DE3010406A1 - Hydrostatische dichtung fuer zentrifugalpumpen - Google Patents

Hydrostatische dichtung fuer zentrifugalpumpen

Info

Publication number
DE3010406A1
DE3010406A1 DE3010406A DE3010406A DE3010406A1 DE 3010406 A1 DE3010406 A1 DE 3010406A1 DE 3010406 A DE3010406 A DE 3010406A DE 3010406 A DE3010406 A DE 3010406A DE 3010406 A1 DE3010406 A1 DE 3010406A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
seal
sealing sleeve
floating sealing
floating
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE3010406A
Other languages
English (en)
Inventor
Fritz Carl Catterfeld
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Boeing North American Inc
Original Assignee
Rockwell International Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rockwell International Corp filed Critical Rockwell International Corp
Publication of DE3010406A1 publication Critical patent/DE3010406A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/106Shaft sealings especially adapted for liquid pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/44Free-space packings
    • F16J15/441Free-space packings with floating ring
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S277/00Seal for a joint or juncture
    • Y10S277/928Seal including pressure relief or vent feature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Mechanical Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

1A-3O97
78R74
ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION El Segundo, California, USA
Hydrostatische Dichtung für Zentrifugalpumpen
Die Erfindung betrifft Dichtungen und insbesondere Dichtungen für Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen der Pumpenindustrie-Auf dem Gebiet der chemischen Verfahrenstechnik, des Bergbaus, der Feststofförderung und der Schlammbeseitigung werden Hochdruck-Zentrifugalpumpen benötigt, welche bei Temperaturen oberhalb etwa 50O0F ( 260 °c) arbeiten müssen. Dies erfordert spezielle Dichtungen für die Wellen mit langer Lebensdauer, welche unter den äußerst drastischen Abriebbedingungen, denen die Pumpe ausgesetzt ist, zuverlässig und effizient arbeiten.
Insbesondere werden solche Pumpen auf dem Gebiet der Kohleverflüssigungsverfahren benötigt, welche derzeit starkes Interesse finden. Diese Kohleverflüssigungsverfahren erfordern Fördersysteme für die Förderung von Kohlenaufschlämmungen unter hohem Druck und mit äußerst hoher Kapa-
03G039/0845
zität. Eine größere Dimensionierung der Kolbenpumpen zum Zwecke der Erhöhung der Pumpkapazität erfordert eine große Anzahl von Pumpeneinheiten und demzufolge hohe Kapital- und Wartungskosten. Man kann daher alternativ Zentrifugalpumpen mit hohem Volumen einsetzen. Diese müssen jedoch für äußerst hohe Geschwindigkeiten ausgelegt werden, um den Hochdruckanforderungen genüge zu leisten. Sie unterliegen ferner einem exzessiven inneren Abrieb aufgrund äußerst hohe Strömungsgeschwindigkeiten der zu pumpenden Aufschlämmung.
Eine Pumpendichtungspackung für eine derartige Pumpe muß drastischen Anforderungen genügen. Sie muß einerseits eine wirksame Abdichtung der Kohle/Öl-Aufschlämmung bewirken, und zwar bei Teilchengrößen der aufgeschlämmten Kohleteilchen von 4 bis 350 Maschen/2,5 cm (0,230 bis 0,0018 inch;( 5,8 bis 0,045 mm ). Ferner müssen solche Pumpendichtungen für Temperaturen von etwa 550°F ( 2880C ) und Drucke im Bereich von 250 psi ( 1 7 Bar ) für die erste Pumpenstufe bis hinaus bis etwa 3000 psi( 200 Bar ) für die Enddruckstufe ausgelegt sein. Die Dichtungspackung muß zuverlässig bei Druckinkrementen von 250 psi ( 17 Bar ) arbeiten. Der Druckwert von 3000 psi ( 200 Bar ) wurde für die Zwecke der dynamischen, hydraulischen und Konstruktionsanalyse herangezogen.
Die Verwendung einer an der Stirnfläche anliegenden Druckausgleichsdichtung als primäre Barriere bei 3000 psi hat sich als zu empfindlich erwiesen, als daß sie über lange Zeiträume zuverlässig arbeiten könnte. Dies beruht in erster Linie auf der erforderlichen hohen Genauigkeit des Durchmessers für den Dichtungsdruckausgleich. Ein solcher Durchmesser muß bei Anwesenheit einer Kohleaufschlämmung für die feinabgestimmte Stirnflächendruckbeanspruchung aufrechterhalten werden. Ander beschränkende
030039/0845
Systembedingungen werden in Pumpendruckoszillationen gesehen sowie in Schwankungen des Spülflüssigkeitsdrucks und der Zufuhr der Spülflüssigkeit zur mechanischen Dichtung gesehen sowie in der thermischen Ausdehnung verschiedener Pumpenkomponenten. Alle diese Tatsachen haben zu der Schlußfolgerung geführt, daß der Druck in dem Dichtungshohlraum auf einen Wert verringert werden muß,welcher leichter handhabbar ist, um zu einem mechanisch zuverlässigen Dichtungsbetrieb zu kommen.
Die Möglichkeit der Verwendung von den Druck verringernden Rückblutungsausnehmüngen wurde ebenfalls untersucht, letztere führen zur Rückspeisung einer gesteuerten Leckströmung der Aufschlämmung in einen Bereich mit einem niedrigeren Pumpendruckwert. Es wurde jedoch festgestellt, daß die Leckgeschwindigkeit zu hoch ist, als daß über längere Zeiträume ein zuverlässiger Betrieb erreicht werden könnte. Eine solche Maßnahme führt zu äußerst starker Materialabnutzung .
