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Einrichtung zur Abdichtung von Maschinen, insbesondere Kreiselverdichtern
Es sind bereits Einrichtungen zur Abdichtung vonKreisel:maschinen bekannt, bei denen
jeder Stopfbüchse ein Raum vorgeschaltet ist, in den das durch die Stopfbüchse entweichende
Fördermittel gelangt. Dabei ist gleichzeitig eine in Abhängigkeit von dem Druck
in jenem Raum beeinflußte Vorrichtung vorhanden, die in letzterem einen dem äußeren
Atmosphärendruck entsprechenden Druck aufrechterhält, um ein Eindringen von Luft
zu verhindern. Ferner ist auch schon vorgeschlagen worden, die Räume der Lager von
Kreiselgebläsen, in die das Fördermittel gelangen kann, durch eine Leitung zu verbinden,
um in den betreffenden Räumen stets gleich hohe Drücke zu haben, damit den verschiedenen
Lagern dieselbe Schiniermittelmenge zufließt.
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Die Erfindung betrifft nun die Schaffung einer Einrichtung zur Abdichtung
von Maschinen, insbesondere Kreiselverdichtern, bei denen am einen Ende eine Stopfbüchse
gegen Unterdruck und am andern Ende eine Stopfbüchse gegen Überdruck abzudichten
hat, wobei durch diese Stopfbüchsen entweichendes Treib- bzw. Fördermittel in vor
den Stopfbüchsen gelegene Räume gelangt, die .durch eine Leitung miteinander in
Verbindung stehen. Zweck der Erfindung ist, eine Einrichtung für Maschinen letzterer
Art zu schaffen, welche mit Gewißheit jegliches Entrinnen von Treib- bzw. Fördermittel
aus :der Maschine oder ein Einströmen von Luft in letztere verunmöglicht. Zu diesem
Behufe bestimmt der Druck in .den vor den Stopfbuchsen gelegenenRäumen die Stellung
zweier Ventile, von denen das eine zusätzliches Treib- bzw. Fördermittel von einer
Stelle der Maschine, wo höhererDruck alsAtmosphärendruck herrscht, in jene Räume
überströmen läßt, sobald der Druck in letzteren unter Atmosphärendruck zu fallen
neigt, während das zweite .dieser Ventile durch die Stopfbüchsen ent-,veichendes
Treib- bzw. Fördermittel aus den genannten Räumen nach einer Stelle der Maschine,
wo Unterdruck herrscht, überströmen läßt, sobald der Druck in diesen Räumen über
Atmosphärendruck zu steigen neigt.
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Auf der Zeichnung sind zwei beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. z schematisch einen axialen Längsschnitt durch
einen Kreiselverdichter mit der neuartigen Einrichtung und Fig. z einen ähnlichen
Schnitt durch einen Kreiselverdichter mit der neuartigen Einrichtung, dessen Saugseite
gegen die Atmo-
Sphäre durch eine Stopfbüchse für Sperrflüssigkeit
abgedichtet wird, wobei diese Stopfbüchse beim Stillstande des Verdichters von einer
Hilfseinrichtung mit Sperrflüssigkeit versorgt wird.
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In Fig.« i bezeichnet i den Saugstutzen und - denDruckstutzen eines
dreiVerdichterstufen 3 aufweisenden Kreiselverdichters. Es wird vorausgesetzt, daß
im Saugstutzen i ein Unterdruck, im Druckstutzen g- dagegen ein Überdruck in bezog.
auf den Atmosphärendruck herrscht. Ansauge- und Druckraum dieses Verdichters werden
durch Labyrinthstopfbüchsen 4 bzw. 5 nach außen abgedichtet. Vor der Stopfbüchse
4 ist ein Raum 6 und vor der Stopfbüchse 5 ein Raum 7 vorgesehen. Der Raum 6 wird
gegen die Atmosphäre durch eine Stopfbüchse 8 und der Raum 7 durch eine Stopfbüchse
9 abgedichtet. Die Räume 6, 7 sind durch eine Leitung io miteinander verbunden,
so daß in denselben stets der gleiche Druck herrscht. Das durch die Stopfbüchse
5 entweichende Fördermittel wird durch die Stopfbüchse 4 hindurch vom Verdichter
angesaugt, so daß in der Leitung io bei normalen Verhältnissen ständig eine Strömung
von der Kammer 7 nach der Kammer 6 stattfindet. Die Leitung io steht ferner durch
eine Leitung i i mit einem Raum 12 eines zweischenkligen Flüssigkeitsbehälters 13
in Verbindung. Der andere Schenkel des Behälters 13 steht unter Atmosphärendruck.
