DE3039678A1 - Gasdichtungsbuchse - Google Patents

Gasdichtungsbuchse

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DE3039678A1 DE19803039678 DE3039678A DE3039678A1 DE 3039678 A1 DE3039678 A1 DE 3039678A1 DE 19803039678 DE19803039678 DE 19803039678 DE 3039678 A DE3039678 A DE 3039678A DE 3039678 A1 DE3039678 A1 DE 3039678A1
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Description

Patentanwälte Dipl. Ing. Hane-Jiirgea Möller Br. rar. nat. Τΐΐοτηί.3 Bereadft Dr.-Ing. Hans Leyk
Uotto-Grohn-StroeeM
Transamerica DeLaval Ine, Princeton, N.J. (U.S.A.)
Gasdichtungsbuchse
HJM/Na file 9229
130021/0742
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckdichtungseinrichtung und betrifft spezielle Dichtungen mit niedrigen Druckunterschieden zwischen einer Gas- und einer Bufferöl-Einrichtung für rotierende Maschinenteile, wie Zentrifugal-Kompressoren.
Bei den meisten Kompressoranwendungen ist es unerwünscht und oftmals unsicher, wenn Druckgas aus dem Kompressor in die Umgebung leckt. Um dies zu verhindern wird Bufferöl mit einem höheren Druck als das Gas in die Nähe der Gasdichtung geleitet. Ein geringer Anteil des Öls kann über die Gasdichtung in einen Ringraum an der Innenseite des Kompressors in Nachbarschaft der Dichtung auslecken. Von diesem Ringraxim wird das Öl in einem Zylinder gesammelt und in regelmäßigen Abständen abgeführt. Der größere Teil des Bufferöls überschreitet jedoch die luftseitigen Dichtungen mit einem Druckabfall von einem Niveau, das bei manchen Anwendungen mehrere 100 kg/cm haben kann, bis auf etwa Atmo sphärendruck.
Der Ölaustritt über die gasseitige Dichtung sollte so niedrig wie möglich sein, aber immer noch ein ausreichendes Ausmaß aufweisen, um die Schmierung des Gasdichtungsrings zu ermöglichen und einen Wärmestau und evtl. Fressen des Dichtungsringes zu verhindern. Buchsendichtungen der wie oben benutzten Gattung weisen zwei bedeutende Nachteile aufj
1. macht der für die Dichtungsringe erforderliche kleine Abstand bzw. Zwischenraum den Ölfluß von der Ölseite zur Gasseite insbesondere bei einer niedrigen Druckdifferenz bemerkenswert. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Dichtungsring exzentrisch auf der Welle sitzt. Im Bereich des geringsten Abstandes des exzentrisch aufsitzenden Ringes kann daher tatsächlich gar kein Ölfilm vorhanden sein. Außerdem können Temperaturänderungen zwischen dem Dichtungsring und
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der ¥elle bei einer schnellen Betriebsstillsetzung beispielsweise zum schnelleren Abkühlen des Dichtungsringes als der Welle führen, so daß sich dieser zusammenzieht bis zu einem Ausmaß^bei dem Festfressen stattfindet.
2. i/enn größere Abstände benutzt v/erden, um die oben erwähnten Nachteile zu mildern, nimmt der Betrag des Öls zu, das über die Dichtung in den Eompressoren-Sainmelrauffl leckt. Öllecks sind eine kubische Funktion des Abstandes und eine lineare Funktion der Axiallänge des Dichtungsrings.
Gemäß der Erfindung weist eine Dichtungseinrichtung für Rotationsmaschinen einen Dichtungsring auf, bei dem das Dichtungsöl zuerst durch die gasseitige Dichtung hindurchtritt, die sowohl das Kühlen des Rings als auch die Schmierung der zur Lagerung dienenden Teile bzw. der Lagerkissen führt, di-s integrale Bestandteile des Dichtungsringes sind. Die Stütz- bzw. Lagerkissen zentrieren den Dichtungsring so, daß sr für den betreffenden Abstand in einer Stellung mit minimalem Ölleck arbeitet. Der Ölfluß bleibt daher unabhängig vom Druckunterschied am gasseitigen Dichtungsring, da der Ölfluß nur vom Druckabfall über die luftseitigen Dichtungen abhängt.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Druckdichtungseinrichtung für Rotationsmaschinen bzw. sich drehende Maschinenteile zu schaffen.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer verbesserten Druckdichtungse.inrichtung, die Bufferöl verwendet.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Druckdichtungseinrichtung, die in der Lage ist, bei hohem Druck und großer V/ellenumfangsgeschwindigkeit wirksam zu sein.
