DE2818843A1

DE2818843A1 - Abdichtungsvorrichtung fuer wellen

Info

Publication number: DE2818843A1
Application number: DE19782818843
Authority: DE
Inventors: Inge Johansson
Original assignee: Defibrator AB
Current assignee: Valmet AB
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1978-04-28
Publication date: 1978-11-09
Also published as: NO151944B; FI66472C; FR2389812A1; GB1602344A; NO781535L; DE2818843B2; FI781316A; SE7705092L; NO151944C; FR2389812B1; FI66472B; JPS6342150B2; CA1117159A; JPS53136153A; US4204689A; SE417632B; DE2818843C3; BR7802734A

Description

DEFIBRATOR AKTIEBOlAfi '. _, , _χ, *5θ1ηη/ο

Patentanwälte/ H I 8 8 ft ^ ,ο DIpI. Ing. H. Hafck ^ΙΌΌΗΟ

Sandhamnsgatan 81 ^* ^DIP'- Phys. W. Schmitz

Dipl. Ing. E. Graalfs

S-115 28 Stockholm ^DiP'· ^ln9- ^w- Wehnert

Dipi. Phys. W. Carstens Dr.-lng. W. During

Mozartstraße 23 80OO München 2

München, 28. April 1978 AnwaJsakte: M-4610

Abdichtungsvorrichtung für Wellen

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtungsvorrichtung für Wellen, die durch die Wand oder das Gehäuse in einem Maschinenelement hindurchgehen, in welchem ein von der Umgebung abweichender Druck in einem flüssigen bzw. gas-(dampf-)förmigen Mittel herrscht. Ein üblicher Typ von Abdichtungsvorrichtungen sind Stopfbüchsen, die eine die Welle umgebende Ringkammer bilden, in der Dichtungsstreifen, wie z.B. in der Form von Schnüren, in Ringen um die Welle herum gelegt sind. Mittels eines die Kammer seitlich abschliessenden Schraubenrings oder s.g. Stopfbüchsendeckels oder Brille, werden diese Streifen an die Welle angepresst. Hierbei wird der Anpressdruck sehr ungleich verteilt, weil er auf den der Brille zunächst gelegenen Teil des Dichtungsstreifens konzentriert wird, während der übrige Teil des Dichtungsstreifens lose um die Welle herum sitzt. Der stark belastete schmale Teil der Dichtungsschnüre unterliegt verhältnismässig raschem Verschleiss, was zur Folge hat, dass das Auslecken von Mittel durch die Stopfbüchse schnell zunimmt, was seinerseits ein ständiges Nachziehen der Brille erfordert. In der Praxis ist es oft schwer, derartige Nachstellungen der Büchsen in wünschenswert kurzen Zwischenräumen vorzunehmen. Die Erfindung bezweckt nun die Beseitigung dieser Nachteile

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und erzielt dies im wesentlichen dadurch, dass um die Schicht aus Abdichtungsmaterial herum eine Manschette oder Hülse angebracht ist, die in radialer Richtung nachgiebig und vorzugsweise aus elastischem Werkstoff gefertigt ist und die auf ihrer radial äusseren Seite von einem Mittel mit einem Druck beaufschlagt wird, der sich in radialer Richtung einwärts über die Hülse oder Manschette zu der Schicht hin fortpflanzt.

Gemäss dem Grundgedanken der Erfindung wird selbsttätig ein gleichmässig auf das Dichtungsmaterial zur Welle hin verteilter Druck über die ganze Länge der Ringkammer zustande gebracht. Dieser Druck lässt sich derart einstellen, dass das Auslecken von Mittel entlang der Welle ganz verhindert wird' oder sich wenigstens auf ein Mindestmass begrenzen lässt.

In Weiterentwicklung des Grundgedankens der Erfindung wird Druckmittel durch Leitungen auch den Berührungsflächen zwischen dem Abdichtungsmaterial und der Welle zugeführt, jedoch derarta dass der sich ergebende Druck von dem auf die Aussenseite der Hülse oder Manschette wirkenden Mittel mehr als ausgeglichen wird. Vorteilhaft stehen hierbei diese Leitungen mit einer Quelle für das Mittel mit dem höheren Druck, das den im Gehäuse herrschenden Druck, wie Ueberdruck, mehr als ausgleicht, in Verbindung.