In den Behälter 13 ist eine Schwimmervorrichtung eingebaut, deren zwei Schwimmer
14 durch einen Waagebalken 15 miteinander verbunden und je in einem Schenkel des
Behälters 13 angeordnet sind. Der Waagebalken 15 ist starr mit einer drehbaren Welle
16 verbunden, mit der auch ein Arm 17 starr verbunden ist. An letzteren ist eine
Stange 18 angelenkt, die mit einem zweiarmigen Hebel i 9 -Lind über eine Stange
2o auch noch mit einem zweiarmigen Hebel 2-1 verbunden ist. Der Hebel i9, der bei
22 drehbar gelagert ist, wirkt mit einem gabelförmigen Ende auf ein Ventil
23 ein, welches für gewöhnlich durch eine Feder 24 gegen seinen Sitz gepreßt
wird, und der Hebel 21, 'der bei 25 drehbar gelagert ist, wirkt mit einem gabelförmigen
Ende auf ein Ventil 26 ein, das für gewöhnlich von einer Feder 27 gegen seinen Sitz
gedrückt wird. Das Ventil _Y, beherrscht die Verbindung zwischen einer Leitung 28,
welche an den Raum 7 angeschlossen ist, und dem Druckstutzen 2, während das Ventil
26 die Verbindung zwischen . einer Leitung 29, welche an den Raum 6 angeschlossen
ist, und dem Saugraum i beherrscht.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Herrschen
normale Verhältnisse, d. h. ist der Druck in den Räumen 6, 7 praktisch gleich dem
Atmosphärendruck, so nimmt der Waagebalken 15 die waagerechte Lage ein, in welchem
Falle dann die Ventile 23, 26 geschlossen sind. Diese Lage der verschiedenen Teile
ist in Fig. i gezeigt. Sobald der Druck in den Räumen 6, 7 vom Atmosphärendruck
abzuweichen trachtet, so stellt sich auch ein Niveauunterschied in den kommunizierenden
Schenkeln des Flüssigkeitsbehälters 13 ein, was eine Schiefstellung des die beiden
Schwimmer 14 verbindenden Waagebalkens 15 bedingt. Dieser wird dann, je nachdem
sich in den Räumen 6, 7 ein Unter- oder Überdruck einzustellen trachtet, entweder
das Ventil 2-3 oder das Ventil26 etwas öffnen. Nimmt der Druck in den Räumen
6, 7 z. B. etwas: ab, so wird das Ventil 23 geöffnet, so daß so lange Fördermittel
aus dem Druckstutzen :2 in den Raum 7 und von diesem durch die Leitung io in den
Raum 6 gelangen wird, bis in diesen Räumen praktisch wieder Atmosphärendruck herrscht.
Sobald letzteres der Fall ist, so bewirkt der Waagebalken i 5I der allmählich in
seine waagerechte Lage zurückgeht, das Schließen des Ventils 23. In ähnlicher Weise
wird,das Ventil 26 geöffnet, wenn in den Räumen 6, 7 ein kleiner Überdruck auftritt,
was ein Absaugen von Leckmittel aus den Räumen 6, 7, also ein Absenken des Druckes
in diesen Räumen bedingt.
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Die Mittel, die in Abhängigkeit vom Druck in den Räumen 6, 7 beeinflußt
werden, um in letzteren einen praktisch dein Atmosphärendruck entsprechenden Druck
aufrechtzuerhalten, können - auch anders ausgebildet sein, als in Fig. i dargestellt
ist, @da die Ausbildungsart dieser Mittel nicht das Wesen der Erfindung,ausmacht.
So kann beispielsweise in den zweischenkligen Behälter 13 .an Stelle einer Schwimmervorrichtung
auch eine Ringwaage eingebaut werden. An Stelle eines die Ventile 23, 26 einstellenden
Gestänges kann auch eine von einem Druckmittel betätigte Vorrichtung vorgesehen
werden, in welchem Falle dann ein Steuerkolben, der in Abhängigkeit vom Niveauunterschied
im Behälter 13 eingestellt wird, den Zufluß des Druckmittels nach Servomotoren beherrschen
kann, die das eine oder das andere der Ventile 23, 26 betätigen. Zur Gewährleistung
einer stabilen Druckeinstellung in den Räumen 6, 7 kann zwischen der Reguliereinrichtung
13, 1:I, 15 und den Ventilen z3, 26 in bekannter Weise noch eine Rückführung vorgesehen
werden.
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Da die Stopfbüchsen 8, 9 nur gegen einen sehr kleinen Druckunterschied
abzudichten haben, können sie einfach ausgebildet werden, beispielsweise als Kohlenringstopfbüchseil,
als
Stopfbüchsen mit Flüssiglteitsabschluß, als sogenannte Sealingringstopfbüchsen u.
dgl.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführung, welche auch beim Stillstand der Maschine
eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet. Es ist nämlich zu beachten, daß sich
beim Stillstand der Maschine in letzterer derjenige Dampfdruck einstellt, welcher
der Außentemperatur entspricht. Dieser Druck herrscht dann auch in den Räumen, welche
vor den Stopfbüchsen gelegen sind. Ist dieser Dampfdruck höher als der Atmosphärendruck,
so wird das in der Maschine enthaltene Mittel in die Atmosphäre entweichen; ist
er tiefer als der Atmosphärendruck, so wird Luft in die Maschine eindringen, da
beim Stillstande die in Fig. i gezeigte Reguliereinrichtung unwirksarn wird, weil
dann am Ein- und Austritt der Maschine derselbe Druck herrscht.
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In Fig.2 bezeichnet 30 den Saugstutzen und 31 den Druckstutzen eines
zwei Stufen 32 aufweisenden Kreiselverdichters. Auch hier wird vorausgesetzt, daß
im Saugstutzen 3o ein Unterdruck, im Druckstutzen 31 dagegen ein Überdruck in bezug
auf den Atmosphärendruck herrscht. 33 ist eine auf der Saugseite des Kreiselverdichters
und 34 eine auf dessen Druckseite vorgesehene Labvrinthstopfbüch.se. Vor der Stopfbüchse
33 ist auch in diesem Falle ein Raum 35 und vor der Stopfbüchse 34 ein Raum 36 vorgesehen.
Eine Leitung 37 verbindet die beiden Räume 35, 36 miteinander. Die Lager 38 und
39 für die Welle des Kreiselverdichters sind in .den Räumen 35 b:zw. 36 untergebracht;
es ist nur auf der Antriebsseite :der Maschine eine Stopfbüchse 40 vorgesehen, welche
gegen die Atmosphäre hin abzudichten hat. Die Abdichtung in der Stopfbüchse 4o erfolgt
mittels Sperrflüssigkeit. Als Sperrflüssigkeit für die Stopfbüchse 4o und als Schmiermittel
für die Lager 38, 39 wird dieselbe Flüssigkeit verwendet. Diese Flüssigkeit muß
dann allerdings so b°schaffen sein, daß sie mit dem Fördermittel des Kreiselverdichters
nicht chemisch reagiert und :dieses Mittel auch nicht in unzulässiger Menge absorbiert.
Die Sperr- und Schmierflüssigkeit wird von einer in nicht gezeigter Weise von der
Welle des Kreiselverdichters aus angetriebenen Pump;. 42 aus einem Behälter 41 angesaugt
und in eine Leitung 4.4 gefördert, in die ein Kühler 43 eingeschaltet ist und von
der Aste nach der Stopfbüchse4o und den Lagern 38, 39 abzweigen. Die in die Räume
35, 36 abfließende Flüssigkeit gelangt durch Leitungen 45, ,46 und 47 in den Behälter
41 zurück. Letzterer ist in zwei kommunizierende Räume 48, 49 unterteilt, von denen
der Raum 48 unter demselben Druck wie die Räume 35, 36 steht, indem er durch eine
Leitung 5o init dem Rauln 36 verbunden ist. Der Raum 49 steht über eine Leitung
5 i mit :der Atmosphäre in Verbindung. Die Höhe der Leitung 51 ist so groß, daß
sich in dieser eine dem größten vorkommenden Druckunterschied zwischen den Räumen
48, 49 entsprechende Flüssigkeitssäule einstellen kann. In den Flüssigkeitsbehälter
4i sind zwei Schwimmer 52 eingebaut, die genau in derselben Weise, wie im -Zusammenhang
mit Fig. i beschrieben worden ist, die Ventile 53, 54 so beeinflussen können, daß
während des Ganges der Maschine in den Räumen 35, 36 ein Druck aufrechterhalten
wird, der praktisch dem Atmosphärendruck entspricht. Die rechts an der Stopfbüchse
4o abfließende Sperrflüssigkeit gelangt durch eine Leitung 55 in einen Behälter
56, von dem aus eine Hilfspumpe 57 Sperrflüssigkeit durch eine Leitung 58 zur Stopfbüchse
4o fördern kann.
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Steigt bei der beschriebenen Einrichtung, z. B. beim Stillstand der
Kreiselmaschine, der Druck in den Räumen 35, 36, weil der Inhalt der Maschine die
Temperatur der Umgebung annimmt, so stellen sich in den Räumen 48, 49 des Flüssigkeitsbehälters
41 verschieden hohe Flüssigkeitsspiegel ein, und zwar wird letzterer im Raum 49
höher als im Raum 48. Die dadurch von den Schwimmern 52 hervorgerufene Einstellung
der Ventile 53, 54 bleibt jetzt wirkungslos, da der nicht arbeitende Verdichter
keinen Druckunterschied erzeugt. Durch geeignete, in der Figur nicht gezeigte Vorrichtungen
kann nun erreicht werden, daß, sobald der von den Schwiminern,52 bewirkte Ausschlag
eines Gestänges einen bestimmten Wert überschreitet, die Pumpe 57 in Betrieb gesetzt
wird, so daß dann von ;dieser Sperrflüssigkeit aus dem Behälter 56 in die Stopfbüchse
4o gedrückt wird. Auf diese Weise wird erreicht, .daß auch beim Stillstande des
Kreiselverdichters in der Stopfbüchse 4o eine einwandfreie Abdichtung zwischen Raum
35 und der Atmosphäre erfolgt.
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Die Vorrichtung, welche eine Wirkungsverbindung zwischen :den Schwimmern
52 und der Einschaltvorrichtung für die Hilfspumpe 57 herstellt, kann eine beliebige
sein; so kann dieselbe z. B. auch als Druckregler, als eine mit einem Steuerkolben
versehene hydraulische Vorrichtung u. dgl. ausgebildet sein.
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An Stelle eines Behälters 56 mit Hilfspumpe 57 kann auch ein Hochbehälter
vorgesehen werden, aus dem beim Stillstande der Maschine der Stopfbüchse 4o Sperrflüssigkeit
zufließt, sobald der Druck in den Räumen 35, 36 einen bestimmten Wert überschreitet.
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Die Verwendung einer Pumpe 57 mit Vorratsbehälter
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oder eines besonderen Hochbehälters als Fördervorrichtung ist infolge ihrer leichten
und schnellen In- und Außerbetriebsetzung und der Möglichkeit ihres einfachen Aufbaues
in Verbindung mit der vorbeschriebenen Regelungseinrichtung besonders zweckmäßig.
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Die Leitung 5o kann gleichzeitig zur Entgasung der sich im Behälter
4i ansammelnden Schmierflüssigkeit dienen. Um diese Entgasung zu fördern, kann der
Behälter 4i gewünschtenfalls geheizt werden.
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In Verbindung mit der Pumpe 42, die von der Welle des Kreiselverdichters
aus angetrieben wird, kann eine Hilfsantriebsvorrichtung vorgesehen werden, die
beim Stillstand des Verdichters selbsttätig eingeschaltet wird, sobald der Ausschlag
der Schwimmer 52 eine festgesetzte Grenze überschreitet. In einem solchen Falle
ist ohne Hilfspumpe 57 auszukommen, und es muß dann nur dafür gesorgt werden, daß
ein allfälliger Überschuß an Flüssigkeit aus dem Behälter 66 in den Behälter 41
abfließen kann.