Erfindungsgemäß wird daher eine hydrostatische Dichtung für hohe Druckdifferenzen geschaffen. Diese umfaßt einen schwimmenden Dichtungsring, und sie wird mit einer Spülflüssigkeit hohen Druckes betrieben. Eine reine Spülflüssigkeit wird mit hohem Druck eingeführt. Hierdurch erzielt man eine positive Strömung der Spülflüssigkeit mit einem geringen Durchsatzwert hinter dem Laufrad sowie eine Leckströmung dieser Spülflüssigkeit in die Hauptpumpenströmung hinein. Während des Pumpenbetriebs verhindert diese positive Spülströmung,daß die Aufschlämmung in Kontakt mit der Dichtung gelangt. Ferner wird hierdurch eine Stagnation von abradierend wirkenden Feststoffteilchen hinter dem Laufrad verhindert. Das Niederdruckende der Dichtung liegt in Nachbarschaft zu einem Hohlraum, welcher sich nahezu auf Umgebungsdruck befindet. Die Spülflüssig-
030039/0845
keit, welche in diesen Höhlraum eintritt, wird in ein Reservoir überführt. Hier wird die Flüssigkeit gefiltert und wieder unter Druck gesetzt. Sie wird schließlich wieder zur hydrostatischen Dichtung zurückgeführt. Diese Funktionen werden durch die spezielle erfindungsgemäße hydrostatische Dichtung erreicht. Diese umfaßt eine ringförmige Halteplatte mit einem vorderen und einem hinteren Ende zur Befestigung der Dichtung. An der ringförmigen Halteplatte ist ein ringförmiges Dichtungsgehäuse lösbar befestigt. Dieses weist mindestens eine Bohrung für die Einspeisung der Spülflüssigkeit auf. Ferner umfaßt das Gehäuse mindestens einen der drehfesten Lagerung einer schwimmenden Dichtungshülse dienenden Vorsprung, Ansatz oder erhabenen Bereich. Ferner umfaßt das Dichtungsgehäuse am hinteren Ende eine ringförmige Druckerneuerungsoder Druckerholungstasche. Koaxial zur Innenwandung des Dichtungsgehäuses ist die schwimmende Dichtungshülse angeordnet. Ein äußerer Druckspalt befindet sich zwischen dem Dichtungsgehäuse und der schwimm«, aden Dichtungshülse. Hierdurch kann die schwimmende Dichtungshülse auf externe Kräfte ansprechen. Die Dichtungshülse enthält mindestens eine der Überführung der Spülflüssigkeit dienende Überführungsbohrung, welche sich radial durch die schwimmende Dichtungshülse erstreckt. Ferner weist die schwimmende Dichtungshülse einen der drehfesten Lagerung dienenden Ansatz, Vorsprung oder erhabenen Bereich auf, welcher mit dem entsprechenden Vorsprung, Ansatz oder erhabenen Bereich des Dichtungsgehäuses zusammenwirkt. Ferner weist die schwimmende Dichtungshülse eine Vielzahl von inneren Druckerneuerungstaschen auf sowie schließlich je eine vordere und hintere, in Axialrichtung wirkende und dem Druckausgleich oder der Druckverteilung dienende erhabene Fläche. Koaxial entlang der Innenwandung der schwimmenden Dichtungshülse erstreckt sich eine ringförmige Dichtungshülse, welche zusammen mit der Pumpenwelle rotiert. Zwi-
030039/0845
sehen der Dichtungshülse und der schwimmenden Dichtungshülse befindet sich ein i) ^rer Druckflüssigkeitsspalt. Dieser verhindert den Eintritt des zu pumpenden Hochdruckströmungsmediums in die Dichtung und den Durchtritt desselben durch die Dichtung.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrostatische Dichtung zu schaffen, welche zur Abdichtung von Aufschlämmungen von Teilchen mit einer Teilchengröße von etwa 4 bis 350 Maschen/2,5 cm geeignet ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydrostatische Dichtung zu schaffen, welche bei Temperaturen oberhalb etwa 55O0F betrieben werden kann. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydrostatische Dichtung zu schaffen 9 welche bei einer Druckdifferenz von bis zu etwa 3500 psi oder darüber betrieben werden kann. Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine selbstzentrierende, hydrostatische Dichtung zu schaffen. Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydrostatische Dichtung zu schaffen, bei der während des Dichtungsbetriebs keinerlei mechanisch zusammenwirkende Flächenin Kontakt miteinander geraten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße hydrostatische Dichtung;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die hydrostatische Dichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Zwischenstufendichtung; und
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Zwischenstufendichtung gemäß Fig. 3 entlang der Pfeillinie.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Fig. 1 zeigt eine
030039/0845
hydrostatische Hochdruckdichtung 10 mit einem Schwinnring, welche durch Spülflüssigkeit betrieben wird. Diese Dichtung 10 ist für Situationen hoher Druckdifferenzen konstruiert. Gemäß hydrostatischen Prinzipien umfaßt die Dichtung 10 eine rotierende Dichtungsringhülse 16, welche koaxial zur Umfangsflache einer rotierenden Welle 12 angeordnet ist. Die Dichtungshülse 16 ist an die Drehwelle 12 angepaßt und dreht sich mit dieser. Dies erlaubt die Verbindung der Dichtung 10 mit einer Pumpe oder einem anderen rotierenden Bauteil. Je nach den besonderen Erfordernissen des Einzelfalls kann eine Hülse 14 der Drehwelle zwischen der Dichtungshülse 16 und der rotierenden Drehwelle 12 angeordnet sein. Eine Drehwellenhülse 14 wird vorwiegend in Hochtemperatursituationen verwendet, in denen Differenzen des thermischen Ausdehnungskoeffizienten verschiedener Materialien der Drehwelle 12 und der Dichtung 10 kompensiert werden müssen.
