31 (Fig. 1) des Dichtungselementensatzes 29 gelangt.

Im Laufe des Betriebes der Gleitringdichtung nutzen sich die Antifriktionsgleitringe aus Kohlegraphit aller Dichtungssätze ab. Ein infolge der gleichzeitigen Abnutzung der Kohlegraphitringe entstehender Spalt wird dadurch ausgeglichen, daß sich die Welle 1 zusammen mit den Dichtungselementensätzen 28, 29 und 41 unter der Einwirkung der Feder 50 (F i g. 2) und des Mediumdruckes im Arbeitsraum längs ihrer Achse bewegt.

Bei der Abnutzung eines einzelnen Antifriktionsgleitringes aus Kohlegraphit einer der Stufen der Gleitring dichtungen wird ein so entstehender Spalt automatisch

dadurch beseitigt, daß infolge des Druckes der .Sperrflüssigkeit, die in die Diclukammer des Diehtungselemcntcnsatzes gelangt, der elastische Dichtring dieses Elementensatzes sich längt. Auf diese Weise werden entstehende Spalte selbsttätig geschlossen.

Bei Einsatz unter hohem Druck, beispielsweise unter einem Druck \on mehreren hundert Atmosphären, werden die Dichtungsclementensätze der Gleitringdichtung höheren spezifischen Drücken ausgesetzt, was zu 'iiiem erhöhten Verschleiß und einem Ausfall einer der Glcitringdichtungen führen kann.

Um hohe Belastungen der Dichtungselementensätze vermeiden /u können, ist die Gleitringdichtung so ausgelegt, daß sie eine hydraulische Entlastung der Dichtungsclcmcnte ermöglicht, wozu eben die Sperrflüssigkeit der Kammer 31 des Diehtungselemcntensatzes 29 unter einem Druck, der geringer ist als der Sperrflüssigkeitsdruck der Kammer 42 des Diehtungsclementensatz.es 41. zugeführt wird, und die Hohlräume der Ringnuten 23 der Metallglcitringe 22 mil den Kammern der Gleitringdichtung verbunden werden, in denen ein geringerer Druck herrscht als der Druck auf der Oberfläche der Dichtelemente.

So ist z.B. der Hohlraum der Ringnut 23 des Dichtungsclementensatzes 41 mit der Kammer 31 des Dichtungselemcntensatzes 29 verbunden, wodurch der Dichiungsclementensatz 41 unter einem geringeren Druckgefälle als der Satz 29 arbeitet. Die Differenz der Drücke zwischen dem .Sperrflüssigkeitsdruck in der Kammer 42 und dein in der Kammer 3t entspricht diesem Druckgefällc. Dies verbessert die Dichtigkeit und das Arbeitsvermögen der gesamten Gleitringdichtung.

Der Elementensatz 28 arbeitet unter einem Druck, der der Differenz zwischen dem Sperrflüssigkeitsdruck in der Kammer 31 und dem Druck der Flüssigkeit gleicht, die der Kammer 30 des Elementensatzes 28 zufließt und das Gehäuse 4 und vorwiegend das nahe dem Arbeitsraum 9 des Apparates befindliche Wcllenende abkühlt.

Der Elementensalz 28 dient dazu. Leckverluste an Kühlwasser aus dem Diehuingsgchäuse 4 zu verhindern. Es arbeitet mit einem kleinen Druckgefällc und einer guten Abkühlung, weshalb sein Metallgleitring 15 nicht mit einer Ringnut versehen ist.

Das besondere Merkmal der Gleitringdichtung

ho^lphl Hitrin rliiR S!^¹ RMtOni^US^h ^b'l^h'/'t

Falls einer der Dichtungselementensätze ausfällt, beginnt der folgende, hinter dem gestörten Salz befindliche Dichtiingselementcnsatz zu funktionieren.

Die Druckabstufung der Dichtungselemente der Dichtungsstufen ermöglicht eine Abdichtung, die unter einem Druck von mehreren hundert Atmosphären arbeitsfähig ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wellendichtung an einem druckbelasteten Arbeitsraum einer Vorrichtung mit einer Anzahl von in einem Gehäuse im Dichtweg hintereinander angeordneter Gleitringdichtungen, von denen jede einen am Gehäuse anliegenden Gleitring, einen mit der Welle umlaufenden, auf ihr axial verschiebbaren Gleitring und federnde Elemente enthält, die die Gleitringe mit ihren radialen Dichtflächen axial gegeneinanderdrücken, wobei die Gleitringdichtungen durch Kammern des Gehäuses getrennt sind, die von einer unter Druck stehenden Sperrflüssigkeit durchflossen sind und Mittel zur Druckabstufung von Kammer zu Kammer vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) axial verschiebbar ist, daß die federnden Elemente einen elastischen Ring (21) darstellen, der die Welle drehfest umgreift, sich mit einer Stirnseite drehfest gegen den benachbarten umlaufenden axial verschiebbaren Ring (22) und mit der anderen Stirnseite gegen einen Weilenbund axial abstützt und unter radialer Druckeinwirkung axial längbar ist, und daß die Sperrflüssigkeit für jede Kammer (31, 42) ein eigenes Umlaufsystem bildet und der umlaufende Ring Schaufeln (20) auf seinem Außenumfang trägt

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Ring (21) eine innere zylindi ische Durchmesserfläche hat, dem eine kegelförmige Außendurchmesserfläche und ebene Stirnflächen zugeordnet sind, wobei die eine Stirnfläcl mit größerem Durchmesser der Stirnfläche des umlaufenden Ringes (22) und die andere Stirnfläche mit kleinerem Durchmesser dem Bund der Welle (1) zugewandt sind

3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Ring (22) an seinen Stirnflächen durch axial hervorstehende Kragen verlängert ist, wobei der eine Kragen den elastischen Ring (21) an seinem größeren Außendurchmesser drehfest und der andere Kragen den am Gehäuse anliegenden Gleitring (6) drehbeweglich umgreift.

4. Wellendichtung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufsystem jeder Kammer einen Druckbehälter (70, 73) einschließt, der durch eine Leitung (72, 74) mit der im Dichtweg vorgeordneten Kammer verbunden ist, wobei die dem Arbeitsraum (9) der Vorrichtung zunächst liegende Kammer (42) mit diesem Arbeitsraum (9) verbunden ist.

5. Wellendichtung nach Anspruch 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß im Umlaufsystem der Druckkammern ein Druckregler (75) dem Druckbehälter (73) vorgeschaltet ist und jeder Druckbehälter (70, 73) mit einem Druckmesser (71,76) ausgestattet ist.