DE457778C

DE457778C - Vorrichtung zur Verhinderung des Austritts (Leckens) von Gas oder Fluessigkeit zwischen einer umlaufenden Welle und dem Lager derselben

Info

Publication number: DE457778C
Application number: DEL63286D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-07-04
Filing date: 1925-05-30
Publication date: 1928-03-24

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 24. MÄRZ 1928

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 47f GRUPPE

Osborne Louis de Lissa in London.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. Mai 1925 ab.

Die Erfindung· betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung" des Austritts (Leckens) von Gas oder Flüssigkeit zwischen einer umlaufenden Welle und dem Lager derselben, die auch zur Wirkung¹ kommt, wenn das Gas oder die Flüssigkeit unter verhältnismäßig starkem Druck steht.

Es ist bekannt, Dichtungsvorrichtungen zwischen einer umlaufenden Welle und dem Lag*er derselben derart anzuordnen, daß die Endfläche des Lagergehäuses selbst als eine Verschlußfläche dient, während die andere Verschlußfläche gleitbar auf der Welle sitzt. Eine solche Anordnung hält aber nicht unbedingt dicht, indem unter Druck stehende Flüssigkeit oder unter Druck stehendes Gas zwischen der Welle und der auf dieser gleitenden Verschlußfläche hindurchlecken wird. Es sind auch Dichtungsvorrichtungen bekannt, bei welchen der eine Verschlußteil lose auf der Welle sitzt und sich während des Betriebes im Verhältnis zur Welle dreht. Bei diesen Vorrichtungen nutzt sich das Pakkungsmaterial, welches notwendigerweise zwisehen Welle und Verschlußteil angebracht werden muß, durch die relative Bewegung der erwähnten Teile schnell ab und ermöglicht damit ein Lecken.

Erfindungsgemäß soll eine zuverlässige Dichtung von langer Lebensdauer dadurch geschaffen werden, daß die äußere Endfläche des Lagergehäuses selbst als eine Verschlußfläche dient, während die andere Verschlußfläc'he durch eine massive Scheibe gebildet wird, die nachgiebig, flüssigkeits- und gasdicht mit der Welle verbunden ist. Die Befestigung der Scheibe umfaßt nachgiebige Teile, die der Scheibenachse gegenüber der Wellenachse eine gewisse Bewegungsfreiheit gestatten, wobei eine genaue Anlage der Scheibenoberfläche gegen den zugehörigen Teil der Gehäuseoberfläche gesichert wird, selbst wenn die Wellenachse und die Achse des umlaufenden Gehäuseteiles nicht genau übereinstimmen sollten. Öl oder irgendeine andere Flüssigkeit, welche von außen einzudringen oder von innen herauszu- \ lecken sucht oder Neigung zum Lecken zeigt, j wird als eine dünne Schicht zwischen die in ^: üblicher Berührung stehenden Flächen der J Scheibe und der Gehäusewand verteilt und bildet einen Kapillarverschluß, der das Lekken von Gas oder Flüssigkeit verhindert oder' ! verringert. Selbst wenn keine Flüssigkeit vorhanden ist, kann Gas in dem Kapillarraum ' zwischen den beiden Flächen als Sehmiermittel und als Verschluß wirken.

Eine ebene Fläche, rechtwinklig· zur Achse, ist die beste Form der erwähnten Umlauffläche; aber andere Formen, z. B. kugel-

förmige oder kegelige, können auch gute Er gebnisse herbeiführen. Kurze Sammelnuten können an der Verschlußfläche der Scheibe und der Gehäusewand derart angeordnet sein daß sie einander in radialer Richtung übergreifen, ohne unmittelbar miteinander in Verbindung zu stehen. In diesen Rillen vorhandenes Öl oder Flüssigkeit kann schnell und gleichmäßig zwischen beiden Berührungsflächen verteilt werden. Die Nuten oder Vertiefungen können schraubenförmig sein, so daß die relative Drehbewegung der benachbarten Flächen dem Leckwerden entgegenwirkt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.

Abb. ι ist ein Schnitt, der die wesentlichen Teile der Erfindung darstellt.

Abb. 2 zeigt die Einrichtung der Vertief ungen in der Scheibe und in der Endwand des Gehäuses.

Abb. 3 zeigt im Schnitt die Anwendimg einer Form der Erfindung bei einer Pumpe für Schwefeldioxyd. Die Pumpenwelle bildet mit der Welle des Zahnrades, über welches die Kraftübertragung erfolgt, einen einzigen Körper.

Abb. 4 stellt eine Abänderung der Ausfühtungsform der Vorrichtung nach Abb. 3 dar.