Eine schwimmende Dichtungshülse 18 ist koaxial auf die Außenfläche der Dichtungshülse 16 aufgeschoben. Die schwimmende Dichtungshülse 18 gibt bei jeglicher Ablenkung oder Biegung der Drehwelle 12 oder der Drehwellenhülse 14 nach, ohne daß dis Funktion der Dichtung 10 beeinträchtigt wird«, Dieser Effekt kann durch verschiedenste Mittel herbeigeführt werden« Vorzugsweise wird jedoch ein äußerst schmaler Zwischenraum 17 zwischen der rotierenden Dichtungshülse 16 und. der nicht rotierenden;, schwimmenden Dichtungshülse 18 vorgesehen. Je nach den speziellen Konstruktionserforderiiissen kann di® Größe und die spezielle Geometrie des Zwischenraums 17 variiert werden. Srfindungsgemäß weist das1 Zwischenraum 17 zwei Komponenten auf. Die erste Komponente ist in dem ZT.Yischenraum 17 selbst su seilen, während als zweite komponente aus mindestens einer Druckerneuerungstasclie 26 besteht 9 &oha mindestens einer Tasche 26 zar Eraeusrung der Druckflüssigkeit* Die Haupt-
93Ö03S/0S4S
funktion dieser Druckerneuerungstaschen 26 besteht in der Erneuerung oder Wiederherstellung der Konzentrizitätsbeziehung zwischen der nicht rotierenden Schwimmdichtungshülse 18 und der rotierenden Dichtungshülse 16, falls die schwimmende Dichtungshülse 18 einmal aus irgendwelchen Gründen in eine exzentrische Position gezwungen wurde. Nun wirkt der Zwischenraum 17 als ein Kanal für das unter hohem Druck stehende Spülströmungsmedium oder die unter hohem Druck stehende Spülflüssigkeit. Es ergibt sich daher eine geringfügige positive Strömung der Spülflüssigkeit von der Spaltöffnung 21 hinter dem Laufrad. Dieser Flüssigkeitsstrom leckt in die Hauptpumpe hinein. Durch diese positive Spülströmung wird Aufschlämmungsmaterial daran gehindert, in Berührung mit der Primärdichtung zu gelangen. Ferner wird hierdurch verhindert, daß abradierend wirkende Feststoffteilchen sich hinter dem Laufrad ansammeln und hier aufgrund stagnierenden Strömungsmediums verbleiben. Das Niederdruckende der Primärdichtung 10 grenzt an einen nahezu auf Umgebungsdruck befindlichen Hohlraum. Die Spülflüssigkeit, welche aus der Spaltöffnung 23 austritt und in diesen Hohlraum eintritt, kehrt zu einem Reservoir zurück, in dem sie filtriert und wiederum auf hohen Druck gebracht wird. Danach wird die Spülflüssigkeit für eine erneute Spülung wieder der hydrostatischen primären Dichtung 10 zugeführt. Ferner umfaßt die nicht rotierende, schwimmende Dichtungshülse 18 Einrichtungen zur Verhinderung einer Rotation der schwimmenden Dichtungshülse. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dies durch mindestens einen die Rotation verhindernden Ansatz oder Vorsprung 27 erreicht. Diese erstreckt sich gemäß Fig. 2 entlang der äußeren Umfangsflache der schwimmenden Dichtungshülse 18. Bei einer besonders bevorzugten Konfiguration ist eine Vielzahl von die Rotation verhindernden Ansätzen oder erhöhten Bereichen vorgesehen. Diese erhabenen Bereiche 27 greifen in entsprechende Ausnehmungen des
030039/0845
Dichtungsgehäuses 20 ein, wodurch die Rotation der schwimmenden Dichtungshülse 18 verhindert wird. Schließlich kann die schwimmende Dichtungshülse 18 in ein axiales Gleichgewicht gebracht werden, und zwar durch ein Paar Axialdichtungsausgleichsflachen 24 (eine vordere und eine hintere). Diese sind ebenfalls in Form von erhabenen Bereichen vorgesehen. Die hintere Axialdichtungsfläche definiert eine ringförmige Druckerneuerungstasche 19 am hinteren Ende. Diese Einrichtungen sind besonders bevorzugt, da sie der Aufrechterhaltung und der zweckentsprechenden Axialposition dienen sowie einem Ausgleich der Beanspruchung der Dichtung 10.
Zwischen der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 18 und dem koaxialen Dichtungsgehäuse 20 befindet sich ein äußerer Druckspalt 25. Dieser Druckspalt 25 hat etwa die 15fache Größe des Spaltes 17· Er sorgt für eine radiale Druckdämpfung der Bewegung der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 18. Zu diesem Zweck können alle Mittel zur Druckbeaufschlagung der Dichtung verwendet werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird Spülmedium über Spülmediumeinlaßöffnungen 32 durch das Dichtungsgehäuse 20 eingeführt. Von den Spülmediumeinspeisungsöffnungen 32 aus füllt das Spülmedium oder die Spülflüssigkeit den Spalt 25 sowie die ringförmige, hinter Druckerneuerungstasche 19. Nach der vollständigen Füllung dieser Räume strömt das Druckmedium durch Druckmediumüberführungsbohrungen 30 in die Druckerneuerungstaschen 26 und in den Spalt 17 und die Druckflüssigkeit dient nun hier zur Druckbeaufschlagung der Dichtung.
Es muß betont werden, daß der Druck der Spülflüssigkeit am Einlaß der hydrostatischen Dichtung derart bemessen wird, daß er um etwa 500 psi ( ) über dem Druck
im Hohlraum zwischen dem Pumpenlaufrad und der Dichtung
030039/0845
liegt. Diese Druckdifferenz entspricht dem Druckabfall innerhalb der Dichtungsano 'aung.
Das hintere Ende des Dichtungsgehäuses 20 ist an das vordere Ende einer ringförmigen Halteplatte 22 angepaßt. Die Halteplatte 22 ist derart konstruiert, daß sie eine geringst mögliche oder minimale Verbiegung oder Deformation bei einer Druckbeanspruchung unter etwa 3500 psi
und über der Pumpenhohlraumbeanspru-
chung aufweist. Somit muß die Halteplatte 22 außerordentlich stark ausgeführt werden.
Im folgenden wird auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Diese zeigen eine Zwischenstufendichtung. Wie bei der oben beschriebenen hydrostatischen Dichtung 10 wird auch die Zwischenstufendichtung 40 mit einem Spülmedium oder einer Spülflüssigkeit versorgt, und eine kleine Menge der Spülflüssigkeit leckt in die Hauptschlammströmung. Grundsätzlich arbeitet die Zwischenstufendichtung 40 nach den gleichen hydrostatischen Prinzipien wie die hydrostatische Primärdichtung 10. Die Druckdifferenz zwischen diesen bei= den Stufen beträgt jedoch nur 250 psi anstell© des Maximalen Drucks von etwa 3500 psi
