DE2408660C3

DE2408660C3 - Doppelt wirkende Gleitringdichtung

Info

Publication number: DE2408660C3
Application number: DE2408660A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm 6703 Limburgerhof Kuelzer; Ehrhard Dr.-Ing. 8191 Eurasburg Mayer
Original assignee: Feodor Burgmann Dichtungswerke GmbH and Co
Current assignee: Burgmann Grundstuecksverwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 1974-02-22
Filing date: 1974-02-22
Publication date: 1979-08-23
Also published as: GB1495454A; FR2262242B1; DE2408660A1; US4114899A; FR2262242A1; DE2408660B2

Description

Die Erfindung betrifft eine doppelt wirkende Gleitringdichtung mit je einem produktseitigen und atmosphärenseiiigen Gleit- und Gegenring und einer den von den Gegenringen, Gleitringen und der Welle umgrenzten Raum von der Atmosphäre abschließenden Gehäusescheibe, die beidseitig Sitzflächen aufweist, in denen jeweils einer der aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit bestehenden Gegenrippc ohne isolierende Zwischenschicht drehfest und axial unverschieblich gelagert ist, wobei an den voneinander weg weisenden Gleitflächen der Gegenringe je einer der axial federnd gegen die Welle abgestützten und mit dieser umlaufenden Gleitringe angepreßt ist.

Bei einer bekannten Gleitringdichtung dieser Art (Maßblatt 8a der Firma Asbest- u. Gummiwerke Martin Merkel KG; Abb.GDD... DE/NE) ist die die Gegenringe lagernde Gehäusescheibe unter Einfügung von Dichtungsscheiben zwischen einem Deckelteil und einem rohrförmigen Gehäuseteil eingespannt, wobei zwischen diesen drei im wesentlichen gleiche Außendurchmesser aufweisenden Gehäuseelementen jeweils ^hl) den Dichtungsscheiben entsprechende Luftabstände verbleiben. Die Halterung des einen Gleitringes ist innerhalb des rohrförmigen Gehäuseteils angeordnet, während sich die Halterung des anderen Gleitringes axial außerhalb des Deckelteils befindet. ' '

Die beiden Gegenringe weisen zwar durch ihre

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sb-.ldung aus Meta¹.! und

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re Anlage einen geringen Wärmeübergangswiderstand zur Gehäusescheibe auf. Der Wärmeübergang wird an beiden axialen Stirnflächen durch die Luftpolster bzw. Dichtungsscheiben gegenüber dem rohrförmigen Gehäuseteil und dem Deckelteil abgeschirmt, so daß lediglich die relativ schmale glatte Umfangsfläche der Gehäusescheibe der freien Atmosphäre zugekehrt ist, welche keine wesentliche Wärmeabfuhr erlaubt. Soll eine derartige doppelt wirkende Gleitringdichtung bei schwierigen Betriebsbedingungen, d. h. hoher Temperatur des abzudichtenden Mediums und/oder großer Gleitgeschwindigkeit eingesetzt werden, macht es sich erforderlich, das in dem von den Gegenringen, Gleitringen, der Welle und Gehäusescheibe umgrenzten Raum eingeschlossene Sperrmedium durch einen externen Wärmetauscher zu zirkulieren und dadurch die Temperatur insbesondere an der Gleitfläche der Ringe in zulässigen Grenzen zu halten.

Derartige externe Wärmetauscher, zu denen außer den erforderlichen Verbindungsleitungen in der Rege! noch Filter, Abscheider und Absperrventile hinzutreten, komplizieren den Einbau der Gleitringdichtung und können auch bei einer Fehlbedienung zur Funktionsfähigkeit der Dichtung führen. Aus diesem Grund dürfen auch keine getrennt angeordneten Wärmetauscher bei solchen Gleitringdichtungen verwendet werden, die in sogenannten »LJSUS«-Pumpen (unabhängige Sicherheits- und Sabotagepumpen) eingesetzt werden, die für Katastrophenzwecke in Kernkraftwerken vorgesehen werden.

