DE413267C - Stopfbuechse mit kreisendem dichtenden Fluessigkeitsring zur Abdichtung sich rasch drehender Maschinenteile - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 13. NOVEMBER 1925

REICHS PATE NTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 413267 KLASSE 47 f GRUPPE 26

(K 86908XIIl47f)

. Albert Klein in Stuttgart.

Stopfbüchse mit kreisendem dichtenden Flüssigkeitsring zur Abdichtung sich rasch drehender Maschin enteile.

Zusatz zum Patent 397715.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 19. August 1923 ab. Längste Dauer: 29. September 1939.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom α. Juni ig 11 die Priorität auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 2. September 1922 beansprucht.

Die Erfindung betrifft eine weitere Aus- ; die während des Laufes praktisch reibungslos bildung des Gegenstandes des Patents 397715 j wirkt, aber auch infolge besonderer Ausbil- und eignet sich besonders für rasch um'- j dung während des Stillstandes einen so zuverlaufende Maschinenteile, z. B. die Welle eines I lässigen, gasdichten Abschluß ergibt, wie es Schleuderverdichters, bei dem die Stopfbüchse, | nötig ist, um beispielsweise bei Schleuderver-

dichtem den mit den Kältemitteldämpfen erfüllten Innenraum gegenüber der Außenatmosphäre abzusperren.

In der Zeichnung ist:

Abb. ι eine Vorderansicht eines Schleuderyerdichters, ' bei dem die Erfindung angewendet ist,

Abb. 2 ein Achsialschnitt durch das in Abb. ι rechts befindliche Drucklager und die ίο sich daran anschließenden Teile in größerem Maßstabe,

Abb. 3 ein Achsialschnitt durch die Stopfbuchse auf der linken Seite der Abb. i, ebenfalls in größerem Maßstabe, Abb. 4 eine Einzeldarstellung aus Abb. 3 in noch größerem Maßstabe,

Abb. 5 eine Einzeldarstellung einer Labyrinthdichtung aus Abb. 2, ebenfalls in noch größerem Maßstabe,

Abb. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6 der Abb. 3 im Maßstabe der Abb. 4,

Abb. 7 eine Abart der in Abb. 2 dargestellten Einrichtung zur Herbeiführung einer Achsialverschiebung der Maschinenwelle o. dgl., wenn diese zum Stillstand kommt.