Gemäss einer zweckmässigen Ausführungsform münden die genannten Leitungen neben der Welle auf der einen oder auf beiden Seiten der Kammer in deren Seitenwänden.

Zwecks Verbesserung der angestrebten Abdichtungswirkung insbesondere bei Mahlapparaten mit zueinander umlaufenden Mahlscheiben zur Herstellung von Faserstoff aus lignozellulosehaltigem Ausgangsgut kann eine weitere Stopfbüchse derselben Ausführung an der äusseren Seitenwand, vom Innern des Gehäuses aus gesehen, angebracht sein.

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Die Erfindung soll nunmehr unter Bezugnahme auf ein in der anliegenden Zeichnung in Längsschnitt dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden.

In dieser Zeichnung ist mit 10 das Gehäuse oder die Wand in einem Mahlapparat für 1ignozel1ulosehaltiges Fasergut bezeichnet, in welchem eine Dampfatmosphäre unter den atmosphärischen Druck übersteigendem Druck und einer entsprechenden Temperatur herrscht. Ein solcher Apparat ist an sich bekannt und stellt nur ein Beispiel für eine Vorrichtung dar, bei der die Erfindung mit Vorteil anwendbar ist. Eine umlaufende Welle 12, die in dem Gehäuse 10 eine nicht gezeigte Mahlscheibe trägt, geht durch eine Öffnung 14 in dessen Seitenwand hindurch, und hier ist eine gemäss der Erfindung ausgeführte Abdichtungsvorrichtung zwischen der Welle und dem Gehäuse vorgesehen. Die Abdichtungsvorrichtung enthält eine generell mit 16 bezeichnete Packbüchse, die eine ringförmige Kammer um die WeTIe 12 herum bildet und von zwei Endscheiben 18, 20 und einem diese verbindenden Hülsenelement 22 begrenzt ist. In die Kammer sind Dichtungsstreifen z.B. in der Form von Schnüren 24 an sich bekannter Ausführung in Ringen in einer oder mehreren Schichten um die Welle herum eingelegt. Ausserhalb dieser Dichtungsstreifen ist eine Hülse oder Manschette 26 aus Gummi oder anderem nachgiebigen, vorzugsweise elastischem Werkstoff angebracht. Diese Manschette füllt die Kammer in deren gesamten axialen Erstreckung aus und liegt dichtend an den ebenen Seitenflächen der Endwände 18, 20 an. Die Manschette kann hierbei Ausnehmungen aufweisen, die ringförmige Lappen 28 bilden, die zum Anpressen an die Seitenwände bestimmt sind, so dass die Manschette 26 einen ringförmigen Raum 30 in radialer Richtung ausserhalb der Manschette vollständig dem Abdichtungsmaterial gegenüber abdichtet.

Durch einen Kanal 32 wird dem Raum 30 ein Druckmittel in der Form einer Flüssigkeit, im vorliegenden Beispiel

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wässer, zugeführt. Das Mittel kann jedoch auch ein Gas, wie Luft, sein. Durch zweckmässig bemessenes Einstellen des durch das Mittel ausgeübten Drucks in dem Raum 30 wird die Hülse oder Manschette 26 derart gegen die Dichtungsstreifen 24 gepresst, dass diese sich an die Welle mit einem gerade genug hohem Druck anschliessen, um einem Auslecken an der Stopfbuchse vorbei wirksam entgegenzutreten.

Im Innern des Mahlapparats ist eine Dampfatmosphäre mit in dieser umherwirbelnden₍ durch die Vermahlungsarbeit freigelegten Fasern vorhanden. Es gilt nun zu verhindern, dass diese Fasern mit ausleckendem Dampf in die Stopfbuchse eindringen, und zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, einen Druck durch ein Mittel, in der Regel Wasser, zu erzeugen, der grosser ist als der Dampfdruck. Dies wird bei dem Ausführungsbeispiel dadurch zustande gebracht, dass Wasser unter Druck durch eine Leitung 34 in der äusseren Stopfbüchsenwand 20 einer ringförmigen Rinne 36 um die Welle 12 herum zugeführt und hierdurch ein Gegendruck in der Stopfbüchse gegen den im Gehäuse herrschenden Arbeitsdruck geschaffen wird, der ein Auslecken von mit Fasern bemengtem Dampf in die Stopfbuchse verhindert. Dieses als Druckmittel dienende Wasser kann auch als Kühl- bzw. Schmiermittel dienen, um zu verhindern, dass die Abdichtungselemente 24 durch Reibung mit der schnei 1 umlaufenden Welle überhitzt werden, insbesondere wo die Welle durch Wärmeübergang vom Gehäuse her ihrerseits warm ist. Die Schmierwirkung lässt sich noch durch Einmischen bzw. Emulgieren von Paraffin, öl oder anderem Schmiermittel in das Wasser verbessern.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist ausserhalb der äusseren Endscheibe 20 der Stopfbuchse 16 eine weitere Stopfbüchse 38 vorgesehen, die zweckmässig in gleicher Weise ausgeführt ist, d.h. mit einer Abdichtungsschicht 40 beispielsweise in der Form von Dichtungsschnüren o.dgl. nächst der Welle, einer