im Falle der Hauptdichtwag 10.
Es muß bemerkt werden, daß bei ®iner Zw@istw£©npumpe zwei Zwischenstufendichtungon in Schwanz=Schwanz~toordnung an des* Grsnsstelle zwischen den beiden Stufen angeordnet sind. Grundsätzlich umfaßt jed© Zwischsnstufondichtung 40 die gleichen Elemente wie die zuvor beschrieben© hydrostatisch© Dichtung 10. Wegen der geringeren Druckbeanspruchung der Zxfischenstufendichtung 40 können jedoch all© Komponenten beträchtlich leichter ausgeführt werdena Die Spülflüssigkeit muß nicht ainen hohen Druck, welcher etwa um psi übor dem Innendruck liegts auf-
weisen, sondern es genügt ein wesentlich niedrigerer Druck, welcher um etwa 100 psi ( ) über der
höchsten Druckstufe liegt. Die Dichtungen sind derart eingestellt, daß etwa gleiche Mengen Spülflüssigkeit in den Einlaß einer jeden Stufe lecken.
Die Zwischenstufendichtung 40 ist koaxial zur Umfangsflache der Drehwelle 12 angeordnet. Die schwimmende Dichtungshülse 42 ist derart ausgebildet, daß sie bei jeglicher Deformation, Biegung oder Ablenkung der Drehwelle 12 nachgibt, ohne daß hierdurch die Funktion der Dichtung 40 beeinträchtigt wird. Dies wird durch einen äußerst kleinen Spalt 44 zwischen der Drehwelle 12 und der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 42 erreicht. Je nach den besonderen Konstruktionserfordernissen der Pumpe kann der Spalt 44 in Größe und spezieller Geometrie abgewandelt werden. Erfindungsgemäß umfaßt der Spalt 44 zwei Komponenten. Bei der ersten Komponente handelt es sich um den Spalt 44 selbst und bei der zweiten Komponente um mindestens eine Druckerneuerungstasche 45. Die primäre Funktion der Druckerneuerungstasche 45 besteht in der Erneuerung der Konzentrizität der Anordnung der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 42 in Bezug zur Drehwelle 12, nachdem diese schwimmende Dichtungshülse 42 aus irgendwelchen Gründen einmal in eine exzentrische Lage gebracht wurde. Nun kann der Spalt 44 als Hochdruckspülspalt dienen. Eine unter hohem Druck stehende, saubere Spülflüssigkeit strömt mit einer geringen positiven Strömungsgeschwindigkeit aus der Spaltöffnung 47 heraus. Diese positive Spülströmung verhindert, daß die Aufschlämmung oder der Schlamm oder die Schlammteilchen in Berührung mit der Zwischenstufendichtung 40 gelangen. Ferner werden hierdurch stagnierende, abradierend wirkende Feststoffteilchen in Bereichen vermieden, in denen sie zu starker Abnutzung führen könnten. Die Spülflüssigkeit tritt aus dem gegenüberliegen-
030039/0845
den Ende 49 der Dichtung 40 aus. Sodann wird die Spülflüssigkeit mit der unter Druck stehenden Spülflüssigkeit vereinigt, welche in dem Hohlraum zwischen den beiden Zwischenstufendichtungen enthalten ist. Diese Spülmediumsvereinigung findet im Spalt 44 statt.
Ferner umfaßt die nicht rotierende, schwimmende Dichtungshülse 42 mindestens einen die Drehung verhindernden Stift 51, welcher auf der Umfangsfläche der schwimmenden Dichtungshülse 42 angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Konfiguration ist eine Vielzahl von die Drehung verhindernden Stiften 51 vorgesehen. Die Stifte 51 dienen der drehfesten Verbindung der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 42 mit dem Dichtungsgehäuse 48 und mit einem Abstandsring 52. Hierdurch wird eine Drehung der schwimmenden Dichtungshülse 42 verhindert. Schließlich weL st die schwimmende Dichtungshülse 42 am vorderen und hinteren Ende ein Paar dem Ausgleich der Beanspruchung dienende Axialdichtungsflachen (erhabene Bereiche) 54 auf. Diese erhabenen Bereiche 54 dienen der Aufrechterhaltung der Axialposition und dem Ausgleich der Beanspruchungen der Dichtung 40, und zwar zusammen mit den ringförmigen vorderen und hinteren Enden des Spaltes 50.
Zwischen der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 42 und dem koaxialen Dichtungsgehäuse 48 ist ein äußerer Druckspalt 50 vorgesehen, welcher die etwa 15fache Größe des Spaltes 44 aufweist. Der Spalt 50 führt zu einer radialen Druckdämpfung der Bewegung der nicht rotierenden, schwimmenden Dichtungshülse 42. Dies wird erreicht durch eine Einspeisung von Spülflüssigkeit durch Spülflüssigkeitseinspeisungsbohrungen 56 im Dichtungsgehäuse 48. Von diesen Bohrungen 56 aus füllt die Spülflüssigkeit den Spalt 50. Sobald dieser gefüllt ist, strömt die Spülflüssigkeit durch SpülflüssigkeitsUberführungsbohrungen 46 in Druckerneue-
030039/0845
rungstaschen 45 und schließlich in den Spalt 44, wodurch die Dichtung unter Druck gesetzt wird. Schließlich liegt das hintere Ende des Dichtungsgehäuses 40 an einem ringförmigen Haltebauteil 58 an. Es ist hier durch eine Klemmmutter 60 gehalten. Der Haltering 58 ist derart konstruiert, daß er bei den einzelnen Beanspruchungssituationen eine minimale Deformation zeigt.
Es ist somit offensichtlich, daß erfindungsgemäß äußerst wirksam Dichtungen geschaffen werden, und zwar primäre hydrostatische Hochdruckdichtungen sowie hydrostatische Ho chdruckzwi s chens tufendi chtungen.
Vastehend wurde lediglich das Grundpinzip der Erfindung anhand zweier Beispiele erläutert. Es sind zahllose Abwandlungen denkbar.
03 0039/0845

