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Einrichtung zum Abdichten von insbesondere zum Fördern von Gasen und
Dämpfen bestimmten Maschinen mit umlaufenden Wellen Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zum Abdichten von Maschinen mit umlaufenden Wellen, die insbesondere
zum Fördern von Gasen und Dämpfen bestimmt sind. Als solche Maschinenkommen vor
allem Kreiselverdichter in Frage. Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine
Einrichtung der genannten Art, bei welcher von einer Pumpe geförderte Sperrflüssigkeit
aus .einer Stopfbüchsenkammer nach ,einem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden
Raum sowie nach einem im Innern der abzudichtende Maschine befindlichen Raum abzufließen
trachtet. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer Abdichtung
für rasch sich drehende @Vellen immer entwederLeckverluste oder dann ein Eindringen
von Dichtungsflüssigkeit in den abzudichtenden Raum in Kauf zu nehmen sind. Die
Erfindung fußt nun auf der Tatsache, daß Dichtungsflüssigkeit in den abzudichtenden
Raum gelangt. Ist die betreffende Menge an sich auch klein, so genügt sie doch,
um bei einer ununterbrochen arbeitenden Maschine mit der Zeit eine Betriebsstörung
herbeizuführen. Diesem wird nun gemäß der Erfindung dadurch vorgebeugt, daß die
Flüssigkeitsspiegel in dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Raum und in
dem im Innern -der Maschine befindlichen Raum in einen bestimmten Zusammenhang gebracht
werden.
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Dies wird dadurch .erreicht, daß die Pumpe, welche die Sperrflüssigkeit
fördert, diese aus dem mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Raum unmittelbar
ansaugt und der Stopfbüchsenkammer zudrückt, von wo sie nur nach dem unter Atmosphärendruck
stehenden Sammel- oder Saugraum und dem im Innern der Maschine liegenden Raum abströmen
kann. Dabei beeinflußt ein in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Saugraum sich
selbsttätig einstellendes Organ das Zuströmen von Flüssigkeit von dem im Innern
der Maschine befindlichen Raum nach dem Saugraum, derart, daß in beiden Räumen der
Flüssigkeitsspiegel praktisch auf gleicher Höhe bleibt. Dadurch, daß auf diese Weise
zwei im Kreislauf sich bewegende Flüssigkeitsströme dauernd aufrechterhalten werden,
die teilweise in entgegengesetzter Richtung fließen, teilweise zusammenlaufen, wobei
der eine Flüssigkeitsstrom mindestens unter Atmosphärendruck steht, wird eine stetige
Förderung unabhängig von dem im Innenraum der Maschine herrschenden Druck gesichert,
was bei bekannten Vorrichtungen, die denselben Zweck verfolgen, nicht der Fall ist.
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Zu diesem Behufe beeinflußt nach der Erfindung
ein
in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel in dem mit der Atmosphäre in Verbindung
stehenden Raum sich selbsttätig einstellendes Organ das Zuströmen von Sperrflüssigkeit
aus dem im Innern der Maschine befindlichen Raum zu einer die Sperrflüssigkeit fördernden
Pumpe durch Regelung der in jenen mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Raum
bzw. aus letzterem abfließenden Flüssigkeitsmenge derart, daß in beiden Räumen der
Flüssigkeitsspiegel praktisch sich gleich bleibt.
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Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
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Abb. i zeigt eine Einrichtung mit seiner Haupt- und einer Zusatzpumpe
zum Fördern von Sperrflüssigkeit, von denen die Zusatzpumpe gleichzeitig die zum
Schmieren eines Wellenlagers dienende Flüssigkeit fördert.
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Abb. 2 zeigt .eine Ausführung mit nur seiner Pumpe, während Abb.3
eine weitere Ausführung mit einer Haupt- und einer Zusatzpumpe zeigt.
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Abb. q. zeigt eine Einrichtung mit einer einzigen Pumpe, bei welcher
diese zum Fördern der Sperrflüssigkeit dienende Pumpe als eine einen Teil der abzudichtenden
Welle bildende Schraubenpumpe ausgebildet ist.
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Abb. 5 zeigt eine ähnliche Einrichtung, bei welcher die abzudichtende
Welle zwei Schrauben von entgegengesetzter Gangrichtung aufweist, welche die zum
Fördern der Sperrflüssigkeit dienende Pumpe bilden.
