DE2627195A1

DE2627195A1 - Verfahren zum abdichten einer welle

Info

Publication number: DE2627195A1
Application number: DE19762627195
Authority: DE
Inventors: Milan Dipl Ing Haak
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1976-06-10
Filing date: 1976-06-18
Publication date: 1977-12-15
Also published as: JPS5320055A; CH612486A5; IT1081823B

Description

P. 5053

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur / Schweiz

Verfahren zum Abdichten einer Welle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abdichten einer Welle, insbesondere der Welle eines Turbokompressors mit Hilfe einer Flüssigkeitssperre, welche mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Sperrkammer und eine darin angeordnete Gleitringdichtung aufweist, die aus zwei Ringen mit stirnseitigen Gleitflächen besteht, von denen der eine Ring mit der Welle und der andere feststehende Ring mit dem Maschinengehäuse verbunden ist, wobei die Gleitflächen der Ringe mit Hilfe einer Flüssigkeit geschmiert sind.

Bei der bisher üblichen Ausführung derartiger Flüssigkeitssperren, in welchen das Schmier- bzw. Sperrmittel, insbesondere OeI eine Sperrkammer durchströmt, tritt insbesondere im Bereich hoher Drehzahlen der Antriebswelle, bspw. eines Turbokompressors, einer Turbine, einer Pumpe oder einer Papiermaschine, der Fall ein, dass das zirkulierende Schmiermittel die sich im Bereich der sich berührenden Oberflächen der Gleitringdichtung entwickelnde Wärme nicht mehr abführen kann. Durch den hohen Temperaturanstieg in der Gleitringdichtung werden daher die Ringe der Dichtung thermisch

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in unzulässiger Weise beansprucht und unter Umständen soweit zerstört, dass sie unbrauchbar werden und ersetzt werden müssen. Ausserdem kann das sich zwischen den Gleitflächen der Dichtung befindende OeI verkoken.

Die Erfindung hat sich demgegenüber ein Verfahren zum Abdichten einer Welle sowie die Ausbildung einer Wellendichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Aufgabe gemacht, durch die auch bei steigender Drehzahl einer Welle eine einwandfreie Abdichtung sichergestellt ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, dass die in einem geschlossenen Kühl-Kreislauf zirkulierende Flüssigkeit in Nachbarschaft der Gleitflächen auf Oberflächenteile des rotierenden Ringes in Form eines Strahles gespritzt wird.

Eine Wellendichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine den rotierenden Dichtungsring umschliessende Strahlvorrichtung zum strahlförmigen Einleiten der Flüssigkeit auf Oberflächenteile des rotierenden Ringes in Nachbarschaft der Gleitflächen der beiden Ringe.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen wird erreicht, dass aufgrund der strahlförmigen Einspritzung von gekühltem Schmiermittel auf die Gleitflächen des rotierenden Ringes in der Nachbarschaft der Gleitflächen der beiden Ringe die Schmiermittelgrenzschicht an der Oberfläche des rotierenden Ringes ständig zerstört wird, so dass der

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Wärmeübergang an dieser Fläche wesentlich erhöht \τχτά und somit die Temperaturen der Gleitflächen und des Schmiermittelfilms zwischen den Gleitflächen gegenüber den bekannten Ausführungsformen tiefer gehalten und das Verkoken des Schmiermittels, im Falle der Verwendung von OeI, und die Ueberhitzung der Dichtungsringe verhindert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Dichtungsringe aus relativ billigen Materialien, z.B. der rotierende Gleitring aus Grauguss ausgebildet sein kann.

Die Strahlvorrichtung, die bspw. aus einem im Maschinengehäuse angeordneten Ringkörper ausgeführt sein kann, kann bspw. mehrere über den Umfang verteilte Einspritzöffnungen, die in mindestens einer Lochreihe angeordnet sind, bzw. schiitzartige Einspritzöffnungen aufweisen. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Oberfläche des rotierenden Ringes im Bereich der Flüssigkeitseinspritzung mit Rippen zur Verbesserung des Wärmeüberganges zu versehen.

