DE3039678C2

DE3039678C2 -

Info

Publication number: DE3039678C2
Application number: DE3039678A
Authority: DE
Inventors: Haaken O. Ardley Pa. Us Peterson
Original assignee: Transamerica DeLaval Inc
Current assignee: IMO Industries Inc
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1987-12-10
Also published as: CA1138914A; JPS63180773U; IT8009567A0; JPS5666563A; MX154500A; IT1154875B; GB2061416B; FR2468045B1; GB2061416A; US4305592A; NL8005744A; JPH0239088Y2; DE3039678A1; FR2468045A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckdichtungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Eine derartige Druckdichtungseinrichtung ist bereits bekannt (US-PS 37 56 673). Dabei umgibt ein einteiliger Dichtungsring die Welle und ist Dichtungsmedium über eine Dichtungsmediumzufuhr zu einem Ringraum zwischen dem Dichtungsring und der Welle zuführbar. Das Dichtungsmedium gelangt einerseits über einen Spalt zur Hochdruckseite und andererseits über die Dichtungs mediumzufuhr in den Ringraum. Dabei geht ein nicht unerheblicher Teil des Dichtungsmediums verloren. Im Ringraum sind Stützelemente zur radialen Abstützung der Welle versehen, die beim Umlaufen mehrere keilförmige Stützflächen bilden. Zum Zentrieren dienen ringförmige Federpakete rings um den Dichtungsring. Die Dichtungs wirkung dieser vorbekannten Druckdichtungseinrichtung läßt jedoch noch zu wünschen übrig, obwohl sogar ein recht großer Dichtungsmediumverlust nach der Hochdruckseite hin auftritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckdichtungs einrichtung dieser Gattung dahingehend zu verbessern, daß trotz einfachen Aufbaus eine bessere Abdichtung ohne unerwünschten Dichtungsmediumverbrauch möglich ist.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.

Obwohl bei der Erfindung nur ein einteiliger Dichtungsring erforderlich ist, bleiben die Dichtungsflächen und das vom abgeführten Dichtungsmedium geschmierte Lagerkissen zentriert, wozu in einfacherer Weise als durch die Federpakete der vorbe kannten Gattung das Dichtungsmedium selbst als hydraulisches Dichtungsmittel verwendbar ist. Darüber hinaus kann dafür gesorgt werden, daß die in den Rückführnuten entstehende Wärme durch die Kühlkanäle abführbar ist, so daß thermische Ausdehnungen dieses die Dichtungsfläche bildenden Teils des Dichtungsrings in Grenzen bleiben und die dichtende Aufgabe nicht beeinträchtigen.

Es versteht sich, daß ein gewisser Ölaustritt hochdruckseitig möglich ist, doch bleibt der Druckmediumverlust bei der Erfindung in Grenzen. Als Dichtungsmedium wird insbesondere Bufferöl ver wendet.

Die Erfindung ist vor allem bei Maschinen gut geeignet, bei denen hoher Druck und eine große Wellenumfangsgeschwindigkeit wirksam sind.

Weitere Aufgaben und Ausbildungen der Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Zum noch bes seren Verständnis der Erfindung wird in der folgenden detaillier ten Beschreibung auf die Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt einer verbesserten Druckdichtungs einrichtung, die gemäß einer besonderen Ausbildungs form 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 Durch tritt von Gas von der Hochdruckseite 14 einer Rotationsmaschine, wie eines Zentrifugalkompressors, zur (atmosphärischen) Luftsei te bzw. Niederdruckseite 16 verwendet. Im Betrieb kann die Hochdruckseite 14 Drucke im Be reich von mehreren 100 kg/cm² aufweisen. Öl wird mit einer Druck differenz von etwa 0,7-1,0 kg/cm² oberhalb des Druckes der Hochdruck seite 14 gehalten und tritt durch einen Einlaß 18 ein und wird durch Leitungen 20, 22, 24 zu einem ringförmigen Raum 26 gelei tet. 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 Dichtungs ring 28, der mit einem stationären Gehäuse 30 durch Antirotations stifte 32 gekuppelt ist, die frei in Öffnungen 33 im Dichtungs ring 28 eingreifen, um die axiale Positionierung und Zentrierung des Dichtungsrings 28 herbeizuführen wie dies noch beschrieben wird. Der Dichtungsring 28 hat eine Mehrzahl von Öffnungen bzw. Kühlkanälen 34 um dessen Peripherie, die zu dem Ringraum 36 führen, der die Welle 12 umgibt. Das Öl fließt vom ringförmigen Raum 26 durch die Kühlkanäle 34 und dann in den Ringraum 36 des halb, weil das Öl unter einem Druck gehalten ist, der höher ist als an der Hochdruckseite 14 und der Niederdruckseite 16, so daß es dazu neigt, von dem Ringraum 36 in beide Axialrichtungen A und B zu fließen.