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Abb.6 zeigt wieder (eine Einrichtung mit einer Haupt- und einer Zusatzpumpe,
während Abb. 7 eine Ausführung mit nur einer Pumpe veranschaulicht, bei welcher
ein Wechselventil je nach dem Flüssigkeitsstand, welcher in dem mit der Atmosphäre
in Verbindung stehenden Raum herrscht, die Sangseite der Pumpe entweder mit einem
im Innern der Maschine befindlichen Raum oder dem mit der Atmosphäre in Verbindung
stehenden Raum verbindet.
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In Abb. i bezeichnet i die Welle eines Kreiselverdichters, von :dem
noch ein Kreiselrad 2 und ein Teil seines Gehäuses 5 veranschaulicht sind. 3 bezeichnet
ein zum Stützen der Welle i dienendes Lager und q. eine Stopfbüchse für diese Welle.
Das Lager 3 ist in einem im Innern des Gehäuses der Kreiselmaschine vorgesehenen
Raum 6 untergebracht, der zur Aufnahmeeiner gleichzeitig als Sperrflüssigkeit für
die Stopfbüchse q. und zum Schmieren des Lagers 3 dienenden Flüssigkeit dient. -
In dem Raum 6 ist ferner eine Zusatzpumpe 7 untergebracht, die ihren Antrieb über
ein Schneckengetriehe 8 unmittelbar von der Welle i erhält. 9 ist die Hauptpumpe,
die dazu dient, Sperrflüssigkeit für die Stopfbüchse 4 im Umlauf zu erhalten. Die
Hauptpumpe 9 drückt aus einem Raum 12 durch eine Leitung 13 angesaugte Flüssigkeit
durch eine Leitung i q. in eine ringförmige Kammer i o der Stopfbüchse q.. Von dieser
Kammer io kann die Flüssigkeit über Drosselstrecken D, C nach entgegengesetzten
Richtungen abfließen. Der Raum 12 steht durch ein Rohr i9 mit der Atmosphäre in
unmittelbarer Verbindung. Eine Leitung i 6 stellt ferner eine Verbindung zwischen
einer Stopfbüchsenkammer i 5, die zwischen der Stopfbüchsenkammer io und dem Raum
6 vorgesehen ist, und dem Raum 12 her; diese Verbindung wird von.einem schwimmergesteuerten
Ventil 17 beherrscht. 21 bezeichnet leinen Kanal, der seine Verbindung zwischen
der Druckleitung 18 der Zusatzpumpe 7 und einer ringförmigen Kammer 2o der Stopfbüchse
q. herstellt. Von den drei erwähnten Kammern i o, 15, 2o der Stopfbüchse q. ist
die Kammer 2o dem Raum 6 zunächst gelegen. Bei der beschriebenen Einrichtung ist
in den Räumen 6 und 12 Flüssigkeit von derselben Beschaffenheit enthalten.
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Die Einrichtung wirkt folgendermaßen: Angenommen, das Ventil
17 befinde sich in der dargestellten Lage, wo Sperrflüssigkeit aus der Kammer
15 in den Raum 12 fließen kann. Von der Hauptpumpe 9 aus dem Raum 12 angesaugte
Flüssigkeit wird in die Kammer i o gedrückt, von wo sie in der Richtung der PfeileA
nach entgegengesetzten Richtungen abzufließen trachtet und dabei die Dichtung der
Welle i bewirkt. Die von der Zusatzpumpe 7 geförderte Flüssigkeit ;gelangt zum Teil
in das Lager 3 und zum Teil in die Kammer 20. Bei normalen Verhältnissen, wo also
das Ventil 17 in der gezeigten Lage sich befindet, wird infolge bestimmter
Wahl der Abmessungen der Hauptpumpe g und der Zusatzpumpe 7 an der Stelle B der
.Stopfbüchse q. weder ein Fluß nach rechts noch nach links auftreten, d. h. von
der Hauptpumpe 9 geförderte Flüssigkeit, welche an jener StelleB nach rechts zu
strömen trachtet, wird nicht in der Lage sein, die von der Zusatzpumpe 7 in die
Kammer 2o geförderte und von hier aus zum Teil nach links zu strömen trachtende
Flüssigkeit zu verdrängen, so daß sich bei B beide Strömungen gegenseitig die Wage
halten und daher dort gar kein Fluß stattfindet. Es wird ßomit sämtliche Flüssigkeit,
die aus der Kammer i o nach rechts abfließt, nach Erreichen der Kammer 15
durch die Leitung 16
in den Raum 12 zurückfließen, wie auch sämtliche durch
die Leitung 2 i in die Kammer 2o gelangende Flüssigkeit in den Raum 6 zurückfließen
wird. Sobald aber eine der beiden Pumpen 7, 9 aus irgendeinem Grunde an der Stelle
B das Übergewicht erlangt, ändert sich die Sachlage folgendermaßen: Angenommen,
die Hauptpumpe 9 erlange das Übergewicht.
