DE3045475C2

DE3045475C2 - Gasgesperrte Wellendichtung mit Kompensationsring

Info

Publication number: DE3045475C2
Application number: DE3045475A
Authority: DE
Inventors: Manfred 4242 Rees Heinen; Joachim Dr. 4200 Oberhausen Kotzur
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1982-11-18
Also published as: IT8125367A0; FR2495263B1; JPS6357663B2; JPS57120766A; BR8107844A; US4376540A; DE3045475A1; IT1140091B; FR2495263A1; CH657684A5

Description

Die Erfindung betrifft eine gasgesperrte Wellendichtung für Verdichter und andere Arbeitsmaschinen, bei denen Verfahrensräume im Bereich des Wellendurchganges durchs Gehäuse zur Atmosphäre hermetisch abgeschlossen werden müssen und gleichzeitig nur kleine Sperrgasmengen in die Verfahrensräume gelangen dürfen. Derartige Wellendichtungen bestehen aus einem mit der Welle umlaufenden verformungssteifen Dichtring und einem oder zwei im Gehäuse angebrachten nichtumlaufenden Dichtringen, die über Membrane elastisch und gasdicht im Gehäuse angebracht sind und aufgrund einer axialen Vorspannung mit dem umlaufenden Dichtring radiale Dichtspalte bilden, wobei der nicht umlaufende Dichtring und die Membrane nus so unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Die Dichtspalte werden durch Sperrgaspolster gebildet und müssen den Betriebsbedingungen zufolge sehr klein sein.d. h. im μΓη-Bereich liegen.

Es ist einleuchtend, daß Wärmeverzug der Dichtringe bei solchen Dichtungen sehr schnell zum Anstreifen führen kann, so daß infolge der fehlenden Schmierfähigkeit des Sperrmittels Totalschaden verursacht werden kann. Diese Gefahr ist umso größer, je unterschiedlicher die Wärmedehnung der Werkstoffe der miteinander verbundenen Bauteile ist. So ist z. B. ein nicht umlaufender Dichtring aus Aluminium, der zur gasdichten unelastischen Verbindung mit dem Gehäuse mit einem Stahlfaltenbalg verbunden ist, bei Temperaturen über 8O⁰C nur noch bedingt einsatzfähig, weil er sich derart verzieht, daß er den mit der Welle umlaufenden Dichtring berührt, mit dem er den radialen Dichtspalt bildet.

Bei einer bekannten gasgesperrten Wellendichtung (US-PS 40 71 253) mit wenigstens einem feststehenden Dichtring und einem axial benachbart zu diesem angeordneten, mit der Welle umlaufenden rotierenden Dichtring, sowie Federmitteln, die den feststehenden Dichtring auf den umlaufenden Dichtring drücken und mit Zuführkanälen, die ein Sperrgas in den Bereich der Dichtspalte zwischen den Dichtringen bzw. Dichtringen und Welle leiten, ist der rotierende Dichtring -"wischen zwei feststehenden Dichtringen angeordnet und jedem der beiden feststehenden Dichtringe je ein besonderer Sperrgas-Zuführkanal zugeordnet, welcher wenigstens teilweise aus Bohrungen gebildet ist, die im Bereich der Dichtspalte zwischen rotierendem und feststehendem Dichtring enden.

Bei Erwärmung der Dichtringe und der auf sie drückenden Federmittel treten jedoch bei Werkstoffen unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten Spannungen im Bereich der Verbindungsstellen auf, welche zum Verzug der Dichtringe führen können.

Aus der DE-AS 12 12 800 ist eine Gleitringdichtung zum Abdichten einer aus einer Druckkammer austretenden umlaufenden Welle mit einem sich drehenden, jedoch axial verschiebbar angeordneten Gleitring bekannt Ein den Gleitring abstützender Stützring ist dicht mit einem auf der Welle befindlichen Faltenbalg verbunden.

Dieser Stützring preßt mittels Federn den Gleitring gegen einen Gegenlaufring. Zwischen Gleitring und Stützring ist eine gleitende Auflage vorhanden.

Der Stützring ist mit dem Gleitring nicht fest verbunden. Die dadurch erforderlich werdende radiale Abdichtung zwischen beiden Ringen erfolgt durch einen in einer Nut des Gleitringes angeordneten O-Ring, der bei den hier in Betracht zu ziehenden Leckraten erhebliche axiale Anpreßkräfte erforderlich macht, weiche vom axialen Dichtspalt der Sperrgasdichtung nicht aufgenommen werden können und außerdem eine erneute Verformungsgefahr bilden.

Die im folgenden beschriebene Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Verwerfung des kritischen nicht umlaufenden Dichtringes zu vermeiden, wenn dieser mit Bauteilen von extrem unterschiedlichem Wärmeverhalten verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß zwischen r icht umlaufendem Dichtring und Membrane ein Kompensationsring aus dem gleichen Werkstoff wie der Dichtring eingefügt ist, der einseitig mit dem Dichtring verbunden ist, wobei auf der anderen Seite an der Fügestelle des Kompensationsringes mit der Membrane die Übertragung der axialen Anpreßkraft auf den Dichtring durch gleitende Auflage des Kompensationsringes biegespannungsfrei ermöglicht wird.

Der zwischengefügte Kompensationsring ist mit der Membrane durch Metallkleber verbunden.

Alternativ besteht der Kompensationsring aus zwei Werkstoffen, die mittels Schockplattierung miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung des nicht umlaufenden Dichtringes und der Membrane unter Zwischenschaltung des Kömpensatiönsringes diifeh Schweißen erfolgt.

Beide Ausführungsformen der Erfindung verhindern eine temperaturabhängige Verformung der nicht umlaufenden Dichtringe und gewährleisten insofern einen sicheren Betrieb des Dichtungssystems. Der Einsatz der Ausführung mit Klebeverbindung bzw. Schweiß-Schockplattierungsverbindung hängt u. a. von

den herrschenden Temperaturbedingungen ab. Es wurde durch Versuche nachgewiesen, daß bei Betriebstemperaturen von ca. 100⁰C eine Klebeverbindung sicher verwendet werden kann, während für Betriebsverhältnisse mit höheren Temperaturen die Schweiß-Schockplattierungsverbindung in Betracht kommt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt der gasgesperrten Wellendichtung mit Kompensationsring aus einheitlichem Werkstoff und

F i g. 2 einen Längsschnitt der gasgesperrten Wellendichtung mit Kompensationsring aus zwei Werkstoffen.

F i g. 1 zeigt eine Wellendichtung, deren statische Bauteile, nämlich Dichtring4, Kompensationsring 1 und Membrane, im Ausführungsbeispiel Faltenbalg 6, mit Metallkleber verbunden sind.

Der mit der Welle 2 umlaufende Dichtring bildet mit dem nicht umlaufenden Dichtring 4 den Dichtspalt 5, dem über ein Röhrchen 11 Sperrgas zugeführt wird.

Der Dichtring 4, z. B. aus Aluminium hergestellt, ist über einen Faltenbalg 6, der z. B. aus Stahl besteht, mit dem Gehäuse 7 gasdicht und elastisch verbunden. Zwischen dem Dichtring 4 und dem Faltenbalg 6 ist der Kompensationsring 1, der dem Auffang der Wärmedehnung dient, eingefügt.

Der Kompensationsring 1 besteht aus dem gleichen Werkstoff wie der statische Dichtring 4, so daß beide Ringe bei Erwärmung die gleiche Wärmedehnung erfahren. Da der Kompensationsring 1 an der Stelle 8 mit dem nicht umlaufenden Dichtring 4 durch Metallkleber verbunden ist und an der Stelle 9 auf dem Dichtring 4 unter Übertragung einer axialen Vorspannkraft gleiten kann, können die inneren Spannungen, die im Bereich der Klebeverbindung des Kompensationsringes 1 mit dem Faltenbalg 6 durch unterschiedliche Wärmedehnung auftreten, wodurch die U-förmige Ausbildung des Kompensationsringes 1 nicht in den

ίο Dichtring4 gelangen.

Fig.2 zeigt eine geschweißte Dichtungsausführung. Der Kompensationsring 10 besteht aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen 13 und 14, beispielsweise Aluminium und Stahl, und zwar an der Stelle 8 aus dem gleichen Werkstoff wie der Dichtring 4, nämlich beispielsweise Aluminium, und wird mit diesem verschweißt. An der Stelle 12 wird der Kompensationsring, der hier aus Stahl bestehen kann, mit dem Faltenbalg 6, der ebenfalls aus Stahl bestehen kann, verschweißt. In diesem Bereich stimmen demnach die Werkstoffe des Kompensationsri-;;es 10 und des Faltenbalges 6 überein. Durch Schcckplattierung sind die unterschiedlichen Werkstoffe 13 und 14 des Kompensationsringes gasdicht miteinander verbunden.

Auch bei der Ausführungsform gemäß Fig.2 kann der Kompensationsring an der Stelle 9 auf dem Dichtring 4 unter Übertragung einer axialen Vorspannkraft gleiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Gasgesperrte Wellendichtung für Verdichter und andere Arbeitsmaschinen, bestehend aus einem mit der Welle umlaufenden verformungssteifen Dichtring und einem oder zwei im Gehäuse angebrachten nicht umlaufenden Dichtringen, die über Membrane elastisch und gasdicht im Gehäuse angebracht sind und auf Grund einer axialen Vorspannung mit dem umlaufenden Dichtring radiale Dichtspalte bilden, wobei der nicht umlaufende Dichtring und die Membrane aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen und ihre Verbindung dadurch gekennzeichnet ist,daß zwischen nicht umlaufendem Dichtring (4) und Membrane (6) ein Kompensationsring (1) aus dem gleichen Werkstoff wie der Dichtring (4) eingefügt ist, der einseitig (8) mit dem Dichtring (4) verbunden ist, wobei auf der anderen Seite an der Fügestells des Kompenso-Jonsringes mit der Membrane (6) die Übertragung der axialen Anpreßkraft auf den Dichtring (4) durch gleitende Auflage (9) des Kompensationsringes (1) biegespannungsfrei ermöglicht wird.
2. Gasgesperrte Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompensationsring (10) aus zwei Werkstoffen (13, 14) besteht, die mittels Schockplattierung miteinander verbunden sind, wobei die Verbindung des nicht umlaufenden Dichtringes (4) und der Membrane (6) unter Zwischenschaltung des Kompensationsringes (10) durch Schweißen erfolgt.