Abb. 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Scheibe von der Welle getrennt ist, aber bei der Rotation mit derselben gekuppelt wird. Abb. 5 ist ein achsialer Schnitt, und Abb. 6 zeigt einige Einzelheiten.

Abb. 7 veranschaulicht, zur Hälfte im Schnitt, die Anwendung · einer Form der. Erfindung bei einer großen Kraftmaschine, z. B. einer Dampfturbine.

Abb. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines der in Abb. 7 gezeigten Teile.

Die Scheibe D ist ausreichend steif, um ihre Form ohne merkbare Veränderung durch die Beanspruchung, welcher sie ausgesetzt ist, zu behalten. Gemäß Abb. 1 ist die Scheibe D₁ die aus einer Balgen- oder Zickzackmembran gebildete Feder 2 und eine Nabe 3 aus 'einem Stück gebildet.

Die Nabe 3 ist durch Aufdrücken oder auf andere Weise mit der Welle S ständig verbunden. Die Welle S wird in achsialer Rich-.tung zum Gehäuse durch bekannte, hier nicht dargestellte Vorrichtungen festgehalten, und die Nabe 3 ist in solcher Lage auf der Welle befestigt, daß sie leicht gegen die Oberfläche des Gehäuseendes gedrückt wird oder richtiger gegen die Kapillarschicht, die bei 4 die sich nominell berührenden Flächen trennt. Die bewegliche oder flexible Verbindung zwischen Scheibe und Achse sichert, daß die Stärke der Kapillarschicht während des Umlaufes der Welle im wesentlichen dieselbe bleibt, selbst wenn die Achse der Welle durch die Beanspruchungen während des Betriebes oder Ungenauigkeit bei der Bearbeitung oder andere Ursachen etwas schief stehen sollte. Bekanntlich bietet ein Durchlaß von kapillarer Dicke einen sehr kräftigen Widerstand gegen eine Durchströmung von Flüssigkeit oder Gas, so daß ein Austreten oder Lecken von Öl oder anderen Flüssigkeiten, selbst bei einem verhältnismäßig großen Druck, auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Durch eine solche Flüssigkeitsschicht wird also ein Verschluß gebildet, der praktisch das Aussickern von Gas oder Flüssigkeit verhindert. Sammelnuten 5, 6, 7, die in die Verschlußfläche der Scheibe oder des Gehäuses eingeschnitten sind, verlaufen in radialer Richtung, so daß die Zonen der anderen angrenzenden Kontaktfläche, die von jeder Nut oder Rille bestrichen werden, -einander überdecken, wie es in Abb. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Größere Maschinen können in jeder Zone mehrere Nuten erhalten.

Gemäß Abb. 3 hat der Teil der Welle, welcher durch das Gehäuse ragt, einen geringeren Durchmesser als der vom Lager umgebene Teil. Eine Metallscheibe 8 liegt gegen den Ansatz 9 an, und eine oder mehrere Gummischeiben 10 . sind, an der Außenseite der Scheibe 8 angeordnet. Auf der Außenseite der Gummischeiben kann eine Metallscheibe 11 vorgesehen werden, und das Ganze wird durch eine Mutter 12 zusammengepreßt, wodurch eine biegsame Verbindung zwischen der Scheibe D und der Welle S zustande.-koanmt, die gegen Gas und Flüssigkeit dichthält. Die Verbindung kann derart ausgeführt sein, daß das Gummi selbst den geringen Druck ausübt, der nötig ist, um die Scheibe mit der Gehäusewand in Berührung zu halten, oder es kann eine besondere Feder 14 für diesen Zweck angeordnet sein, wie in Abb. 4 gezeigt ist.

Nach Abb. 5 ist 'die Scheibe D vollständig von der Welle 5 der Maschine getrennt, kann aber mit dieser und mit der konachsialen Welle S¹, die von der Welle S getrieben wird oder diese antreibt, während des Umlaufes durch ein einfaches Universalgelenk gekuppelt sein. Von der .einen Fläche der Scheibe D ragt eine kurze Welle 15 mit Spielraum in das Lager, konachsial zu der .Welle S. Die Zusammenkupplung erfolgt durch einen kurzen, zylinderförmigen Zapfen 16 o. dgl., der an seinen Endflächen zwei diametral entgegengesetzte, rechtwinklige Zapfen 17, 18 besitzt, deren Diametralachsen senkrecht zueinander stehen.