Es wird dann ein Teil
der von dieser Pumpe in die Kammer 15 geförderten Flüssigkeit bis nach der Kammer
2o strömen, tun von dort zusammen mit der von der Zusatzpumpe 7 in diese Kammer
2o geförderten Flüssigkeit in den Raum 6 zu gelangen. Die Folge dieser Vorgänge
ist :ein Steigen des Flüssigkeitsspiegels im Raum 6 und ein Fallen des Spiegels
im Raum 12. Das Fallen des Spiegels im Raum 12 bedingt eine Abwärtsbewegung des
Ventils 17, so daß es den Austritt der Flüssigkeit aus der Leitung 16 weniger stark
drosselt. Es wird daher die in die Kammer 15 gelangende Flüssigkeit das Bestreben
haben, wieder mehr nach dem Raum 12 abzufließen, und daher an der StelleB weniger
danach trachten, den Widerstand der ihr aus der Kammer 2o entgegenzuströmen trachtenden
Flüssigkeit zu überwinden. Sollte der Flüssigkeitsspiegel im Raum 12 bereits zu
stark gefallen sein, so wird das Ventil 17 die untere Öffnung der Leitung 16 so
freigeben, daß fast keine Flüssigkeit mehr aus der Kammer 15 nach der Kammer 2o
zu fließen trachtet, so daß an der StelleB die Zusatzpumpe 7 das übergewicht erlangt
und von dieser in die Kammer 2o geförderte Flüssigkeit zum Teil über die Kammer
15 und die Leitung 16 in den Raum 12 abfließen kann, Es wird infolgedessen der Spiegel
im Raum 12 steigen, das Ventil. 17 daher gehoben und infolgedessen die aus der Leitung
16 austretende Flüssigkeit stärker gedrosselt, so daß der Druck in der Kammer 15
steigt und an der StelleB wieder Verhältnisse hergestellt werden, bei denen an dieser.
Stelle Flüssigkeit weder nach rechts noch nach links fließt. Auf diese Weise ist
es möglich, mit Hilfe des selbsttätig wirkenden Regelorgans 17 den Flüssigkeitsspiegel
im Raum 12 praktisch konstant und dadurch auch in dem im Innern der Maschine befindlichen
Raum 6 die Füllung möglichst unverändert zu erhalten. Diese Einrichtung läßt sich
auch verwenden, wenn im Raum 6 ein Unterdruck herrscht.
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Bei der in Abb: 2 dargestellten Ausführung, bei welcher eine einzige
Pumpe g vorgesehen ist, ist angenommen, daß in dem im Innern der Maschine befindlichen
Raum 6 ein überdruck herrscht. Der Raum 12, welcher auch hier bei 19 mit der Atmosphäre
in Verbindung steht, ist durch eine Leitung 22 -unmittelbar an den Raum 6 angeschlossen.
Die durch die Leitung 13 Sperrflüssigkeit aus dem Raum 12 ansaugende Pumpe 9 drückt
diese Flüssigkeit in die Kammer i o der Stopfbüchse 4, von der sie bei normalen
Arbeitsverhältnissen ungefähr in gleicher Menge über die DrosselstreckenC und D
in entgegengesetzter Richtung nach dem Raum 6 bzw. durch :die Leitung i i nach dem
Raum 12 abfließt. Dabei bewirkt diese Flüssigkeit eine praktisch vollkommene Abdichtung
der Welle i.
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Sollte aber aus irgendeinem Grunde beispielsweise mehr Flüssigkeit
durch die Drosselstrecke C als durch die Drosselstrecke D fließen, so wird der Flüssigkeitsspiegel
im Raten 12 fallen, derjenige im Raum 6 steigen. Das bedingt eine Abwärtsbewegung
des Ventils 17, so daß mehr Flüssigkeit aus dem Raum 6 in den Raum 12 überfließen
und daher der Spiegel im Raum 12 wieder steigen, derjenige im Raum 6 fallen wird.