Claims (18)

Patentansprüche
1.) Hydrostatische Dichtung für hohe Druckdifferenzen, gekennzeichnet durch
eine ringförmige Halteplatte (22,60) mit vorderen und hinteren Enden für die Befestigung der Dichtung (10,40);
ein ringförmiges Dichtungsgehäuse (20,48), welches axial und lösbar am vorderen Ende der Halteplatte (22,60) befestigt ist;
eine schwimmende Dichtungshülse (18,42), welche koaxial zur Innenwandung des Dichtungsgehäuses (20,48) in dessen Inneren angeordnet ist;
einen Außendruckspalt (25,50) zwischen dem Dichtungsgehäuse (20,48) und der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) zur Herbeiführung eines Druckausgleichs rund um die schwimmende Dichtungshülse (18,42);
eine Drehwelle (12) bzw. eine mit der Drehwelle (12) verbundene, ringförmige Dichtungshülse (14), welche koaxial zu und auf der Innenseite der Innenfläche der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) angeordnet ist; sowie
einen Spülmediumspalt (17,44) zwischen der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) und der Drehwelle (12) bzw. der ringförmigen Dichtungshülse (14); und
eine Einrichtung zur Druckbeaufschlagung der Dichtung.
2. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsgehäuse (20,48) Einrichtungen (32,56) zur Einführung eines Spülmediums in das Dichtungsgehäuse (20,48) umfaßt; sowie Einrichtungen (27, 51) zur Verhinderung einer Drehung der schwimmenden Dichtungshülse (18,42); und eine am hinteren Ende angeordnete, ringförmige Druckerneuerungstasche (19), welche an der hinteren Innenwandung des Dichtungsgehäuses (20,48) ausgebildet ist.
030039/0845
3· Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (32,56) zur Einspeisung eines Spülmediums mindestens eine Einspeisungsbohrung für das Spülmedium umfassen, welches sich radial durch das Dichtungsgehäuse (20,48) erstreckt.
4. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Einspeisungsbohrungen (32,56) für die Spülflüssigkeit.
5. Hydrostatische Dichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Verhinderung der Drehbewegung des schwimmenden Dichtungsrings (18,42) mindestens einen Vorsprung, Ansatz oder erhabenen Bereich (27), welcher die Drehbewegung verhindert, umfaßt.
6. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von die Drehbewegung verhindernden Vorsprüngen, Ansätzen oder erhabenen Bereichen (27).
7· Hydrostatische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der schwimmende Dichtungsring (18,42) eine Einrichtung (30,46) zur Überführung eines Spülmediums zur Innenperipherie des schwimmenden Dichtungsrings (18,42) umfaßt; sowie eine Einrichtung (27,51) zur Verhinderung einer Drehbewegung der schwimmenden Dichtungshülse (18,42); sowie mindestens eine Innendruckerneuerungstasehe ( 26 ), die in Umfangsrichtung längs der Innenwand der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) angeordnet ist; und ein Paar vorderer und hinterer, axialer Dichtungsausgleichsflächen (24,54), welche sich an den vorderen und hinteren Stirnflächen der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) in Umfangsrichtung erstrecken.
030033/0845
8. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß cu.» Einrichtung (30,46) zur Überführung eines Spülmediums in das Innere des schwimmenden Dichtungsringes (18,42) mindestens eine Spülmedium-Überführungsbohrung umfaßt.
9. Hydrostatische Dichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Spülmedium-Überführungsbohrungen (30,46).
10. Hydrostatische Dichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung der Drehbewegung der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von die Drehbewegung verhindernden Ansätzen, Vorsprüngen oder erhabenen Bereichen auf der inneren Umfangsflache des Dichtungsgehäuses (20,48) umfaßt, deren jedem ein die Drehbewegung verhindernder Vorsprung, Ansatz oder erhabener Bereich (27) an der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) zugeordnet ist.
11. Hydrostatische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Druckerneuerungstaschen (26,45).
12. Hydrostatische Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Drehwellenhülse (14) zwischen der Dichtungshülse (16) und der Drehwelle (12) derart, daß die Drehwellenhülse (14) einstückig mit der Drehwelle (12) verbunden ist.
13. Hydrostatische Dichtung für hohe Druckdifferenzen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch
030039/0845
eine ringförmige Halteplatte (22,60) mit vorderen und hinteren Enden zur Befestigung der Dichtung;
