DE4323470A1 - Dichtungsanordnung für die Abdichtung einer Wellendurchführung an der Schottwand eines Schiffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für die Abdichtung einer Wellendurchführung an der Schottwand eines Schiffes, welche den Aufstellungsraum einer Arbeitsmaschine von dem Aufstellungsraum der zugeordneten Antriebsmaschine trennt. - Bei Turboverdichtern und Pumpen, die sich an Bord von Tankschiffen zum Transport von verflüssigtem Erdgas befinden, sind die Arbeitsmaschine und die Antriebsmaschine räumlich durch eine Schottwand voneinander getrennt. Die Antriebswelle ist durch eine Wellendurchführung in der Schottwand geführt. Die Wellendichtung an der Wellendurch­ führung muß sicherstellen, daß kein Erdgas aus dem Kompressor- bzw. Pumpenraum, also dem Aufstellungsraum der Arbeitsmaschine, in den Aufstellungsraum der Antriebs­ maschine gelangt. An die Wellendichtung werden hohe Anfor­ derungen gestellt. Die Dichtung muß Bewegungen der Schott­ wand und Wellenschwingungen sowie Radialbewegungen der Welle durch Fluchtungsfehler zwischen Motor und Antriebsmaschine ausgleichen.

Da Gasleckagen ein beachtliches Sicherheitsrisiko in Form von Vergiftungs- und Explosionsgefahr darstellen, muß die Wellendichtung verschleißunempfindlich sein und sich durch große Standzeiten auszeichnen. Die Permanenz der Dicht­ funktion muß gewährleistet sein. Tritt ein Dichtungsschaden auf, so muß ein Austausch der Dichtung auf einfache Weise und rasch möglich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die vorstehend beschriebene Anwendung geeignete Wellendichtung anzugeben, die sowohl im Stillstand als auch beim Betrieb der Arbeitsmaschine gut dichtet und deren Dichtungselemente ohne Ausbau einer an die Antriebswelle angeschlossenen Kupplung austauschbar sind.

Gegenstand der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Dichtungsanordnung für die Abdichtung einer Wellendurch­ führung an der Schottwand eines Schiffes, - mit
einem ringförmigen, radial geteilten Dichtungsgehäuse,
mindestens zwei Dichtungsringscheiben, die beidseits eines mit Sperrmedium beaufschlagten Ringraumes des Dichtungsgehäuses radial beweglich und an der Stirn­ fläche dichtend in Ringkammern des Dichtungsgehäuses angeordnet sind und
einer Einrichtung für die Zuführung von Sperrmedium,
wobei die Dichtungsringscheiben radial geteilt sind und aus Dichtungsringsegmenten bestehen, die randseitig auf Stoß aneinander anschließen und von einer am Umfang der Ring­ segmente angeordneten Schlauchfeder beaufschlagt sind, und wobei das Dichtungsgehäuse an die freie Stirnfläche eines rückseitig an der Schottwand befestigten Faltenbalgs ange­ schlossen ist.

Der Faltenbalg der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung läßt Axial-, Radial- und Kippbewegungen des Dichtungsgehäuses zu, und zwar in der Größenordnung von mehreren Millimetern. Die von den Dichtungsringsegmenten begrenzte Bohrung ist so bemessen, daß die Dichtungsringsegmente im Stillstand spiel­ frei an der abzudichtenden Welle anliegen. Die Anpressung der Dichtungsringsegmente an die Welle erfolgt durch die umfangsseitige Schlauchfeder. Die Dichtungsringsegmente bestehen aus einem selbstschmierenden Dichtungswerkstoff, der einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist als das Material der abzudichtenden Welle. Wird die abzudichten­ de Welle in Rotation versetzt, so dehnen sich die Dichtungs­ ringsegmente infolge freigesetzter Reibungswärme aus. An den Stoßflächen stützen sich die Dichtungsringsegmente gegenein­ ander ab, wobei der von den Dichtungsringsegmenten begrenzte Bohrungsdurchmesser zunimmt und sich ein kleiner Ringspalt zwischen Welle und Dichtungsringscheibe bildet, dessen Spaltweite temperaturabhängig ist und von Sperrmedium geschmiert ist. Die Dichtungsringscheiben schwimmen gleich­ sam auf von Sperrmedium geschmierten Ringspalten. Mit zu­ nehmendem Spiel zwischen Welle und Dichtungsringscheiben wird der Reibungskoeffizient und damit auch die freigesetzte Reibungswärme kleiner. Auf diese Weise erfolgt eine selbsttätige Einstellung des für einen verschleißarmen Lauf erforderlichen Spiels zwischen der Welle und den Dichtungsringscheiben. Das durch Erwärmung der Dichtungs­ ringsegmente sich einstellende Dichtungsspiel ist klein; entsprechend gering ist die durch den Dichtungsringspalt austretende Menge an Sperrmedium.