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Hülse oder Manschette 42 aus Gummi oder anderem elastischem Werkstoff und mit Lappen 44 an dieser zur Schaffung eines abdichtenden Anpressanliegens an den ebenen Endwänden der Stopfbuchse. Ein Druckmittel, wie Wasser, wird durch eine Leitung 46 dem ringförmigen Raum 48 radial ausserhalb der Hülse oder Manschette 42 zugeführt. Ein Teil des durch die Leitung 34 eingeführten Mittels strömt zwischen der Welle und der Abdichtungsschicht 40 hindurch und dient dann als Kühl- bzw. Schmiermittel. Das ausleckende Mittel sammelt sich in einer Ringkammer 50 ausserhalb der Stopfbüchse 38 und tritt aus dieser in der durch den Pfeil 52 angedeuteten Richtung aus.

Es leuchtet ein, dass der in der Stopfbüchse 16 bzw. 38 erzeugte, einwärts gerichtete Druck den von dem durch die Leitung 34 zugeführten Mittel auf die Abdichtungsschichten bzw. 38 ausgeübten, entgegengesetzt gerichteten Druck übertreffen muss. Hierbei muss man berücksichtigen, dass die zylindrische Oberfläche auf der Aussenseite der Gummimanschette, auf die das Druckmittel wirkt, einen grösseren Flächeninhalt hat als die zylindrischen Oberfläche,mit der die Abdichtungsschicht 24 bzw. 40 an der Welle 12 anliegen. Dies gilt trotz des Umstandes, dass die axiale Länge der beiden Oberflächen dieselbe ist. Mit demselben Druck bei den beiden Mitteln erhält man also eine einwärts auf die Abdichtungsschichten wirkende, überwiegende Druckresultierende

Durch Kanäle 54, 56 kann Druckmittel aus dem Kanal auch der Innenwand 18 der Stopfbuchse 16 an deren mit einer ringförmigen Rinne 58 versehenen inneren Peripherie zugeführt werden. Auf diese Weise erhält man einen axial einwärts gerichteten Fluss von Druckmittel, bei dem Ausführungsbeispiel Wasser, das also schon an der Innenwand der Stopfbüchse 16 eine Sperre gegen das Eindringen von Dampf und Fasern in die Stopfbüchse bildet. Dank des wirksamen Abdichtungsvermögens der Stopfbuchse 16 lässt sich dieser Fluss z.B. durch Einsetzen einer Drosselung in die Leitung 54, 56 begrenzen.

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Wie aus der vorstehenden Beschreibung erhellt, können die beiden Mittel, die einesteils den einwärts gerichteten Druck in der Stopfbuchse erzeugen und andernteils als Kühl- und Schmiermittel v/irken bzw. ein Auslecken aus dem Gehäuse entlang der Welle verhindern, von derselben oder auch von verschiedener Art sein. Wenn das Mittel Wasser ist, kann es für seine beiden Funktionen entweder durch je eine gesonderte Pumpe oder durch eine gemeinsame Pumpe zugeführt werden. Wenn bei der letztgenannten Lösung die Drücke verschieden gross sein sollen, kann die gemeinsame Pumpe mit einem Druckreduzierventil ausgerüstet sein.