ein ringförmiges Dichtungsgehäuse (20,48), welches axial und lösbar am vorderen Ende der Halteplatte (22,60) befestigt ist und folgende Bauteile umfaßt: eine Vielzahl von Bohrungen (30,56) zur Einspeisung einer Spülflüssigkeit, welche sich radial durch das Dichtungsgehäuse (20,48) erstrecken und der Einführung der Spülflüssigkeit in die Dichtung dienen; eine Vielzahl von die Rotation verhindernden, in Umfangsrichtung entlang der Innenwandung des Dichtungsgehäuses (20,48) angeordneten Vorsprüngen, Ansätzen oder erhabenen Bereichen; und eine ringförmige, hintere Druckerneuerungstasche (19) an der hinteren Endwandung des Dichtungsgehäuses (20,48);
eine schwimmende Dichtungshülse (18,42), welche koaxial entlang der Innenwandung des Dichtungsgehäuses (20,48) angeordnet ist und folgendes umfaßt: eine Vielzahl von Spülflüssigkeitsüberführungsbohrungen (30,46), welche sich radial durch die schwimmende Dichtungshülse (18,42) erstrecken; eine Vielzahl von die Drehung verhindernden Vorsprüngen, Ansätzen oder erhabenen Bereichen (27), welche entlang der äußeren Umfangsflache der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) verteilt angeordnet sind und sich zwischen die zugeordneten Vorsprünge, Ansätze oder erhabenen Bereiche des Gehäuses (20,48) .einfügen; eine Vielzahl von inneren Druckemeuerungstaschen (26,45), welche in Umfangsrichtung entlang der Innenwandung der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) verteilt angeordnet sind; und je eine am vorderen und hinteren axialen Dichtungsende angeordnet, die Dichtungsbeanspruchung ausgleichende, erhabene Flächen (24,54), welche sich in Umfangsrichtung an den Stirnflächen der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) erstrecken;
einen äußeren Druckspalt (25,50) zwischen dem Dichtungsgehäuse (20,48) und dem schwimmenden Dichtungs-
030039/0845
S-yr- 30104Q6
ring (18,42) zur Druckverteilung über den schwimmenden Dichtungsring (18,42);
eine Drehwelle (12) und gegebenenfalls eine Dichtungshülse (16), welche koaxial zwischen der Innenfläche der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) angeordnet ist und auf der Drehwelle (12) festliegt, sowie gegebenenfalls durch eine Drehwellenhülse (14) zwischen der Dichtungshülse (16) und der Drehwelle (12); sowie
einen Spülmediumspalt (17,44) zwischen der schwimmenden Dichtungshülse (18,42) und der Drehwelle (12) bzw. der Dichtungshülse (16).
14. Zwischenstufendichtung für hohe Durckdifferenzen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13» gekennzeichnet durch ein ringförmiges Dichtungsgehäuse (48) für eine Dichtung (40), welches
mindestens eine sich radial durch das Gehäuse (48) erstreckende Bohrung (56) für die Einspeisung von Spülflüssigkeit in die Dichtung umfaßt, sowie
mindestens einen eine Relativdrehbewegung verhindernden Stift (51) an der inneren Umfangsflache des Gehäuses (48);
sowie ferner durch eine schwimmende Dichtungshülse (42), welche koaxial zur Innenwandung des Dichtungsgehäuses (48) angeordnet ist und
mindestens eine sich radial durch die schwimmende Dichtungshülse (42) erstreckende Bohrung (46) für die Spülmediumüberführung umfaßt, sowie
mindestens eine die Relativdrehbewegung der schwimmenden Dichtungshülse (42) verhindernde und mit dem mindestens einen Stift (51) zusammenwirkende Ausnehmung
030039/0845
an der äußeren Umfangsfläche der schwimmenden Dichtungshülse (42), sowie
mindestens eine Druckerneuerungstasche (45) an der inneren Umfangsfläche der schwimmenden Dichtungshülse (42), und
Je eine erhabene, am vorderen und hinteren, axialen Dichtungsende angeordnete, der Druckverteilung dienende Fläche (54), welche sich in Umfangsrichtung an der vorderen und hinteren Stirnfläche der schwimmenden Dichtungshülse (42) erstreckt,
sowie durch einen äußeren Druckspalt (50) zwischen dem Dichtungsgehäuse (48) und der schwimmungen Dichtungshülse (42) zur Verteilung und zum Ausgleich des Druckes über die schwimmende Dichtungshülse (42); sowie durch einen Spülflüssigkeitsspalt (44) zwischen der schwimmenden Dichtungshülse (42) und einer Pumpenwelle (12); und einen Haltering (60), welcher mit dem hinteren Ende des Dichtungshäuses (48) verbunden ist und die Dichtung (40) abschließt.
15. Zwischenstufendichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Spülflüssigkeits-Einspeisungsbohrungen (56).
16. Zwischenstufendichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von die Relativdrehung verhindernden Stiften (51).
17. Zwischenstufendichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Spülflüssigkeits-Überführungsbohrungen (46).
18. Zwischenstufendichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Druckerneuerungstaschen (44).
030039/0845
DE3010406A 1979-03-19 1980-03-18 Hydrostatische dichtung fuer zentrifugalpumpen Withdrawn DE3010406A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/021,739 US4199152A (en) 1979-03-19 1979-03-19 Hydrostatic seal for centrifugal pumps