Im Rahmen der Erfindung liegt es, Stickstoff oder Luft oder Sperrmedium einzusetzen. Vorzugsweise ist das Sperrmedium Wasser, wobei die Einrichtung für die Zuführung von Sperr­ medium einen niveaugeregelten Sperrwasserhochbehälter auf­ weist, der oberhalb des Dichtungsgehäuses angeordnet und durch eine Kreislaufleitung an den Ringraum des Dichtungs­ gehäuses angeschlossen ist. Im Betrieb stellt sich durch Thermokonvektion eine Wasserzirkulation in der Kreislauf­ leitung ein.

In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung, daß an den Sperrwasserhochbehälter eine mit Schwimmerventil ausge­ rüstete Speiseleitung für die Versorgung mit Sperrwasser angeschlossen ist und daß der Sperrwasserhochbehälter ferner einen Niveauschalter zur Überwachung des Flüssigkeitspegels aufweist, der bei einem Absinken des Flüssigkeitspegels ein Störsignal abgibt. Aufgrund ihres einfachen Aufbaus ist die beschriebene Einrichtung für eine Installation auf Tankschiffen besonders geeignet. Aufgrund seiner Eigen­ schaften - nicht brennbar und chemisch inert - ist Sperr­ wasser für die Dichtungsanordnung, die als Wellenabdichtung an der Schottwand eines Flüssiggas-Tankschiffes eingesetzt wird, gut geeignet und im Vergleich zu einer Ölsperrung vorzuziehen.

An den Stoßkanten der Dichtungsringsegmente kann eine gute Abdichtung dadurch erreicht werden, daß die Stoßflächen der Dichtungsringsegmente ineinander eingreifende Profile auf­ weisen. Vorzugsweise sind die Dichtungsringscheiben jeweils mehrteilig aus mindestens drei Dichtungsringsegmenten auf­ gebaut. Gute Schmiereigenschaften und ein entsprechend geringer Verschleiß sind besonders dann gewährleistet, wenn die Dichtungsringsegmente aus gesintertem Kohle/Graphit/- PTFE-Compound bestehen. In weiterer Ausgestaltung lehrt die Erfindung schließlich, daß beidseits des mit Sperrmedium beaufschlagten Ringraums jeweils eine Anordnung aus mehreren radial geteilten Dichtungsringscheiben vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlich er­ läutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Wellendichtung,

Fig. 2 den Schnitt A-A durch den Gegenstand gemäß Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt B-B aus Fig. 2.

Fig. 4 eine Dichtungsanordnung bestehend aus einer Wellendichtung gemäß Fig. 1 und einer Einrichtung für die Zuführung von Sperrmedium.

Die Figuren zeigen eine Wellendichtung für die Wellendurch­ führung einer rotierenden Welle 1 an einer Schottwand 2, welche den Aufstellungsraum einer Arbeitsmaschine von dem Aufstellungsraum einer Antriebsmaschine trennt. Bei der Arbeitsmaschine mag es sich um einen Turboverdichter oder eine Pumpe handeln. Zum grundsätzlichen Aufbau der Dichtung gehören ein an der Schottwand 2 befestigter Faltenbalg 3, ein ringförmiges und radial geteiltes Dichtungsgehäuse 4 sowie Dichtungsringscheiben 5, die beidseits eines mit Sperrmedium beaufschlagten Ringraumes 6 des Dichtungs­ gehäuses 4 angeordnet sind. Die Dichtungsringscheiben 5 sind in Ringkammern 7 des Dichtungsgehäuses eingesetzt und in diesen radial beweglich. Mit plangeschliffenen Stirnflächen liegen sie dichtend an Wandflächen der Ringkammern an.

Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 entnimmt man, daß die Dichtungsringscheiben 5 mehrteilig mit radialen Trennfugen 8 ausgebildet sind und im Ausführungsbeispiel je­ weils aus drei Dichtungsringsegmenten 9 bestehen, die rand­ seitig auf Stoß aneinander anschließen. Sie ergänzen sich zu der die Welle 1 bei Umgebungstemperatur spiel frei um­ schließenden Dichtungsringscheibe 5. Am Umfang der Dich­ tungsringsegmente 9 ist eine ringförmig umlaufende Schlauch­ feder 10 angeordnet, welche die Dichtungsringsegmente 9 gegen die Welle 1 preßt. Die Dichtungsringsegmente 9 bestehen aus einem selbstschmierenden Dichtungswerkstoff, der einen um das Zwei- bis Vierfache größeren Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist als das Material der abzudichtenden Welle 1. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Dichtungsringsegmente 9 aus gesintertem Kohle/Graphit/PTFE-Compound. Die Stoßflächen zwischen den Dichtungsringsegmenten sind entsprechend Fig. 3 profiliert und weisen einander überlappende Schnittflächen 11 auf.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind beidseits des mit Sperrmedium beauf­ schlagten Ringraumes 6 des Dichtungsgehäuses 4 jeweils eine Anordnung aus mehreren radial geteilten Dichtungsring­ scheiben 5 vorgesehen.

In Fig. 4 ist eine Dichtungsanordnung dargestellt, die aus der beschriebenen Wellendichtung und einer Einrichtung 12 für die Zuführung von Sperrmedium besteht. Die Einrichtung 12 für die Zuführung von Sperrmedium weist einen niveau­ geregelten Sperrwasserhochbehälter 13 auf, der oberhalb des Dichtungsgehäuses 4 angeordnet und durch eine Kreislauf­ leitung 14 an den Ringraum 6 des Dichtungsgehäuses 4 ange­ schlossen ist. Der Darstellung entnimmt man, daß dem Sperr­ wasserhochbehälter 13 eine mit Schwimmerventil ausgerüstete Speiseleitung 15 für die Versorgung mit Sperrwasser zu­ geordnet ist und daß der Sperrwasserhochbehälter 13 ferner einen Niveauschalter 16 zur Überwachung des Flüssigkeits­ pegels aufweist. Bei einem Absinken des Flüssigkeitspegels gibt der Niveauschalter 16 ein Störsignal ab, das örtlich oder ggf. in einer zentralen Warte des Schiffes angezeigt wird.

Claims (7)

1. Dichtungsanordnung für die Abdichtung einer Wellendurch­ führung an der Schottwand eines Schiffes, - mit
einem ringförmigen, radial geteilten Dichtungsgehäuse (4),
mindestens zwei Dichtungsringscheiben (5), die beid­ seits eines mit Sperrmedium beaufschlagten Ringraumes (6) des Dichtungsgehäuses (4) radial beweglich und an der Stirnfläche dichtend in Ringkammern (7) des Dichtungsgehäuses (4) angeordnet sind und
einer Einrichtung (12) für die Zuführung von Sperr­ medium,
wobei die Dichtungsringscheiben (5) radial geteilt sind und aus Dichtungsringsegmenten (9) bestehen, die randseitig auf Stoß aneinander anschließen und von einer am Umfang der Ringsegmente (9) angeordneten Schlauchfeder (10) beauf­ schlagt sind, und wobei das Dichtungsgehäuse (4) an die freie Stirnfläche eines rückseitig an der Schottwand (2) befestigten Faltenbalgs (3) angeschlossen ist.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (12) für die Zuführung von Sperrmedium einen niveau­ geregelten Sperrwasserhochbehälter (13) aufweist, der ober­ halb des Dichtungsgehäuses (4) angeordnet und durch eine Kreislaufleitung (14) an den Ringraum (6) des Dichtungs­ gehäuses (4) angeschlossen ist.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 2, wobei an den Sperr­ wasserhochbehälter (13) eine mit Schwimmerventil ausge­ rüstete Speiseleitung (15) für die Versorgung mit Sperr­ wasser angeschlossen ist und wobei der Sperrwasserhoch­ behälter (13) ferner einen Niveauschalter (16) zur Über­ wachung des Flüssigkeitspegels aufweist, der bei einem Absinken des Flüssigkeitspegels ein Störsignal abgibt.

4. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stoßflächen der Dichtungsringsegmente (9) ineinander eingreifende Profile aufweisen.

5. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dichtungsringscheiben (5) jeweils mehrteilig aus mindestens drei Dichtungsringsegmenten (9) aufgebaut sind.

6. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dichtungsringsegmente (9) aus gesintertem Kohle/Graphit/PTFE-Compound bestehen.

7. Dichtungsringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei beidseits des mit Sperrmedium beaufschlagten Ring­ raumes (6) jeweils eine Anordnung aus mehreren radial geteilten Dichtungsringscheiben (5) vorgesehen ist.