Sine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer
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verbesserten Druckdichtungseinrichtung mit minimalem Ölleck zur Druckseite.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Druckdichtungseinrichtung, die die Möglichkeit bietet, unter einem kleinen öldifferenzdruck zu arbeiten.
Weitere Aufgaben und Ausbildungen der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Zum noch besseren Verständnis der Erfindung wird, in der folgenden detaillierten Beschreibung auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Teilschnitt einer verbesserten Druckdichtungseinrichtung, die gemäß einer besonderen Ausbildungsform der Erfindung ausgebildet ist, und
Fig. 2 eine Teilansicht längs der Linie II von Fig. 1.
Die Zeichnung veranschaulicht eine Druckdichtungseinrichtung 10 mit einer erfindungsgemäßen Ausbildung. Die Dichtungseinheit 10 wird zum Abdichten einer rotierenden Welle 12 gegen den Durchtritt von Hochdruckgas von der Gasseite 14 einer Rotationsmaschine, wie eines Zentrifugalkompressors, zur (atmosphärischen) Luftseite 16 verwendet. Im Betrieb kann die Gasseite 14 Drucke im Be-
2
reich von mehreren 100 kg/cm aufweisen. Öl wird mit einer Druckdifferenz von etwa 0,7 - 1,0 kg/cm oberhalb des Druckes der Gasseite 14 gehalten und tritt durch einen Einlaß 18 ein und wird durch Leitungen 20, 22, 24 zu einem ringförmigen Raum 26 geleitet. Das Öl kann mit Hilfe eines erhöht angeordneten Behälters oder entsprechender Einrichtungen auf dem Differenzdruck bzw. der Druckdifferenz gehalten werden.
Innerhalb des ringförmigen Raumes 26 befindet sich ein Dichtungsring 28, der mit einem stationären Gehäuse 30 durch Äntirotationsstifte 32 gekuppelt ist, die frei in Öffnungen 33 im Dichtungsring 28 eingreifen, um die axiale Positionierung und Zentrierung
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- r - r
des Dichtungsrings 28 herbeizuführen wie dies noch beschrieben wird. Der Dichtungsring 28 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 34 um dessen Peripherie, die zu dem Ringraum 36 führen, der die Welle 12 umgibt. Das Öl fließt vom ringförmigen Raum 26 durch die Durchtrittsöffnungen J>U und dann in den Ringraum 36 deshalb, weil das Öl unter einem Druck gehalten ist, der höher ist als an der Gasseite 14 und der Luftseite 16, so daß es dazu neigt, von dem Ringraum 36 in beide Axialrichtungen A und .B zu fließen.
Der größte ölanteil wird jedoch durch einen Damm bzw. eine Sperre 38 am Dichtungsring 28 von der Bewegung in Richtung A abgehalten; der Abstand der Sperre ist der Art, daß nur ein kleiner Ölanteil dort hindurchtreten kann. Der Dichtungsring 28 weist außerdem eine Reihe von wendel- bzw. schraubförmigen windback-Nuten 40 auf, die dazu neigen, das durch die Sperre 38 hindurchtretende Öl gegen dessen natürliche Fließrichtung in Richtung A zu lenken und dadurch zu verhindern, daß ein übermäßiger Ölverlust während des Betriebs zur Gasseite 14 auftritt. Das in Richtung B zur Luftseite 16 strömende Öl tritt durch eine Reihe von Axialnuten 42 hindurch, die im Abstand voneinander um die Peripherie des Dichtungsrings 28 angeordnet sind und dafür sorgen, daß ein ölvorrat zur Schmierung einer Anzahl von Lagerstellen bzw. Lagerkissen 44 zur Verfügung steht, die zwischen jeder Axialnut 42 angeordnet sind. Die Lagerkissen 44 dienen zum Zentrieren des Ringes 28; wodurch ein Minimalabstand zwischen diesem und der Welle 12 hergestellt und ein minimaler Ölverlust dahindurch erreicht werden kann.