Sollte umgekehrt mehr Flüssigkeit durch die Drosselstrecke D als durch die Drosselstrecke
C fließen, so hebt sich das Ventil17, und es wird dann der Ausfluß aus der Leitung
22 stärker gedrosselt, um sein weiteres Sinken des Spiegels im Raum 6 und ein weiteres
Steigen des Spiegels im Raum i 2 zu verhindern. Es erhält somit auch hier das selbsttätige
Regelorgan 17 den Flüssigkeitsspiegel im Raum i 2 und somit auch den im Raten 6
praktisch konstant.
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Bei der Einrichtung nach Abb.3, wo ürl Raum 6 ein Überdruck oder Unterdruck
herrschen kann, sind die Teile, welche den in Abb. i dargestellten entsprechen,
mit denselben Bezugszeichen belegt wie in Abb. i. 23 ist eine außerhalb der Maschine
angeordnete Zusatzpumpe, die Flüssigkeit aus dem Raum 6 ansaugt und in die Druckleitung
14 der Hauptpumpe 9 fördert. Die Druckleitung 14 steht- durch eine Leitung 25 unmittelbar
mit dem Raum 12 in Verbindung. Das Regelorgan ist hier als Tellerventil ;17 ausgebildet,
das je nach der Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Raum 12 den Austritt von Flüssigkeit
aus der Leitung 25 in den Raum 12 mehr oder weniger stark drosselt. Findet eine
stärkere Drosselung statt, so steigt der Druck in den Leitungen 25, 14; die Pumpen
23 und 9 werden daher weniger fördern. Da aber der Druck im Raum 1o größer als vorher
ist, so fließt trotz der geringeren Förderung durch jene Pumpen dennoch mehr Sperrflüssigkeit
in den Raum 6 als vorher; auch durch die Leitung i i wird (etwas mehr Flüssigkeit
in den Raum 12 zurückfließen als vorher; dieses Mehr wiegt aber nicht diejenige
Menge auf, welche infolge der stärkeren Drosselung durch das Ventil 17 jetzt
weniger durch die Leitung 25 in den Raum 12 zurückfließt. Die Folge von all dem
ist ein Heben des FlüssigkeitsspiegelsixnRaum 6 undein;Senken des Spiegels im Raum
i z. Das hat ein Senken des Ventils 17 zur Folge, so daß von der von den Pumpen
9, 23 geförderten Flüssigkeit jetzt wieder weniger in den Raum 6 und mehr in den
Raum 12 gelangt. Das in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Raum 12 sich selbsttätig
einsbellende Ventil 17 beeinflußt also
auch hier mittelbar das Zuströmen
von Sperrflüssigkeit aus dem im Innern der -Maschine befindlichen Raum 6 zur Hauptpumpe
9 (durch Beeinflussung ihres Gegendruckes) - derart, daß in den Räumen 6, 12 der
Flüssigkeitsspiegel praktisch konstant bleibt.
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Bei der in. Abb. q. veranschaulichten Ausführung ist nur eine Pumpe
vorhanden, und es ist diese zum Fördern der Sperrflüssigkeit in die Kammer i o der
Stopfbüchse dienende Pumpe 9 als Schraubenpumpe ausgebildet. Die innerhalb der Stopfbüchse
¢ befindliche Schraube 9 bildet dabei einen Teil ,der Welle i. Der Raum 6 ist hier
als integrierender Teil der Pumpe 9 zu betrachten, indem er als deren Windkessel
wirkt, so daß die Sperrflüssigkeit für die Stopfbüchse q. unter dem Einflusse des
in diesem Kessel herrschenden Druckes durch die Leitungen 22 und 26 hindurch in
die Kammer i o gedrückt wird. Von der Kammer io fließt auch hier die zum Abdichten
der Welle i dienende Sperrflüssigkeit über die DrosselstreckenC und D in entgegengesetzten
Richtungen ab, um zum Teil über die Pumpe 9 in. den Raum 6 und zum Teil durch die
Leitung i i in den Raum 12 zu gelangen. Letzterer ist durch die Leitung 13 an die
Saugseite .der Pumpe g angeschlossen. Die erwähnte Leitung 22 ist auch 'mit dem
Raum 12 verbunden, wobei die Verbindung zwischen diesen Teilen von dem schwimmergesteuerten
Ventil 17 beherrscht wird. Je '.nach der im Raum 12 enthaltenen Flüssigkeitsmenge
wird das Ventil 17 die Verbindung zwischen dem Raum 12 und der Leitung 22
mehr oder weniger drosseln, so daß eine größere oder kleinere Menge Spier@-flüssigkeit
der Kammer io zufließt. Auf diese Weise wird der Flüssigkeitsspiegel im Raum 12
wiederum praktisch konstant erhalten und dadurch auch die Füllung im Raum 6.