Für einfach wirkende Gleitringdichtungen ist es bekannt (US-PS 24 94 887), den stationären Gegenring und die einen Bestandteile der Halterung des mit der Welle umlaufenden Gleitringes bildende Wellenhülse mit Kühlrippen auszubilden und diese Bauteile in einem Dichtungsgehäuse anzuordnen, welches über Öffnungen mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht. Mit dem umlaufenden Gleitring verbundene Lüfterschaufeln zirkulieren einen Luftstrom durch das Dichtungsgehäuse, welches selbst keine spezielle Ausbildung zur Verbesserung der Wärmeabfuhr aufweist. Dieser Luftstrom wird von den an der Wellenhülse ausgebildeten und mit Wärme von der Welle beaufschlagten Kühlrippen aufgeheizt, bevor er die Kühlrippen des stationären Gegenringes erreicht, welcher seinerseits in großflächigem Kontakt mit dem abzudichtenden Medium steht. Mit der bekannten einfach wirkenden Gleitringdichtung läßt sich daher im wesentlichen nur das in den Dichtspalt gelangende abzudichtende Medium einschließlich der Welle kühlen, während eine Abführung der weiterhin durch Reibung am Dichtspalt erzeugten Wärme nur begrenzt möglich ist, insbesondere weil auch bei Ausbildung des Gegenringes mit Kühlrippen die insgesamt zur Verfügung stehende Wärmeaustauschfläche Metall — Luft nur klein sein kann.

Eine andere bekannte einfach wirkende Gleitringdichtung (GB-PS 9 65 939) dient zur Abdichtung einer von einem Elektromotor angetriebenen Pumpe, wobei das Pumpengehäuse einen Bestandteil des Dichtungsgehäuses bildet und der stationäre Gegenring in einem dem Motor zugewandten Deckel des Dichtungsgehäuses gelagert ist. Am Motor ist ein radial förderndes Lüfterrad angeordnet, dessen Luftaustrittsseite von einer ringförmigen Blende umgeben ist, welche den Luftstrom in Richtung auf die Welle und das Dichtungsgehäuse ablenken soll. Bei einer derartigen AnordnU"** wird ΠϋΓ ein Bruch***}! Ηρς cypförHprtiMi Luftstromes zur Kühlung des Dichtungsgehäuses und

insbesondere des darin enthaltenen Gleit- und Gegenringes wirksam und es tritt ferner ein sehr bedeutender Raumbedarf auf, wobei speziell die Vergrößerung der axialen Baulänge zu beanstanden ist, weiche ein Mehrfaches der von den aktiven Bestandteilen der Gleitringdichtung eingenommenen axialen Länge beträgt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine doppelt wirkende Gleitringdich»\rag zu schaffen, welche auch bei schwierigen Betriebsbedingungen, d.h. hoher Temperatur des abzudichtenden Mediums und/oder großer Gleitgeschwindigkeit, keine getrennt angeordneten Aggregate, insbesondere einen Wärmetauscher benötigt und ohne nennenswerte Vergrößerung des Bauvolumens insbesondere der axialen Länge die Verlustwärme unmittelbar an die freie Atmosphäre abgibt

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer doppelt wirkenden Gleitringdichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gehäusescheibe als eine radial nach innen vorstehende Ringrippe eines im wesentlichen rohrförmigen Gehäuseteils ausgebildet ist, daß der rohrförmige Gehäuseteil axial über die Halterung des atmosphärenseitigen Gleitrings vorkragt, daß in diesem vorkragenden Gehäuseteil in Achsrichtung verlaufende Kühlrippen ausgebildet sind, welche sich im radial äußeren Bereich der Ringrippe fortsetzen, daß auf den Außenutnfang der Kühlrippen ein axial über diese vorstehendes Luftleitrohr aufgeschoben ist und daß innerhalb des vorstehenden Luftleitrohrs unmittelbar benachbart zu den Kühlrippen ein in an sich bekannter Weise mit der Welle umlaufendes, in Axialrichtung förderndes Lüfterrad angeordnet ist und/oder das Luftleitrohr über eine Leitung mit dem Kühlluftsystem eines die abzudichtende Welle antreibenden Elektromotors bzw. eines von dieser Welle getriebenen Generators verbunden ist.

Aufgrund der trfindungsgemäßen Ausbildung können, praktisch ohne Vergrößerung der radialen oder axialen Baulänge, große Flächen für den Wärmetausch zur Kühlluft bereitgestellt werden, wobei diese nicht an beide Gegenringe heranführbar ist, so daß geringste Wärmewiderstände und damit eine intensive Kühlung der Ringe erzielbar sind, und zwar bei einem insgesamt geringen technischen Aufwand.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen in der Längsmittelebene geführten vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Gleitringdichtung und

F i g. 2 eine Ansicht einer von einem Elektromotor angetriebenen und mit einer erfindungsgemäßtn Gleitringdichtung ausgestattete Pumpe, aus der die Verbindung mit dem Kühlluftsystem des Elektromotors ersichtlich ist.