A\ bezeichnet das Gehäuse irgendeines Schleuderverdichters, von welchem ein Laufrad B in Abb. 2 angedeutet ist, das auf der Welle C sitzt. Diese Welle ist einerseits in dem nach außen vollständig abgeschlossenen Lager jy (Abb. 2), anderseits in dem Lager D' (Abb. 3) gelagert, aus welchem! sich die Welle aus dem Gehäuse A\ heraus! erstreckt, um die Kupplung mit der Antriebsmaschine zu erlauben. Der Verdichter ist derart gebaut, daß an seiner Welle während des Laufes der Maschine ein Achsialdruck nach links auftritt, dem die Welle infolge eines geringen Spielraumes in den Lagern folgen kann. Damit hierbei kein Reibungswiderstand entsteht, ist folgende Einrichtung getroffen: Auf der Welle C ist eine Scheibe 10 befestigt, der am Pumpengehäuse eine Ringschulter 11 als Anschlag zur Begrenzung der Achsialbewegung der Welle gegenübersteht. Diese Ringschulter 11 bildet die eine Stirnwand einer Kammer 12 für 'eine Sperrflüssigkeit, vorzugsweise Schmieröl, die durch einen Kanal 13 und eine Rohrleitung 32, 31 von einer Pumpe 29 in die Kammer gedrückt wird. Der Druck dieser Flüssigkeit wirkt; auf die Scheibe 10 und ist bestrebt, diese von der Schulter 11 abzuheben, so daß die Sperrflüssigkeit dazwischen hindurch in eine Kammer 14 austreten kann, welche die zur Aufnahme des Achsialdruckes vorgesehene Einrichtung, insbesondere die Scheibe 10 umschließt. Der Flüssigkeitsdruck reicht gerade aus, um die Scheibe 10 so weit von der Schulter 11 abzuheben, daß ein Ölpolster entsteht, welches unmittelbare Reibung jener b?iden Teüe aufeinander unter dem Achsialdruck der Welle C vermeidet. Am anderen Ende der Welle C, 'zweckmäßig zwischen dem j Lager £)' und der Austrittsöffnung 16 für die Welle C, ist im Gehäuse A 'eine ringförmige Absperrkammer 17 vorgesehen. Innerhalb . dieser Kammer 17 befindet sich ein auf der Welle C befestigtes Ringventil 18, welchem die äußere Stirnfläche einer im' Gehäuse A befestigten Büchse 19 als Sitz dient. Diese Büchse 19 bildet zugleich die innere Abschlußwand der Kammer 17. Der das Ventil 18 aufnehmende Teil der Kammer 17 hat einen nur wenig größeren Innendurchmesser aL· der Außendurchmesser des Ventils 18 beträgt, so daß um das Ventil 18 herum nur ein enger Ringspalt für die Sperrflüssigkeit .vorhanden ist. Das Ventil 18 kann sich um einen geringen Abstand von seinem Sitz abheben. Dieser Abstand wird durch das Zusammenwirken der Scheibe 10 mit der Schulter 11 begrenzt, während umgekehrt das Ventil τ 8 den Abstand begrenzt, bis zu welchem sich die Scheibe ι ο von der Schulter 11 abheben kann. Dieser Abstand ist so klein, daß die Druckflüssigkeit stets auf die - Scheibe 10 einen genügenden Druck ausübt, um sie während des Laufes der Maschine außer unmittelbarer Berührung mit der Schulter 11 g₀ zu halten. Zur Zuführung der Sperrflüssigkeit, vorzugsweise Schmieröl, zu der Absperrkammer 17 auf der äußeren Seite des Ventils 18 dient ein Kanal 20, während ein Kanal 2o^a zur Zuführung der Sperrflüssigkeit nach der Innenseite des Ventils 18 dient. Der Kanal 20^a ist durch ein Rohr 21 mit dem unteren Ende eines oben geschlossenen Behälters 22 verbunden, den es zugleich trägt. Der andere Kanal 20 mündet mittels eines Rohres 23 in den oberen Teil des Behälters 22. Zweckmäßig erstreckt sich der Kanal zo^a bis in eine Ringnut 24 in der Büchse 19, die durch Längskanäle oder Löcher in eine Ringnut 25 gegenüber dem Ventil 18 mündet und so die Sperrflüssigkeit dem Zwischenraum zwischen dem Ventil 18 und der Büchse 19 zuführt. Die Sperrflüssigkeit (z. B. Öl) wird der Absperrkammer 14 und der Druckkammer 12 (Abb. 2) ständig in folgender Weise zügeführt: Die Pumpe 29 entnimmt das Öl einem mit Einfülltrichter 27 und Absperrhahn 28 versebenen Vorratsbehälter 26 durch einen Saugstutzen 30 und drückt es durch das Rohr 31 über ein Rückschlagventil 45 in den Behalter 22. Das Zweigrohr 32 führt, wie oben beschrieben, vom Rohr 31 in die Druckkammer 12. Das in die .Absperrkammer 17 geförderte Öl kann durch den Zwischenraum zwischen einer Büchse 33 und der von ihr umschlossenen Welle C in einen Ringraum 34 entweichen und aus diesem Raum durch ein

Rohr 35 zu einem Ölfang 36 abfließen. Das aus der Kammer 12 unter der Druckscheibe 10 entweichende Öl kann durch einen Kanal 2,7 in den Vorratsbehälter 26 zurückgelangen. Der unten befindliche Auslaß des Olfanges 36 wird von einem mit einem Schwimmer versehenen Ventil 39 beherrscht und steht durch ein Rohr 40 mit dem Behälter 26 in Verbindung. In das Rücklaufrohr 40 mündet ein