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Bei der Einrichtung nach Abb. 5 ist die einzige vorhandene, Sperrflüssigkeit
in die Kammer io der Stopfbüchse q. fördernde Pumpe als Doppelschraubenpumpe ausgebildet.
Die zwei Schrauben bilden auch hier Teile der Welle i und besitzen entgegengesetzt
gerichtete Gewindegänge. Eine Beschreibung der Wirkungsweise 'dieser Einrichtung
dürfte mit Rücksicht auf das im vorhergehenden Ausgeführte sich erübrigen.
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Abb. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Wirkung des selbsttätigen
Regelorgans 17 von einem zweiten selbsttätigen Regelorgan 29 unterstützt wird, das
die Menge der Flüssigkeit regelt, welche aus der Druckleitung 28 einer aus dem Raum
6 ansaugenden Zusatzpumpe 7 durch eine Leitung 27, unter Umgehung der Drosselstrecke
C, in den Raum 6 zurückfließen. kann. Ist hier z. B. zu viel Flüssigkeit im Raum
6 und daher zu wenig im Raum i-- enthalten, so wird das schwimmergesteuerte Venti129
die Austrittsmündung der Leitung27 absperren; auch das Ventil 17 wird nahezu
auf seinem Sitz aufliegen. Es wird daher einmal fast keine Flüssigkeit aus dem Raum
12 angesaugt, und anderseits wird die Zusatzpumpe? an der StelleB das übergewicht
gewinnen, so daß ein großer Teil der von der Zusatzpumpe 7 geförderten Flüssigkeit
nach dem Hindurchgehen durch die Drosselstrecken ;B, 'D in den Raum 12 abfließen
wird. Der Spiegel in diesem Raum wird daher rasch steigen und derjenige im Raum
6 rasch fallen, so daß die angestrebte praktische Konstanthaltung der Flüssigkeitsspiegel
in jenen Räumen 12, 6 gewährleistet ist. Diese Einrichtung läßt sich verwenden sowohl
wenn im Raum 6 ein Überdruck als auch wenn in demselben ein Unterdruck herrscht.
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Schließlich zeigt -Abb. ?eine Ausführung, bei welcher das schwimmergesteuerte
Regelorgan 17 als Wechselventil ausgebildet ist. Die Sperrflüssigkeit in die Stopfbüchsenkammer
i o drückende Pumpe 9 ist hier saugseitig durch die Leitung 13 an :eine Kammer 29
angeschlossen, in der das als Klapp ausgebildete Wechselventil17 untergebracht ist.
Die Kammer 29 steht ihrerseits durch eine Leitung 3o mit dem Raum 12 und durch eine
Leitung 31 mit dem Raum 6 in Verbindung. Diese Verbindungen. werden vom Wechselventil
17 beherrscht, dessen Lage vom Flüssigkeitsspiegel itn Raum 12 abhängt. Aus der
Kammer i o fließt die Sperrflüssigkeit über die DrosselstreckenC und D in den Raum
6 bzw. 12 ab. Das i;n Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel im Raum _12 sich selbsttätig
einstellende Ventil 17 beherrscht auch hier das Zuströmen der Flüssigkeit zur 'Pumpe
g aus dem Raum 6, derart, daß in den Räumen 6, 12 der Flüssigkeitsspiegel praktisch
konstant bleibt. Damit die in den Raum 6 abfließende Sperrflüssigkeit möglichst
wenig Gas oder Dampf aufnimmt, fließt sie hier nicht in den gas- oder dampferfüllten
Raumteil, sondern in einen unter dem Flüssigkeitsspiegel ausgießenden Stutzen 32
aus. Ein Eingehen auf die Wirkungsweise dieser Einrichtung dürfte sich mit Rücksicht
auf das früher Ausgeführte erübrigen..
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Alle beschriebenen Ausführungen gestatten bei möglichst geringer Reibung
und geringer Abnutzung eine praktisch vollkommen dampf-und gasdichte Abdichtung
der Wellen. Als Sperrflüssigkeit für die Stopfbüchse kann jede beliebige Flüssigkeit
zur Verwendung kommen; zweckmäßig wird eine Schmierflüssigkeit benutzt, die, wie
mix Bezug auf einige Ausführungen beschrieben wurde, gleichzeitig zur Schmierung
gewisser Maschinenteile dienen kann.