Die in F i g. 1 veranschaulichte, in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnete Gleitringdichtung ist mit einem nur teilweise veranschaulichten Flansch 36 an der der freien Atmosphäre A zugewandten Seite einer Wandung angebaut, welche eine das abzudichtende Medium enthaltenen Raum B abgrenzt und durch deren Durchtrittsbohrung die abzudichtende Welle 4 hindurchgeführt ist.

Auf der Welle 4 ist eine Wellenhülse 5 durch nicht gezeigte Mittel in Axialrichtung unverschieblich befestigt, gegen eine Verdrehung durch einen Keil 6 gesichert und gegenüber der Welle durch einen O-Rine 7 abeedichtet.

Benachbart zur Wandung ist auf der Wellenhülse 5 ein Haltering 10 mittels einer Schraube 11 befestigt welche mit ihrem Kopf 12 radial über den Haltering vorsteht Der Haltering 10 weist um seinen Umfang verteilte, zur Wellenachse 13 parallele Sacklochbohrungen 14 auf, welche Schraubenfedern 15 lagern. Die anderen Enden dieser Schraubenfedern 15 stützen sich gegen eine Trägerhülse 16 ab, die auf der Wellenhülse 5 in_Axialrichtung verschieblich gelagert ist und gegen

ίο diese mittels eines O-Ringes 17 abgedichtet ist Die Trägerhülse 16 weist an einem Ende einen den Haltering 10 übergreifenden Kragen 16a auf, der mit einem achsparallelen Schlitz 18 den Kopf 12 der Befestigungsschraube 11 aufnimmt und hierdurch eine Verdrehungssicherung bewirkt Am anderen Ende der Trägerhülse ist ein Gleitring 19 befestigt

Der Gleitring 19 liegt unter der Wirkung der Schraubenfedern 15 an einem stationären Gegenring 20 an. Dieser stützt sich mit seiner vom Gleitring 19 abgewandten, in einer Radialebene zur Wellenachse 13 gelegenen anderen Stirnfläche 21 gegen eine Sitzfläche 22 ab, welche in einer Ringrippe 37 eines in seiner Gesamtheit mit 23 bezeichneten und nachstehend noch erläuterten Dichtungsgehäuses ausgebildet ist. Ein in Bohrungen der Stirnfläche 21 und der Sitzfläche 22 einstehender, achsparalleler Stift 24 bewirkt eine Verdrehungssicherung. In radialer Richtung wird der Gegenring 20 von einer zylindrischen Sitzfläche 26 gehalten, welche den Außenumfang 27 des Gegenringes umgreift. Ein radial nach innen vorstehender Kragen 28 eines mittels mehrerer um seinen Umfang verteilter Schrauben 38 an der Ringrippe 37 befestigten Spannflansches 236 greift unter Zwischenschaltung eines O-Ringes 29 an einer Ringschulter des Gegenringes 20 an, so daß dieser gegen das Dichtungsgehäuse abgedichtet und mit ständiger Vorspannung an seiner Sitzfläche 22 gehalten wird. Die Stirnfläche 21 und der Umfang 27 des Gegenringes 20, sowie die Sitzfläche 22 und die zylindrische Sitzfläche 26 der Ringrippe 37 sind genau bearbeitet, so daß ein günstiger Wärmeübergang vom Gegenring 20 zur Ringrippe 37 und damit auch zum Dichtungsgehäuse gegeben ist. Der Gegenring 20 bildet zusammen mit dem Gleitring 19 die produktenseitige Dichtung, d. h. die unter dem Druck des abzudichtenden Mediums im Raum Sstehende Dichtung.

An der axial anderen Seite der Ringrippe 37 ist eine weitere stirnseitige Sitzfläche 39 und zylindrische Sitzfläche 40 ausgebildet, in denen ein zu einer atmosphärenseitigen Dichtung gehöriger Gegenring 41 unbeweglich gelagert und durch einen Stift 42 an einer Verdrehung gesichert ist. An der Gleitfläche dieses Sekundär-Gegenringes 41 liegt ein Gleitring 43 unter der Spannung von Schraubenfedern 44 an, deren andere Enden sich gegen den Boden eines Gleitringgehäuses 45 abstützen, das seinerseits in einem an der Welle 4' festen Trägerring 46 gehalten ist.