Schliesslich besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung darin, dass die an die Gieitflächen des rotierenden Ringes anstossenden Oberflächenteile als eine Leitfläche für die eingespritzte Flüssigkeit in Richtung des feststehenden Ringes ausgebildet ist, wobei die Leitfläche des rotierenden Ringes z.B. kegelartig ausgebildet sein kann. Hierdurch kann analog zu dem rotierenden Gleitring auch bei dem feststehenden Gleitring der Wärmeübergang an die Flüssigkeit verbessert werden.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellungsweise einen Längsschnitt durch eine Wellendichtung, die bspw. für einen in einer Kälteanlage eingesetzten Turbokompressor angewendet werden kann.

In der Fig. 2 ist in vergrösserter Darstellung im Detail eine Gleitringdichtung gemäss Fig. 1 dargestellt.

Die Fig. 3a, 4a und 5a zeigen Querschnittsdarstellungen für variante Ausführungsformen für Strahlvorrichtungen längs der Schnittlinie A-A in Fig. 1 und die Fig. 3b, 4b und 5b zugehörige Teilansichten.

In Fig. 1 treibt eine Welle 1 bspw. einen nicht dargestellten Kälteturbokompressor an. In diesem Fall muss mit Hilfe einer Wellendichtung das im Kompressor verdichtete Kältemittel gegenüber der Atmosphäre, also der Umgebungsluft abgetrennt werden.

Die Welle 1 ist in einem Maschinengehäuse 2a und 2b angeordnet und ist an ihrem freien Ende durch einen mit dem Gehäuse verbundenen Deckel 2c von der Umgebung getrennt.

An der Welle sind zwei rotierende, z.B. aus Grauguss bestehende Gleitringe 3 mittels einer Büchse 2d und einer Mutter 2e befestigt, wobei die Gleitringe 3 an ihren in einem Sperraum 4 befindlichen

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Oberflächen mit Rippen 3a versehen sind.

Die an die Gleitflächen der rotierenden Ringe anschliessenden Oberflächenteile sind kegelartig ausgebildet und dienen als Leitflächen für die eingespritzte Flüssigkeit, wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. In dieser Figur ist durch Pfeile schematisch der Strömungsweg der eingespritzten Flüssigkeit angegeben.

Die mit dem Maschinengehäuse verbundenen, feststehenden, z.B. aus Antimonkohle bestehenden Gleitringe, die federnd gegen die Gehäuseteile 2a und 2b abgestützt sind, sind mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet.

Im Sperraum 4 der Wellendichtung ist ein feststehender, von Abströmöffnungen 7 durchbrochener Ringkörper 6 angeordnet, wobei die Abströmöffnungen in einen Ringraum 8 münden.

Im Ausführungsbeispiel ist eine von Einspritzöffnungen 9 durchbrochene Strahlvorrichtung als ringförmiger Fortsatz 10 des Gehäuseteiles 2a und die andere Strahlvorrichtung als ringförmiger Fortsatz 11 des Ringkörpers 6 ausgebildet.

Selbstverständlich können beide Strahlvorrichtungen auch identisch als Bestandteile des Maschinengehäuses oder aber beide als separate mit dem Maschinengehäuse verbundene Ringkörper ausgebildet sein.

Während des Betriebes wird Schmiermittel, z.B. OeI aus einem OeI-tank 12 mittels einer Pumpe 13 durch einen Kühler 14 gefördert, in