Der größte Ölanteil wird jedoch durch eine Engstelle 38 am Dichtungsring 28 von der Bewegung in Richtung A abgehalten; der Abstand der Sperre bzw. Engstelle 38 ist der Art, daß nur ein kleiner Ölanteil dort hindurchtreten kann. Der Dichtungsring 28 weist außerdem eine Reihe von wendelförmigen Rückführ-Nuten 40 auf, die dazu neigen, das durch die Engstelle 38 hindurchtretende Öl gegen dessen natürliche Fließrichtung in Richtung A zu lenken und dadurch zu verhindern, daß ein übermäßiger Ölverlust während des Betriebs zur Hochdruckseite 14 auf tritt. Das in Richtung B zur Niederdruckseite 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 Minimalab stand zwischen diesem und der Welle 12 hergestellt und ein mi nimaler Ölverlust dahindurch erreicht werden kann.

Zwischen dem stationären Gehäuse 30 und der Peripherie des Dich tungsrings 28 ist ein ringförmiger freier Raum 46 eingerichtet, um zu gewährleisten, daß Öl um den Dichtungsring 28 herumge langt und ein hydraulisches Dämpfungsmittel gegen auftretende Vibrationen im Ring 28 wegen der Anwesenheit des Öles herstellt. Eine Sperre bzw. Engstelle 48 mit einem Abstand von nur einigen wenigen Hundertstel Millimetern zwischen derselben und dem stationären Gehäuseorgan 30 dient dazu, daß der größere Teil des Ölflusses durch den Dichtungsring 28 erfolgt, um dort die Kühlung und Schmierung zu bewirken. Eine gewellte Feder 50 ist zwischen einem Vorsprung 51 des Dichtungsrings 28 und einem Vorsprung 55 des stationären Gehäuses 30 eingesetzt oder es sind andere geeignete Vorspannelemente verwendet, um den Dich tungsring 28 gegen eine Dichtungsfläche 52 an einem ausladenden bzw. vorstehenden stationären Anschlag 53 zu drücken, um hierdurch den Dichtungsring 28 in seiner geeigneten Axialstellung zu hal ten. 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 Ölsammeleinrichtungen 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 44,
3. Abdichtung der Gasatmosphäre und
4. Dämpfung von im Dichtungsring 28 auftretenden Vibrationen.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die verbesserte Druckdichtungseinrichtung für insbesondere Rotationsmaschinen nach der Erfindung davon ausgeht, daß Bufferöl durch einen Dich tungsring hindurchfließt, der die rotierende Welle der Maschine bzw. des Maschinenteils umgibt. Der Dichtungsring weist eine An zahl von Öffnungen rings um dessen Peripherie auf, damit Öl durch den Ring zu einer Anzahl von Lager- bzw. Laufflächen hindurchtre ten 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.

Claims

1. Druckdichtungseinrichtung mit einem unter höherem Druck als dem abzudichtenden Druck stehenden Dichtungsmedium, wie Öl, zur Abdichtung einer drehbaren Welle, bei der ein einteiliger Dichtungsring die Welle umgibt und bei der Dichtungsmedium über eine Dichtungsmediumzufuhr zu einem zwischen dem Dichtungsring und der Welle gebildeten Ring raum leitbar ist, der in Axialrichtung einerseits nach der abzudichtenden Hochdruckseite von einer Dichtungsfläche und andererseits nach der Niederdruckseite von einem das Dichtungsmedium abführenden Zwischenraum zwischen Dichtungs ring und Welle benachbart ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mit wendelförmigen Rückführnuten (40) versehene Dichtungsfläche durch eine Mehrzahl von als Dichtungsmedium zufuhr dienenden Kühlkanälen (34) peripheral umgeben ist und daß der das Dichtungsmedium abführende Zwischenraum mindestens ein vom Dichtungsmedium geschmiertes Lagerkissen (44) für die Welle (12) aufweist.

2. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Dichtungsring (28) mindestens teilweise von einem ringförmigen Raum (46) umgeben ist, in den ein Teil des Dichtungsmediums als hydraulisches Dämpfungsmittel gegen auftretende Vibrationen geleitet ist.

3. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der durch den ringförmigen Raum (46) geleitete Teil des Dichtungsmediums durch eine Engstelle (48) zwischen dem Dichtungsring (28) und einem diesen mindestens teilweise umgebenden Gehäuse (55) begrenzt ist.

4. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (28) mehrere Axialnuten (42) aufweist, die jeweils ein Lagerkissen (44) begrenzen.

5. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Dichtungsring (28) umgebendes stationäres Ge häuse (30) einen vorstehenden Anschlag (53) aufweist, der eine Dichtungsfläche (52) für den dort axial anstoßenden Dichtungsring (28) bildet.

6. Druckdichtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß Vorspannelemente (50) den Dichtungsring (28) in Anschlag an der Dichtungsfläche (52) des Anschlags (53) halten.

7. Druckdichtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den wendelförmigen Rückführnuten (40) und dem Ringraum (36) eine Engstelle (38) für das Dichtungsmedium angeordnet ist.