Durch die Ringrippe 37 verläuft eine mit einer (nicht dargestellten) Sicherheitsabsaugung verbundene Bohrung 47 zu einem zwischen der produktenseitigen und

Μ. der atmosphärenseitigen Dichtung gelegenen Raum 48.

Das Dichtungsgehäuse 23 besteht im wesentlichen

aus einem rohrförmigen Gehäuseteil 23c, von dem sich die Ringrippe 37 radial nach innen erstreckt, dergestalt, daß jeweils ein hohlzylindrsch°r Abschält des rohrför-

■ ι migen Gehäuseteils über die rotierenden Teile der produktenseitigen und aimospliäieisiciiiger, Dichtungen vorsteht. In dem übt, o.^ Gehäuse 45 vorspringenden hohlzylindrischen Abschnitt des Dichtiirigsgehäuses

23 sowie in dem radial äußeren Teil der Ringrippe 37 sind durch um den Uniang verteilte, angenähert viertelkreisförmipo Aussparungen sternförmig vorstehende Kühlrippen 35u ausgebildet, die sich im wesentlich.!: ir die W°ilcnachse 13 enthaltenden Ebenen erstrecken, tin am freien Ende durch ein Gitter geschütztes Luftleifohr 49 umschließt, ausgehend von der freien Stirnseite des Diehtungspshäiises, die kTihirir\r»erj 35^/aijf einem Teil ihrer axialen Erstrecken
und steht über diese Stirnseite vor. Innerhalb
vorstehenden Teils des Luftleitrohres 49 ist ein in Axialrichtung förderndes Lüfterrad 50 angeordnet, das am Trägerring 46 befestigt und daher von der Welle 4 angetrieben wird und das zwischen den Kühlrippen 35d einen Kühlluftstrom C hindurchdrückt, der angenähert radial zum Dichtungsgehäuse austritt.

6 des

Anstelle des I Ofterrades 50 oder ergänzend zu diesem, kann, wi^: in Fig. 2 veranschaulicht ist, das ft eic Ende des Luftleitrohres 49 an eine Leitung 51 angeschlossen sein, die mit dem Kühlluftsystem eines die Welle 4 antreibenden Elektromotors 52 verbunden ist. Zweckmäßig wird die Leitung 51 an die Saugseite des Ventilators des Elektromotors angeschlossen, so daß der Kühlluftstrom C entgegengesetzt zu der in Fig.! angegebenen Richtung Cverläuft. Wird zusätzlich das in F i g, 1 dargestellte Lüfterrad verwendet, so ist dieses mit entgegengesetzter Förderrichtung auszubilden.

Bei allen Ausführungsformen bestehen die stationären Gegenringe vorzugsweise aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit und großer Festigkeit, z. B. Wolframcarbid.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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Doppelt wirkende Gleitringdichtung mit je einem produktseitigen und atmosphärenseitigen Gleit- und Gegenring und einer den von den Gegenringen, Gleitringen und der Welle umgrenzten Raum von der Atmosphäre abschließenden Gehäusescheibe, die beidseitig Sitzflächen aufweist, in denen jeweils einer der aus einem Material guter Wärmeleitfähigkeit bestehenden Gegenringe ohne isolierende Zwischenschicht drehfest und axial unverschieblich gelagert ist wobei an den voneinander weg weisenden Gleitflächen der Geger.ringe je einer der axial federnd gegen die Welle abgestützten und mit dieser umlaufenden Gleitringe angepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäusescheibe als eine radial nach innen vorstehende Ringrippe (37) eines im wesentlichen rohrförmigen Gehäuseteils (23c) ausgebildet ist, daß der rohrförmige Gehäuseteil axial über die Halterung des atmosphärenseitigen Gleitrings (43) vorkragt, daß in diesem vorkragenden Gehäuseteil in Achsrichtung verlaufende Kühlrippen (35d) ausgebildet sind, welche sich im radial äußeren Bereich der Ringrippe fortsetzen, daß auf den Außenumfang der Kühlrippen ein axial über diese vorstehendes Luftleitrohr (49) aufgeschoben ist und daß innerhalb des vorstehenden Luftleitrohrs unmittelbar benachbart zu den Kühlrippen ein in an sich bekannter Weise mit der Welle (4) umlaufendes, in Axialrichtung förderndes Lüfterrad angeordnet ist und/oder das Luftleitrohr über eine Leitung (51) mit dem Kühlluftsystem eines die abzudichtende Welle (4') antreibenden Elektromotors (52) bzw. eines von dieser Welle getriebenen Generators verbunden ist.