Dadurch, dass die mit der Welle zusammenarbeitende Abdichtungsschicht 24 bzw. 40 über ihre ganze axiale Länge unter demselben einwärts gerichteten Druck über die nachgebende Hülse oder Manschette 26 bzw. 42 steht, lässt sich das Abdichtungsmaterial ständig in einer solchen Lage gegenüber der Welle halten, dass das Auslecken an dieser entlang auf einen konstanten, niedrigen Wert herabgesetzt werden kann. Dies gilt trotz unvermeidbarer Abnützung des Abdichtungs· materials, weil dieses sich mit einem Mindestmass an Achsspiel selbsttätig nachstellt. Gleichzeitig mit wirksamer Bekämpfung des Ausleckens von Mittel aus dem Innern des Gehäuses in Richtung nach aussen wird dank der Anwendung eines sekundären Drucksystems von Kühl- bzw. Schmiermittel der Fluss dieses Mittels in der Richtung in das Gehäuse hinein bzw. in die Umgebung erheblich vermindert. Dies ist insbesondere von Bedeutung bei einem Mahlapparat der oben beschriebenen Art, weil ein Einlecken von Wasser in den Faserstoff erhöhte Herstellungkosten bedeutet, z.B. bei sog. geschlossenen Rückwassersystemen, bei der Weiterverarbeitung des Faserstoffs zu Faserplatten und ähnlichen Erzeugnissen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern

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im weitesten Sinne im Rahmen des ihr zugrunde liegenden Leitgedankens abwandelbar. So kann die Hülse oder Manschette bzw. 42 in axialer Richtung geteilt sein, so dass sie seitwärts ausgebaut werden kann, ohne dass die Welle entfernt zu werden braucht. Da die Kammer 30 seitlich geschlossen ist, während ein Durchgang einer kleineren Menge an Mittel zwischen den gemeinsamen Berührungsflächen des Dichtungselements 24 und der Welle aufrecht erhalten werden soll, kann Mittel, wie Wasser, diesen Berührungsflächen von derselben Druckquelle wie der Kammer zugeführt werden, wobei man jedoch darauf achten muss, dass ein radial nach innen gerichteter resultierender Dichtungsdruck auf das Dichtungselement ausgeübt bleibt.

Falls im Innern des Gehäuses ein Unterdruck herrscht, kann die Stopfbuchse mit der nach der Erfindung ausgeformten Abdichtungseinrichtung ebenfalls zur Anwendung kommen.

- 8 Patentansprüche

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eerseife

Claims

PATENTANSPRÜCHE

.J Abdichtunqsvorri chtung für Wellen, die durch ein Wandelement hindurchgehen, auf dessen beiden Seiten ein Druckunterschied zwischen dort befindlichen Mitteln herrscht, mit mindestens einer die Welle umgebenden, mit dem Wandelement verbundenen Stopfbuchse, die eine ringförmige Kammer hat, in der mindestens eine Schicht aus Abdichtungsmaterial angebracht ist, die gegen die Welle angepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass um diese Schicht (24) herum eine Manschette oder Hülse (26) eingebaut ist, die in radialer Richtung nachgiebig und vorzugsweise aus elastischem Werkstoff gefertigt ist und die auf ihrer radial äusseren Seite von einem Mittel mit einem Druck beaufschlagt wird, der sich in radialer Richtung einwärts über die Hülse oder Manschette (26) zu der Schicht (24) hin fortpflanzt.
2. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass Druckmittel durch Leitungen (34, 36) auch den Berührungsflächen zwischen dem Abdichtungsmaterial (24) und der Welle (12) zugeführt wird, jedoch derart, dass der sich ergebende Druck von dem auf die Aussenseite der Hülse oder Manschette (26) wirkenden Mittel mehr als ausgeglichen wird.
3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (34, 36) mit einer Quelle für das Mittel mit dem höheren Druck, das den Im Gehäuse (10) herrschenden Druck, wie Ueberdruck, mehr als ausgleicht, in Verbindung stehen.
4. Abdichtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - 3, d a durch gekennzeichnet, dass die Leitungen (34, 36) neben der Welle (12) auf der einen oder auf beiden

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Seiten der Kammer (18, 20, 22) in deren Seitenwänden (18, 22) münden.
5. Abdichtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 - 4, d a durch gekennzeichnet, dass eine weitere Stopfbüchse (38) derselben Ausführung an der äusseren Seitenwand (20), vom Innern des Gehäuses (10) aus gesehen, angebracht ist.

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