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welchem das OeI mit Hilfe eines Kühlmittels, z.B. V/asser gekühlt v/ird. Nachdem das OeI in einem Oelfilter 15 von Verunreinigungen befreit worden ist, wird es in einen Einströinraum 20 durch eine ein Rückschlagventil 16 aufweisende Leitung 17, die sich in Leitungen 18a und 18b verzweigt, in welchen Mengenregelvorrichtungen 19a und 19b angeordnet sind, eingeleitet. Vom Einströmraum 20 wird das OeI durch Einspritzöffnungen 9 auf Oberflächenteile der rotierenden Gleitringe 3 in der Nachbarschaft der Gleitflächen der Gleitringdichtungen strahlförmig gespritzt und zerstört hierdurch mindestens weitgehend die Grenzschicht und bewirkt somit - wie eingangs erläutert - einen verbesserten "Wärmeübergang von den rotierenden Gleitringen an das den Sperraum durchströmende OeI. Zwischen den Gleitflächen bildet sich ein Flüssigkeitsfilm aus, der während des Betriebes und auch beim Stillstand der Maschine bestehen bleibt, und dessen Temperatur sich aufgrund der verbesserten Wärmeabfuhr nicht in unzulässiger Weise erhöht. Die geringen Leckverluste werden durch eine Leitung 21 in einen Behälter 22 bzw. durch Leitung 23 in einen Behälter 24 abgeleitet, wobei auf dsm dem Turbokompressor zugewendeten Teil der Welle 1 ein Abspritzring 25 angeordnet ist. Leitung 26 dient zum Gasdruckausgleich zwischen dem Abspritzraum 27 und dem Behälter 24.

Aus dem Sperraum 4 strömt das OeI durch die Bohrungen 7- und den Ringraum 8 durch eine Leitung 28, in der eine Druckregelvorrichtung 29 bekannter Bauart' angeordnet ist, in den Oeltank 12 zurück.

In den Fig. 3a, 3b, 4a, 4b und 5a, 5b (vgl. Fig. 1) sind verschie-

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dene Ausführungsformen von als Ringkörper ausgebildeten Strahlvorrichtungen II¹, 11" und 11"' und Teile der Ringkörper 6', 6" und 6¹¹¹ dargestellt.

In der in den Fig. 3a und 3b dargestellten Ausführungsform weist die Strahlvorrichtung in Richtung der Wellenachse mehrere gegeneinander versetzt angeordnete Reihen von Lochungen 9' auf, während die Fig. 4a und 4b, bzw. 5a und 5b Ausführungsformen zeigen, bei denen die Einspritzöffnungen 9" und 9^MI als gerade bzw. schräggestellte, über den Umfang der Ringkörper 11", bzw. 11"' verteilt angeordnete Schlitze ausgebildet "sind.

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Claims

1.) Verfahren zum Abdichten einer Welle, insbesondere der Welle eines Turbokompressors mit Hilfe einer Flüssigkeitssperre, welche mindestens eine flüssigkeitsgefüllte Sperrkammer und eine darin angeordnete Gleitringdichtung aufweist, die aus zwei Ringen mit stirnseitigen Gleitflächen besteht, von denen der eine Ring mit der Welle und der andere feststehende Ring mit dem Maschinengehäuse verbunden ist, wobei die Gleitflächen der Ringe mit Hilfe einer Flüssigkeit geschmiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die in einem geschlossenen Kühl-Kreislauf zirkulierende Flüssigkeit in Nachbarschaft der Gleitflächen auf Oberflächenteile des rotierenden Ringes in Form mindestens eines Strahles gespritzt wird.

2. Wellendichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine den rotierenden Dichtungsring umschliessende Strahlvorrichtung zum strahlförmigen Einleiten der Flüssigkeit auf Oberflächenteile des rotierenden Ringes in Nachbarschaft der Gleitflächen der beiden Ringe.

3. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvorrichtung mehrere über den Umfang verteilte Einspritzöffnungen aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

A. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des rotierenden Ringes im Bereich der Flüssigkeitseinspritzung Rippen aufweist.

5. Wellendichtung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Gleitflächen des rotierenden Ringes anstossenden Oberflächenteile als eine Leitfläche für die eingespritzte Flüssigkeit in Richtung des feststehenden Ringes ausgebildet ist.

6. Wellendichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche des rotierenden Ringes kegelartig ausgebildet ist.

7. Wellendichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvorrichtung mehrere Lochreihen aufweist.

8. Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlvorrichtung schlitzartige Oeffnungen aufweist.

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