Zwischen dem stationären Gehäuse 30 und der Peripherie des Dichtungsrings 28 ist ein ringförmiger freier Raum 46 eingerichtet, um zu gewährleisten, daß Öl um den Dichtungsring 28 herum-gelangt und ein hydraulisches Dämpfungsmittel gegen auftretende Vibrationen im Ring 28 wegen der Anwesenheit des Öles herstellt. Ein Damm bzw. eine Sperre 48 mit einem Abstand von nur einigen wenigen Hundertstel Millimetern zwischen der Sperre und dem
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stationären Gehäuseorgan 30 dient dasup daß der größere Teil des ölflusses durch den Dichtungsring 28 erfolgt,, um dort di© Kühlung und Schmierung eu bewirken. Ein© gewellt® . Feder ; 50 ist zwischen einem Yorspr-ung 51 des Dichtungsrings 28 und einem Vorsprung 55 des stationären Gehäuses 30 eingesetst oder es sind andere geeignete Yorspanneleaiente verwendet& um den Dichtungsring 28 gegen eine Dichtungsfläche 52 an einem ausladenden bzw. vorstehenden stationären Organ 53 zu drücken;, um hierdurch den Dichtungsring 28 in seiner geeigneten Axialstellung zu halten. Nachdem das Öl durch den Dichtungsring 28 hindurchgetreten ist, tritt es in einen ringförmigen äußeren Spalt 54 um die Welle 12 ein und dann durch die luftseitigen Dichtungen hindurch, um durch bekannte Olsammeleinrichtungen gesammelt zu werden.
Die Erfindung ist dadurch unvergleichlich und wirkt insofern einheitlich mit ihren Merkmalen zusammen, als der Ölfluß durch das Dichtungssystem 10 vier besondere Funktionen erfüllt:
1. Kühlen des Dichtungsrings 28,
2. Schmierung der Lagerkissen,
3. Abdichtung der Gasatmosphäre und
4. Dämpfung von im Dichtungsring auftretenden Vibrationen.
Obwohl die Erfindung hier anhand einer bevorzugten Ausbildung erläutert wurde, ist diese nicht hierauf beschränkt, sondern sind zahlreiche Modifikationen und Abänderungen hiervon möglich. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die verbesserte Druckdichtungseinrichtung für insbesondere Rotationsmaschinen nach der Erfindung davon ausgeht, daß Bufferöl durch einen Dichtungsring hindurchfließt, der die rotierende Welle der Maschine bzw. des Maschinenteils umgibt. Der Dichtungsring weist eine Anzahl von öffnungen rings um dessen Peripherie auf, damit Öl durch den Ring zu einer Anzahl von Lager- bzw. Laufflächen hindurchtreten kann. Das öl dient zum Kühlen, Schmieren, Abdichten und Dämpfen des Dichtungsringes. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Ölverlust zur druckbelüfteten Umgebung auf ein Minimum vermindert.
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Claims (8)

Patent a nsor ti ehe
1. Druckdichtungseinrichtung ra.it einer externen Ölversorgung *""" zur Abdichtung einer drehbaren Welle, dadurch gekennzeichnet,
da3 ein ortsfester Ring (28) die Welle (12) umgibt, daß mindestens ein Stütz- bzw. Lagerkissen (44) von dem Ring (28) in der Nähe und in Anlage an der ivelle (12) gehalten ist und dai3 sich Durchgangsöffnungen (34) im Ring (28) befinden, um die externe Ölversorgung mit dem Lagerkissen (44) zur Kühlung und Schmierung des Ringes (28; verbinden.
2. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (28) einen die V/elle (12) umgebenden Ringraum (3β) aufweist und daß die Durchgangsöffnungen (34) zur Verbindung mit der Ölversorgung zu dem Ringraurn (36) führen.
3. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (28) mehrere axiale Aussparungen (42) bzw. Nuten aufweist, die eine Anzahl der Lagerkissen (4^) bzw. Abstützteile begrenzen.
4. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (23) wendeiförmige Nuten bzw. Aussparungen (40) aufweist, die sich über dessen Innenoberfläche in Nachbarschaft der ii/elle (12) mit dem Zweck hinziehen, Öl in einer vorbestimmten Richtung zu lenken.
5. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Axialnuten (42) Lagerkissen (44) an einer Seite des
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Ringraumes (36) und die schraubenförmigen bzw. wendeiförmigen Nuten (Ao) Lagerkissen (38) an der anderen Seite des Ringraumes (36) begrenzen.
6. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (28) von einem stationären Gehäuse (30) umgeben wird, das rings um den Ring (28) eine ringförmige Öffnung bzw. einen ringförmigen Raum (26) bildet,und daß das Öl zu diesem ringförmigen Raum (26) rings um den Ring (28) mit dem Zweck geleitet ist, daß der Ring (28) gegen auftretende Vibrationen gedämpft wird.
7. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das den Ring (28) umgebende stationäre Gehäuse (30) einen vorstehenden Teil aufweist, an den der Ring (28) mit dem Zweck anstößt, Axialbewegungen des Ringes (28) längs der Welle (12) zu verhindern.
8. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß Feder- bzw. Vorspannelemente (50) den Ring (28) gegen den vorstehenden Teil bzw. Ansatz (53) des Gehäuses (30) drücken.
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