ίο Überlaufrohr 41 zur Rückführung des Öls aus einer das Lager D' für die Welle C enthaltenden Ölkammer 42. Aus einer Ölkammer 44, die das Lager £)· enthält, führt ein Überlaufrohr 43 in den Behälter 26 zurück. Die Pumpe 29 wird von der Welle C aus angetrieben, so daß sie während des Betriebes des Verdichters Öl aus dem Behälter 26 in den Behälter 22 und in die Druckkammer 12 drückt, von wo es in der beschriebenen Weise zum Hauptbehälter 26 zurückkehrt, um einen Kreislauf zu beschreiben. Die Anordnung des Rückschlagventils 45 erlaubt es, das Öl im Behälter 22 unter Druck zu halten und im Räume über dem Ölspiegel ein Druckluftpolster zu bilden. Die Ausmündung des Rohres 23 in den Behälter 22 liegt in solcher Höhe, daß bei der normalen Drehzahl der Pumpe 29 das Luftpolster so weit zusammengedrückt wird, daß das Öl die Mündung des Rohres 23 erreicht und durch das Rohr 23 nach der äußeren Seite und durch das Rohr 21 nach der Innenseite des Ventils 18 fließen kann. Hierbei findet ein Druckausgleich in der Absperrkammer 17 beiderseits des Ventils 18 statt, und es bildet sich ein die Welle C umgebender Ölabschluß, der den Durchtritt von Luft oder Gas durch die Austrittsöffnung 16 für die Welle C verhindert. Kommt der Verdichter und somit auch die Pumpe 29 zum Stillstand, so vermindert sich der Druck im Behälter 22, und das Druckluftpolster im oberen Teil des Behälters 22 drückt das Öl bis unter die Mündung des Rohres 23 herab, so daß durch dieses Rohr kein weiteres Öl aus dem Behälter 22 austreten kann. Das Rohr 23 läuft somit leer und dient dann als Lufteinlaßrohr für den Behälter 22, indem die durch die Austrittsöffnung 16 in die Absperrkammer 17 eintre- tende Luft in den Behälter 22 eintritt. Dann fließt das Öl im Behälter 22 unter der Wirkung der Schwerkraft durch den Kanal 20° und die Kanäle in der Büchse 19 zwischen Ventilsitz und Ventil 18 nach der Ölkammer 42 des Lagers D'. Das Ventil 18 setzt sich auf die Endfläche der Büchse 19 auf, und es kann nur so viel Öl zwischen dem Ventil 18 und seinem Sitz hindurchkriechen, um eine Ölschicht zwischen diesen beiden Teilen zu bilden, welche zu einem gasdichten Abschluß rings um die Welle C beiträgt. Die Pumpe 29 kann beliebiger Bauart sein. Gezeichnet ist eine Zahnradpumpe, deren Welle 46 mittels eines Zahnradgetriebes 47 von der Hauptwelle C aus angetrieben wird. Die Pumpenwelle 46 ist von einem Rohr oder Gehäuse 48 vollständig umschlossen, das zugleich das Pumpengehäuse trägt.

Wie oben erläutert, wird während der normalen Umdrehung der Welle C das Abschlußventil 18 durch den Achsialdruck in der Welle C von seinem Sitz abgehoben. Kommt die Welle C zum Stillstand, so wird das Ventil 18 durch irgendeine Einrichtung, die die Welle C in 'entgegengesetzter Richtung bewegt, auf seinen Sitz aufgesetzt. Hierzu sind verschiedenartige Vorrichtungen brauchbar, beispielsweise ein Federsystem, oder eine Vorrichtung nach Art eines Fliehkraftreglers. Eine solche Einrichtung ist in Abb. 7 dargestellt. Sie besteht aus Schwunggewichten 51 im Verbindungsgelenk von Lenkern 52 und

53, einer auf der Welle C befestigten Muffe

54, an welcher die Lenker 52 angreifen, und einer auf der Welle C verschiebbaren Muffe

55, an welcher die Lenker 53 angreifen. Eine zwischen den beiden Muffen 54, 55 angeordnete Druckfeder 56 sucht die Muffen 54, 55 auseinanderzudrängeti und die Gleitmuffe 55 gegen einen feststehenden Anschlag 57 zu legen und weiterhin, rückwirkend, die Welle C nach rechts zu bewegen. Wenn die Welle C im Betriebe sich dreht, so drückt die Schleuderwirkung der Gewichte 51 die Feder 56 zusammen und hält die Gleitmuffe 55 außer Berührung mit dem Anschlag 57, so daß dort keine Reibung auftritt.

Eine andere Vorrichtung zu demselben Zweck ist in Abb. 2 gezeichnet. Sie besteht aus einer Schraubenfeder 60, die sich einerseits gegen eine feste Schulter 61, anderseits gegen den Flansch einer Hülse 62 stützt, die sich in der Schulter 61 in achsialer Richtung bewegten kann und mit einem zweiten Flansch den einen Laufring eines Druckkugellagers 63 hält, dessen anderer Laufring sich gegen eine Kappe 64 stützt, die auf dem Ende der Welle C nachstellbar befestigt ist. Die Feder 60 sucht die Welle C nach rechts zu bewegen und kann diese Bewegung und den Schluß des Ventils 18 herbeiführen, wenn der nach links gerichtete Achsialdruck der Welle C beim Stillsetzen der Maschine aufhört. Während des Laufes der Maschin© wirkt der Flüssigkeitsdruck gegen die Druckscheibe 10 auf eine Bewegung der Welle C in derselben Richtung, nämlich nach rechts, und entlastet dabei das Drucklager 63, so daß die rollende Reibung in diesem Lager unschädlich ist.