Die Zapfen passen in Schlitze in den benachbarten Weilenenden. Die Kupplung zwi-

Claims

sehen der Scheibe/) und der WeUeS¹ ist wie folgt gebildet: Das Ende der Welle"S¹ ist nach außen flanschartig '-erweitert, so daß es eine Schale 21 mit zwei diametral entgegengesetzten Schlitzen 22 bildet. In der Schale ist ein Querstück 23 angebracht, das zwei Ansätze 24 besitzt, die in den. erwähnten Schlitzen 22 liegen. In der Mitte hat das Querstück einen diametralen Schlitz 25, der rechtwinklig zu der Verbindungslinie zwischen den Schlitzen 22 liegt. Ein rechteckiger Zapfen 27 ragt von der Scheibe D in den Schlitz 25 hinein. Die Teile sind mit so viel Spielraum angeordnet, daß sie sich in jeder Richtung etwas bewegen können, um Ungenauigkeiten in der gegenseitigen achsialen Lage der Wellen S¹ und S¹ ausgleichen zu können. Zwischen der Kappe oder Glocke 21 und der Scheibe/) ist eine Feder 28 eingesetzt, die die Scheibe gegen die Endfläche 4 des Gehäuses C leicht anpreßt. Durch diese Anordnung· wird es ermöglicht, daß die Scheibe D ihre richtige Lage zum Gehäuse C einnimmt, ohne von der Betriebsbeanspruchung· beeinflußt zu werden.

Gemäß Abb. 7 sind die Scheibe D, die Balgenoder Zickzackmembran 2 und die Nabe 3 aus einem Stück geformt; aber der Druck der Scheibe D gegen die Gehäusewände kann durch Verschrauben der Nabe 3 auf der Welle 5 eingestellt werden. Mit der Welle sind ein weicher Packungsring 30, eine Hülse oder Scheibe 31 und eine Mutter 12 verbunden. Die Scheibe 31 rotiert mit der Welle, kann aber in achsialer Richtung· auf derselben verstellt werden. Die verschiedenen Teile werden mittels der Mutter 12 in ihren Stellungen festgehalten. Der Teil 31 wird durch einen Keil 32 oder ein anderes bekanntes Befestigungsmittel mit der Welle verbunden. Um zu verhindern, daß die mit dem Packungsring 30 in Verbindung stehenden Teile sich im Verhältnis zueinander drehen, ist der Teil 31 nach außen verlängert, so daß er mit der Scheibe/) im Eingriff liegt. Der Eingriff kann z. B. durch Zähne 33 o. dgl. am Teil 31, die in Aussparungen 34 am Scheibenrand eingreifen, bewirkt werden.

Abb. 8 zeigt eine Ausführungsform der Zickzackmembran 3, die aus einer Anzahl dünner Stahlscheiben besteht, die an ihren inneren und äußeren Rändern mit Flanschen versehen und durch Pressen oder auf andere Weise derart miteinander, mit der Nabe 3 und mit der Scheibe/) verbunden sind, daß alle Verbindungen gas- und flüssigkeitsdicht werden.

Die Erfindung läßt sich besonders bei Pumpen oder Kraftmaschinen anwenden, die bei der Herstellung oder Behandlung von schädlichen Gasen oder Flüssigkeiten oder von besonders teuren Gasen und Flüssigkeiten benutzt werden. Im ersten Fall ist ein Verlust durch leckende Verbindungsteile schädlich und nachteilig, im zweiten Fall können mit der Zeit große ökonomische Verluste entstehen. Besonders läßt sich die Erfindung auch bei hocheffektiven Dampfkraftanlagen anwenden. Bei Niederdrucikdampfturbinen, Luftpumpen u. dgl. kann mittels der neuen Vorrichtung das Eindringen von Luft in die Dampfleitungen und den Kondensator verhindert werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit der ganzen Anlage gesteigert wird.

Einfache Ausführungsformen der Erfindung· können für viele Zwecke benutzt werden, z. B. bei Automobilmotoren, in Getriebekästen, bei Wellen usw., um Ölverluste und das Eindringen von Wasser und Schmutz zu verhindern.

PaTENTANSTKUCHE:

ι. Vorrichtung zur Verhinderung des Austritts (Leckens) von Gas oder Flüssigkeit zwischen einer umlaufenden Welle und dem Lager derselben, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Endfläche des Lagergehäuses selbst als die eine Verschlußfläche dient, während die andere Verschlußfläche durch eine massive Scheibe gebildet wird, die nachgiebig, flüssigkeits- und gasdicht mit der Welle verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle in drei Teile geteilt ist, wobei die Scheibe mit dem mittleren Teil aus einem Stück geformt ist, das mit Spielraum in das äußere Ende des Lagers eingepaßt und vermittels loser Kupplungsteile mit den inneren und äußeren Teilen drehbar gekuppelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Dichtungsflächen mehrere kleine, flache, in sich abgeschlossene Taschen eingeschnitten und derart versetzt zueinander angeordnet sind, daß die ganze gegenüberliegende Dichtungsfläche während der Drehung der WeEe durch die in den Taschen aufgefangene Flüssigkeit bespült wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.