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3010406A1 true DE3010406A1 (de) 1980-09-25

Family

ID=21805866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3010406A Withdrawn DE3010406A1 (de) 1979-03-19 1980-03-18 Hydrostatische dichtung fuer zentrifugalpumpen

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4199152A (de)
JP (1) JPS55126163A (de)
AU (1) AU542043B2 (de)
CA (1) CA1141405A (de)
CH (1) CH643336A5 (de)
DE (1) DE3010406A1 (de)
FR (1) FR2452039A1 (de)
GB (1) GB2044369B (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211809A1 (de) * 1992-04-08 1993-10-14 Klein Schanzlin & Becker Ag Schwimmringdichtung
DE4313455A1 (de) * 1993-04-24 1994-10-27 Klein Schanzlin & Becker Ag Radialer Spalt, beispielsweise einer Strömungsmaschine

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2503823A2 (fr) * 1981-04-08 1982-10-15 Legoy Auguste Dispositif d'etancheite pour machine rotative a fluide hydraulique
JPS588295A (ja) * 1981-07-03 1983-01-18 Hitachi Ltd 両吸込うず巻ポンプ
GB2131895B (en) * 1982-12-14 1986-04-23 Rolls Royce Improvements in or relating to seals
DE3329034A1 (de) * 1983-08-11 1985-02-28 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 4200 Oberhausen Fluessigkeitsgesperrte wellendichtung mit reduzierter gleitringtemperatur
US4787831A (en) * 1983-09-20 1988-11-29 Air Products And Chemicals, Inc. Dual seal system for roots blower
US4743162A (en) * 1986-03-04 1988-05-10 General Electric Company Fluid transfer seal for transferring fluid across a rotating boundary
US4916892A (en) * 1988-05-06 1990-04-17 General Electric Company High pressure seal
US5059226A (en) * 1989-10-27 1991-10-22 Sundstrand Corporation Centrifugal two-phase flow distributor
US5174584A (en) * 1991-07-15 1992-12-29 General Electric Company Fluid bearing face seal for gas turbine engines
DE4302492A1 (de) * 1993-01-29 1994-08-04 Klein Schanzlin & Becker Ag Spaltringdichtung
US5368313A (en) * 1993-03-03 1994-11-29 A-C Compressor Corporation Bushing for trapped bushing seal
US5403019A (en) * 1993-05-03 1995-04-04 Dresser-Rand Company Balanced floating labyrinth seal
US5725221A (en) * 1994-12-27 1998-03-10 Ford Global Technologies, Inc. Two piece seal
DE10217181B4 (de) * 2002-04-18 2004-03-04 Zimmer Ag Vorrichtung zur Begrenzung von Leckströmen an gelagerten Wellendurchführungen
US7201379B2 (en) * 2002-11-04 2007-04-10 Dresser-Rand Company Seal assembly, cartridge, and method
US7249768B2 (en) * 2004-05-07 2007-07-31 United Technologies Corporation Shaft seal assembly and method
US20070009367A1 (en) * 2005-04-21 2007-01-11 Kmt Waterjet Systems, Inc. Close fit cylinder and plunger
US20070248452A1 (en) * 2006-04-25 2007-10-25 Brisson Bruce W Retractable compliant abradable sealing system and method for rotary machines
US7770895B2 (en) * 2007-05-01 2010-08-10 Eaton Corporation Segmented seal portion and assembly
SG10201506690WA (en) 2012-01-03 2015-09-29 New Way Machine Components Inc Air bearing for use as seal
US10598222B2 (en) 2012-01-03 2020-03-24 New Way Machine Components, Inc. Air bearing for use as seal
FR3032252B1 (fr) * 2015-01-30 2018-05-25 Vianney Rabhi Dispositif d'etancheite a coussin de fluide
ITUA20162737A1 (it) * 2016-04-20 2017-10-20 Ge Avio Srl Unita' di trasferimento d'olio per trasferire olio tra una parte statica ed una parte rotante