Damit von den Lagern D und D' kern. Öl entlang der Welle C in das Maschinen-

gehäuse A gelangen kann, ist eine Einrichtung zur Sperrung des Öldurchtrittes vorgesehen. Diejenige für das Lager D ist in Abb. 2 und 5 gezeichnet. Sie besteht aus einer Büchse 65 mit mehreren Ringnuten 66, die auf der Innenseite der Büchse 65 die Welle C umgeben. Innerhalb jeder dieser Ringnuten 66 ist die Welle C mit Ringrillen 67 versehen, deren Ränder das Öl abschleudern. Die Ringnuten 66 sind zweckmäßig unten durch einen Kanal 68 (Abb. 2) verbunden, der das Öl nach der Ölkammer 44 zurückführen kann. In einer oder mehreren, der Ringnuten. 66 ist irgendein saugfähiger Stoff 69 untergebracht, der bei ruhender Welle C Öl zurückhält. Um einen Druckausgleich beiderseits dieser Labyrinthdichtung zu schaffen und so zu verhüten, daß das Öl durch jene Dichtung infolge von Druckunterschieden auf den beiden Seiten der Dichtung in das Maschinengehäuse A gelangt, ist ein Ausgleidhkanal 70 vorgesehen. Eine Kammer 71 zwischen der Labyrinthdichtung und dem Masdhinengehäuse A ist zweckmäßig mittels! einer Ausgleichleitung 72 mit einer entsprechenden Kammer auf der anderen Seite der Maschine verbunden. So wird ein Unterdruck in den beiden Kammern an den beiden entgegengesetzten Enden des Maschinengehäuses A von gleicher Größe aufrechterhalten. Packungsringe 73 bzw. 74 dienen zum weiteren Abschluß um die Welle C herum zwischen der Unterdruckkammer 71 und der Läuferkammer der Maschine bzw. zwischen dem Ringraum 34 und dem Außenraum.

Claims (6)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Stopfbüchse mit kreisendem dichten den Flüssigkeitsring zur Abdichtung sich rasch drehender Maschinenteile nach Patent 397715, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringraum (24) zwischen dem Ventilsitz und dem abzudichtenden Raum der Maschine mit einer tiefliegenden Stelle und "ein Ringraum (34) zwischen dem Ventilsitz und dem Außenraum mit einer höherliegenden Stelle eines geschlossenen Hochbehälters (22) in Verbindung steht, in welchen mittels einer in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine angetriebenen Pumpe (29) Sperrflüssigkeit (öl) unter Verdichtung meines Luftpolsters so gedrückt wird, daß bei sinkender Drehzahl das sich ausdehnende Luftpolster im Behalter (22) die Einmündungsstelle des Ringraumes (34) zwischen Ventilsitz und Außenraum erreicht, weiteren Austritt von Öl nach diesem Ringraum (34) verhindert und nach Leerlaufen des Verbindungs- fio kanals (20) aus jenem Ringraum (34) Luft in den Behälter (22) eintritt und erlaubt, daß der Behälterinhalt sich in den inneren Ringraum (24) ergießt.
2. 2. Stopfbüchse nach Anspruch; 1, dadurch, gekennzeichnet, daß das Abschlußorgan {18) auf der abzudichtenden Welle (C) befestigt ist und die Welle (C) einer Kraft ausgesetzt ist, die eine Axialverschiebung im Sinne der Schließbewegung jenes Abschlußorgans (18) hervorzubringen sucht.
3. 3. Stopfbuchse nach. Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hervorbringung der den Abschluß (bei 18) bewirkenden Achsialbewegung ein durch den Betrieb der Maschine hervorgerufener Adhsialschub benutzt ist.
4. 4. Stopfbüchse nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeidhnet, daß die Ac'hsialbewegung des Abschlußorgans (ϊ8) durch die Wirkung eines den Adhsialschub der Welle (C) aufnehmenden Öldrucklagers (10, 11, 12) begrenzt wird.
5. 5. Stopfbüchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeidhnet, daß die Druckpumpe (29), welche die Sperrflüssigkeit dem Hochbehälter (22) unter Druck zuführt, auch dazu benutzt ist, das Öldrucklager (12) mit Drucköl. zu versorgen.
6. 6. Stopfbüchse nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abschlußeinrichtungen (24, 25, 18 bzw. 65, 66, 67) und dem abzudichtenden Maschinenraum eine die Maschinenwelle (C) ringförmig umgebende Unterdruckkammer (71) und zwischen den Abschlußeinric'htungen (24, 25, 18 bzw. 65, 66, 67) und dem Außenraum eine ringförmige Sammelkammer (34 bzw. 14) für die Sperrfiüssigkeit mit Rücklauf (35 bzw. 37) zur Pumpe (29) angeordnet ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen,