DE507010C - Stopfbuechsendichtung fuer unter hohem Gasdruck stehende Apparate und Maschinen - Google Patents

Stopfbuechsendichtung fuer unter hohem Gasdruck stehende Apparate und Maschinen

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DE507010C
DE507010C DEC40115D DEC0040115D DE507010C DE 507010 C DE507010 C DE 507010C DE C40115 D DEC40115 D DE C40115D DE C0040115 D DEC0040115 D DE C0040115D DE 507010 C DE507010 C DE 507010C
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DE
Germany
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liquid
chamber
gas
stuffing box
gas pressure
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Expired
Application number
DEC40115D
Other languages
English (en)
Inventor
Walter Baensch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schering Kahlbaum AG
Original Assignee
Schering Kahlbaum AG
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Publication date
Application filed by Schering Kahlbaum AG filed Critical Schering Kahlbaum AG
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Application granted granted Critical
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/16Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/40Sealings between relatively-moving surfaces by means of fluid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

  • Stopfbüchsendichtung für unter hohem Gasdruck stehende Apparate und Maschinen Es ist bekannt, daß Stopfbüchsen gegen hohen Druck von Gasen, besonders leichten Gasen, wie z. B. Wasserstoff, nicht völlig dicht zu bekommen sind.
  • Bisher hat man diesen Übelstand dadurch zu beseitigen versucht, daß man eine Sperrflüssigkeit vor die Stopfbüchse brachte. Die Anordnung wurde so getroffen, daß die Sperrflüssigkeit einen Raum zwischen zwei Packungen vollständig ausfüllte. Der Austritt der Sperrflüssigkeit nach der Seite, woher der Gasdruck kommt, wurde durch die innere Packung und der Austritt der Flüssigkeit ins Freie durch die äußere Packung verhindert. Die Sperrflüssigkeit sollte dann den engen Spalt zwischen der Packung und der Welle bzw. Stange ausfüllen und vermöge ihrer Viskosität, wohl in Verbindung mit kapillarer Wirkung, dem Gasdruck widerstehen. Der Raum zur Aufnahme der Sperrflüssigkeit wurde allgemein so gebildet, daß in der langen, ungeteilten Grundbüchse zwei Packungen durch eine Zwischenbüchse auseinandergehalten waren. Die durch die Bewegung der Welle bzw. Stange in die Sperrflüssigkeit gelangenden Gasblasen bleiben in der verhältnismäßig geringen Menge Flüssigkeit gemischt und gelangen nicht nur in den Spalt zwischen Welle (Stange) und Packung, sondern auch in den Spalt zwischen Packung und Grundbüchse, also nach dem äußeren Umfang der Stopfbüchsenbrille und damit ins Freie. Besonders bei stehenden Stopfbüchsen steigen Gasblasen vermöge ihrer Leichtigkeit nach oben zur äußeren Packung.
  • Um die Abdichtung zu vervollkommnen; hat man Pumpen und Pressen angeordnet, die die Sperrflüssigkeit unter einen wesentlich höheren Druck setzen, als dem Gasdruck entspricht. Dadurch soll ein Durchtritt der Gasblasen nach dem Raum der Sperrflüssigkeit überhaupt verhindert werden, weil die Sperrflüssigkeit vermöge ihres Überdruckes durch die innere Packung tritt und den Eintritt des Gases in die Packung verhindert. Werden solche Maschinen stillgesetzt, während der Gasdruck bestehen bleibt, so tritt alsbald Gas ins Freie, weil die mit der Maschine verbundene Pumpe den Flüssigkeitsüberdruck nicht mehr erzeugt.
  • Obgleich alle derartigen Einrichtungen nicht völlig gasdicht waren, hat man sich damit bisher geholfen. Bei Hochdruckapparaturen tritt hin und wieder eine Gasblase heraus, die mit hörbarem Knacken die Ölhaut sprengt.
  • Man hat auch vor die Kammer mit Sperrflüssigkeit zwischen zwei Packungen nach der Seite des Gasdruckes hin noch eine zweite Kammer zwischen zwei Packungen angeordnet, um durchtretende Gase teils abzusaugen, teils in einer durch die Kammer gepumpten Absorptionsflüssigkeit zu absorbieren bzw., soweit es sich um Dämpfe handelt, sie zu kondensieren. Auf diese Weise verhütet man, daß das Gas überhaupt in die Sperrflüssigkeit gelangt.
  • Die Mißstände der bisherigen verwickelten und unvollkommenen Einrichtungen werden durch die Stopfbüchsendichtung der vorliegenden Erfindung beseitigt.
  • Diese Stopfbüchsendichtung besteht im wesentlichen aus einer Kammer, die nur teilweise mit einer Sperrflüssigkeit. angefüllt ist, so daß die Zugänge zu den beiden die Kammer abschließenden Packungen ständig unterhalb des Spiegels der Sperrflüssigkeit liegen. Der Gasdruck wirkt dann auf den Flüssigkeitsspiegel. Tritt innerhalb des Apparats oder der Maschine ein hoher Gasdruck auf, so entweicht zunächst eine geringe Menge Gas an der Kolbenstange oder Welle entlang in die Dichtungsflüssigkeit und steigt dort senkrecht auf dem kürzesten Wege über den Flüssigkeitsspiegel. Ist nun der Gasdruck über dem Flüssigkeitsspiegel so groß geworden wie im Apparat, dann treten keine Gasblasen in die Dichtungsflüssigkeit, weil dem Gasdruck ein Flüssigkeitsdruck entgegenwirkt, der gleich dem Gasdruck ist vermehrt um den geringen hydrostatischen Druck der Flüssigkeit Es ist hierbei wichtig, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Gasblasen einen möglichst kurzen, senkrechten Weg zum Flüssigkeitsspiegel nehmen können, und daß ihre Austrittsstelle weit genug vom Zugang zur äußeren Packung entfernt ist. Daher wird zweckmäßig die Grundbüchse vollständig unterbrochen. Die innere und äußere Pahkung brauchen nicht einzeln für sich gespannt zu werden, wenn eine Zwischenbüchse angeordnet wird, die auf einem Teil ihrer Länge eine größere Bohrung besitzt, zu der die Sperrflüssigkeit durch Öffnungen der Büchse Zutritt hat. Es lassen sich auch noch andere Einrichtungen treffen, die die Gasblasen zwingen, ihren Weg über den Flüssigkeitsspiegel zu nehmen. Auf diese Weise ist, wie Versuche gezeigt haben, die Welle oder Kolbenstange absolut gasdicht abgedichtet, ganz gleich, ob sich die Welle oder Stange bewegt oder sich in Ruhe befindet.
  • Es ist im folgenden gezeigt, wie der Erfindungsgedanke nicht nur bei horizontalen, drehenden Wellen und hin und her gehenden Stangen, sondern auch bei vertikalen, drehenden Wellen und auf und ab gehenden Stangen durchgeführt wird.
  • In der Abb. i ist i die Kolbenstange eines Gaskompressors. Eine geringe Menge Gas kann durch die knetbare oder eine andere elastische Packung 2 in die Aussparungen 3 der Zwischenbüchse q. in den Flüssigkeitsraum 5 treten. Dieser Flüssigkeitsraum ist mit Öl oder einer anderen Flüssigkeit gefüllt. Das Gas steigt in Blasen sofort zum Flüssigkeitsspiegel, und der Flüssigkeitsraum kommt unter Druck. Ein Austritt von Flüssigkeit wird durch eine zweite elastische Packung 6 verhindert, die durch die Stopfbüchsenbrille 7 in der üblichen Weise gespannt wird. Wird die Packung 6 undicht, so tritt Flüssigkeit ins Freie, niemals aber Gas, solange der Flüssigkeitsspiegel oberhalb der Packung liegt und am Schauglas 3 zu sehen ist. Eine Schraube g dient zum Einfüllen, eine andere Schraube io zum Ablassen der Flüssigkeit. Wird der Kompressor stillgesetzt, so kann das Gas aus der Kammer 5 durch eine Rohrleitung i i und Rückschlagventil 12 in die entlastete Druckleitung des Kompressors 13 entweichen, damit nicht Öl langsam in den Zylinder gedrückt wird, wenn die Maschine längere Zeit stillsteht. Man könnte auch durch eine kleine Bohrung 14 die Kammer 5 mit dem Kompressionsraum verbinden und so auf einfachste Weise gleiche Drucke dauernd erhalten, doch empfiehlt sich das nicht, weil der Gasraum der Kammer 5 dann als zusätzlicher schädlicher Raum wirkt, der den Wirkungsgrad des Kompressors herabsetzt.
  • Abb. 2 zeigt schematisch, wie die Kolbenringe eines zweistufigen Kompressors durch Stopfbüchsen mit Flüssigkeit ersetzt werden können. Mit i ist wieder der Kolben, der hier die Stelle der Kolbenstange vertritt, bezeichnet, 2 und 6 sind die elastischen Packungen, die durch die Zwischenbüchsen .I mit den Aussparungen 3 auseinandergehalten werden. Die vordere Stopfbüchsenbrille ist mit 7 bezeichnet, die hintere Stopfbüchse kann beispielsweise mittels Büchse 15, elastischer Packung 16, Ring 17 und Schrauben 18 gespannt werden. Der Flüssigkeitsraum 5 würde in diesem Falle Öl enthalten; es erübrigt sich dann auch jegliche Schmierung des Kompressors. Außerdem kann die große Ölmenge zum Kühlen dienen und die Wärme durch Rippen ig und (oder) Kühlrohre 2o abgeführt werden, oder das warme Öl kann durch einen Kühler umgepumpt werden. Den Flüssigkeitsspiegel zeigt wieder Schauglas 8, Schraube g dient zum Einfüllen, Schraube io zum Ablassen des Öles. Beim Stillsetzen des Kompressors kann das Gas aus Raum 5 durch Rohrleitung i i usw. seinen Druck ausgleichen.
  • Es werden auch in der Industrie umlaufende Gebläse gebraucht, welche die Gase nicht komprimieren, sondern eine Gasmenge unter hohem Druck umwälzen sollen. Die Wellendurchführung eines derartigen Gebläses ist z. B. in Abb. 3 dargestellt. Die Ausführung nach Abb. q. unterscheidet sich von derjenigen nach Abb.3 nur durch ein eingebautes Kugellager 21. Erfindungsgemäß läßt sich häufig Lagerung und Stopfbüchse verbinden, wenn als Dichtflüssigkeit Öl angewendet werden kann. In Abb. 3 und .4 bezeichnet i die Welle; die anderen Bezeichnungen entsprechen denjenigen von Abb.2. Bei solchen Gebläsen kann dem Gas aus dem Flüssigkeitsraum 5 der Durchtritt nach dem Gebläsezylinder durch Bohrung 14 ohne weiteres vermittelt werden, um beim Stillsetzen der Maschine den Druckausgleich zu erreichen; denn der geringe schädliche Raum spielt wegen des kleinen Kompressionsverhältnisses hierbei keine Rolle. Abb. 5 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens bei hängenden Stopfbüchsen für drehende Wellen und auf und ab gehende Stangen. i i (Abb. 5) ist eine Druckausgieichleitung für das Gas, wenn die Maschine stillgesetzt wird.
  • Abb.6 stellt eine stehende Ausführung einer Stopfbüchse dar, die für drehende Wellen und auf und ab gehende Stangen geeignet ist. Auf die elastische Packung 2 drückt die Zwischenbüchse d., welche die Aussparungen 3 besitzt. Oberhalb der Aussparungen 3 sind nochmals Aussparungen 22 angeordnet, deren Zweck sich aus folgendem ergibt. Bei heftigem Gasblasenaustritt von unten her wird die Sperrflüssigkeit aus den Aussparungen 3 herausgetrieben. so daß bei der Drehung der Welle i bzw. beim Aufundabgehen der Stange i Gasblasen zerdrückt werden und Spuren von Gas in den engen Spalt zwischen der Welle bzw. Stange i und Büchse 4. nach oben in die Packung 6 und durch die Brille 7 ins Freie entweichen können. Durch die Aussparungen 22 tritt aber die Sperrflüssigkeit in den engen Spalt zwischen der Welle bzw. Stange i und der Büchse .4 und fließt, vermöge ihres hydrostatischen Druckes, nach unten in den Raum der Aussparungen 3, in dem sich Gasblasen befinden. Dadurch ist es dem Gas unmöglich gemacht, nach oben in den engen Spalt zwischen Welle bzw. Stange i und Büchse .I zu dringen. Dieser Zustand herrscht im Anfang, wenn der Apparat unter Druck gesetzt wird. Ist der Gasdruck über dem Spiegel der Sperrflüssigkeit so groß geworden wie -im Apparat, dann treten keine Gasblasen mehr in die Aussparungen 3 ein, weil dein Gasdruck im Apparat ein Flüssigkeitsdruck entgegenwirkt, der gleich dem Gasdruck ist, vermehrt um den geringen hydrostatischen Druck der Flüssigkeit.
  • Der Flüssigkeitsrauen 5 kann beim Stillsetzen des Betriebes durch ein Rohr i i usw. seinen Druck ausgleichen. Der Raum 5 kann gegebenenfalls mit Kühlrippen 19 versehen sein. Eine stehende Stopfbüchse nur für drehende Wellen ist in Abb. 7 dargestellt. Die Packung 2 z. B. kann in eine Aussparung der Wellendurchführung gelegt werden, da sie nur das Herablaufen von Flüssigkeit an der Welle i verhindern soll: Ein beiderseits offener Zylinder mit Zwischenboden 23, der mit dem Zwischenboden gasdicht auf der Welle i sitzt, hat den Zweck, die Gasblasen in der gezeigten Richtung zu leiten und so die Büchse 24 und Packung 6 unter Flüssigkeit zu halten.
  • Eine besondere Stopfbüchse z. B. für Dampfturbinen zeigt Abb.8 in schematischer Darstellung. Die Zwischenbüchse 4 gestattet durch Aussparungen 3 dem etwa durchtretenden Dampf in den Flüssigkeitsraum 5, der z. B. mit Öl gefüllt ist, einzutreten. Die Wandung des Flüssigkeitsraumes kann mit Wasser gekühlt werden, das durch Rohr 25 in den Kühlraum 26 eintritt und ihn durch Rohr 27 verläßt. Das Kondenswasser sinkt durch das Öl nach unten. Ein Flüssigkeitsstand 28, der auch ein größeres Gefäß sein kann, das durch Rohre 29 und 30 mit dem Flüssigkeitsraum in Verbindung steht, läßt die Spiegel von Wasser und Öl erkennen. Das Wasser kann durch Ventil 31 abgelassen werden, durch Ventil 32 kann Öl eingefüllt werden. Man kann auch Öl und Wasser gemeinsam aus dem Flüssigkeitsraum mittels einer Pumpe durch einen Kühler und Abscheidegefäß umpumpen, wodurch der Kühlraum 26 entbehrlich wird.
  • Selbstverständlich läßt sich der Erfindungsgedanke auf viele andere Fälle anwenden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Stopfbüchsendichtung für unter hohem Gasdruck stehende Apparate und Maschinen, bei der zwischen zwei Packungen eine Kammer mit Sperrflüssigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrflüssigkeit die Kammer (5) unter Belassung eines freien Raumes so weit ausfüllt, daß die Zugänge zu den beiden die Kammer abschließenden Packungen (2 und 6) stets unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegen.
  2. 2. Stopfbüchse nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß namentlich bei stehenden Stopfbüchsen die zwischen den Packungen befindliche Büchse aus einem beiderseits offenen Zylinder mit Zwischenboden (23) besteht, der mit dein Zwischenboden gasdicht auf der Welle (i) sitzt (Abb. 7).
  3. 3. Stopfbüchse nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Fällen, wo die Dichtungsflüssigkeit gleichzeitig ein Schmiermittel ist, die Lagerung der Welle, z. B. Kugellager (21) oder eine andere Lagerung, innerhalb der Kammer (5) in der Dichtungsflüssigkeit zwischen den beiden Stopfbüchsenpackungen (2 und 6) angeordnet ist. q.. Stopfbüchse nach Anspruch z bis 3, dadurch gekennzeichnet, daB die Kammer (5) den über der Dichtungsflüssigkeit 1agernden Gasdruck, nachdem die Maschine stillgesetzt ist, durch eine Verbindung mit dem Gasarbeitsraum, d. h. Kompressionsraum, oder Druckleitung selbsttätig ausgleicht, z. B. durch Rückschlagventil (1a) oder Bohrung (i4).
DEC40115D 1927-01-24 1927-07-12 Stopfbuechsendichtung fuer unter hohem Gasdruck stehende Apparate und Maschinen Expired DE507010C (de)

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DE (1) DE507010C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1073261B (de) * 1960-01-14 Bopp & Reuther GmbH Mann heim-Waldhof Spindelabdichtung insbesondere an Armaturen fur Kernenergieanlagen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1073261B (de) * 1960-01-14 Bopp & Reuther GmbH Mann heim-Waldhof Spindelabdichtung insbesondere an Armaturen fur Kernenergieanlagen

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