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3081095A (en) * 1959-06-02 1963-03-12 Thompson Ramo Wooldridge Inc Liquid fluorine seal
DE1216633B (de) * 1964-02-29 1966-05-12 Kocks Gmbh Friedrich Dicht- und Spannkopf fuer Vorrichtungen zum Abdruecken von Hohlkoerpern, insbesondere Rohren
FR1470121A (fr) * 1965-02-27 1967-02-17 Gutehoffnungshuette Sterkrade Joint hydraulique pour turbomachines
US3410565A (en) * 1966-07-27 1968-11-12 Worthington Corp Centrifugal and face contact seal
US3580587A (en) * 1967-07-22 1971-05-25 Klein Schanzlin & Becker Ag Contact-free hydrostatic seal
US3606350A (en) * 1969-07-02 1971-09-20 Sundstrand Corp Hydrostatic shaft seal
US3602613A (en) * 1969-09-25 1971-08-31 Duriron Co High pressure pump
US3650582A (en) * 1970-04-15 1972-03-21 Gen Motors Corp Hydro-static bearing air seal
US3806135A (en) * 1972-10-04 1974-04-23 Borg Warner Cooling seal
FR2341795A1 (fr) * 1976-02-17 1977-09-16 Forsheda Gummifabrik Ab Agencement de joint etanche pour un arbre

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4211809A1 (de) * 1992-04-08 1993-10-14 Klein Schanzlin & Becker Ag Schwimmringdichtung
DE4313455A1 (de) * 1993-04-24 1994-10-27 Klein Schanzlin & Becker Ag Radialer Spalt, beispielsweise einer Strömungsmaschine
US5540546A (en) * 1993-04-24 1996-07-30 Ksb Aktiengesellschaft Radial slot in a turbo-machine

Also Published As

Publication number Publication date
AU5406579A (en) 1980-09-25
JPS55126163A (en) 1980-09-29
GB2044369B (en) 1983-04-20
FR2452039A1 (fr) 1980-10-17
CA1141405A (en) 1983-02-15
CH643336A5 (de) 1984-05-30
US4199152A (en) 1980-04-22
AU542043B2 (en) 1985-02-07
GB2044369A (en) 1980-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3010406A1 (de) Hydrostatische dichtung fuer zentrifugalpumpen
DE3806931C2 (de) Drehdurchführung zur Übertragung von unter Druck stehenden Medien von einem stehenden in ein rotierendes Maschinenteil
DE69025168T2 (de) Gleitringdichtung
DE69101136T2 (de) Dichtungsvorrichtung für Rollenbohrmeissel mit einem druckausgeglichenen Schmierungssystem.
EP0062098B1 (de) Wasserturbine
DE3413725C2 (de) Anordnung zur Begrenzung von Schublasten bei Dampfturbinenwellen
DE2845920B1 (de) Dichtung fuer hin- und hergehende Maschinenelemente
DE3718411C2 (de)
EP0955466B1 (de) Spaltringdichtung
EP0297381B1 (de) Dichtungsanordnung für eine Welle
DE2825616C2 (de) Lager- und Dichtungsanordnung an den Wellen einer Zahnradpumpe
DE3234149A1 (de) Abdichtsystem auf wellen fuer stark schleissende, gasfoermige, komprimierte medien
DE60300051T2 (de) Wellendichtung
DE3233760A1 (de) Dichtungsanordnung
EP0064598B1 (de) Lagersegment für ein hydrodynamisches Gleitlager
CH680526A5 (de)
DE2615530B2 (de) Hochdruckplungerpumpe
EP0942172B1 (de) Mehrwellenvakuumpumpe
DE3420890C2 (de)
DE2600505B2 (de) Hydrostatische Wellenabdichtung
DE1775324C3 (de) Gleitringdichtung
DE2921735A1 (de) Vorrichtung zum dichten einer betonpumpe
EP1577555A1 (de) Pumpvorrichtung für ein Fluid
DE2428932B2 (de) Flüssigkeitspumpe
DE2113250A1 (de) Axiallagerung,insbesondere fuer Mehrschneckenpressen

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee