DE615402C - Abdichtung fuer umlaufende Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Abdichtung umlaufender Wellen und ist insbesondere für kleine Kältekompressoren bestimmt. Bei den bekannten Ausführungsformen der Abdichtung umlaufender Wellen mittels eines oder mehrerer Schleifringe mit unter Federdruck stehenden radialen Dichtungsflächen beeinflußt die zwischen dem in der Maschine herrschenden Druck und der freien Atmosphäre bestehende Druckdifferenz deiiFlächen- <1ruck der abdichtenden Gleitflächen, der mit Abdichtungsdruck bezeichnet sei, in der Weise, daß der geringste vorkommende Abdichtungsdruck nicht dann besteht, wenn die Druckdifferenz Null ist, sondern dann, wenn die Druckdifferenz ein Maximum erreicht. Je nach der getroffenen Anordnung tritt der geringste Abdichtungsdruck also entweder bei innerem "Unter- oder Überdruck ein. Da

co im Betrieb normaler Kältekompressoren beide Fälle eintreten, so muß der Federdruck immer so groß bemessen sein, daß auch im ungünstigsten Falle eine einwandfreie Abdichtung gewährleistet wird. Es ist also bei den bekannten Ausführungsformen nicht zu vermeiden, daß bei anderen als dem ungünstigsten Betriebszustand, die bei den wechselnden Druckverhältnissen im normalen Betrieb dauernd vorkommen, mit zu hohem Abdichtungsdruck gearbeitet werden muß.

Ernndungsgemäß wird sowohl der Federdruck als auch der dazugehörige Reaktionsdruck durch Gleitflächen, welche mit der axial verschiebbar gelagerten Welle durch Wellrohre und Spiralfedern axial beweglich verbunden sind, auf die festen Lager übertragen. Die dadurch zwischen der Welle und den gleitenden Dichtungsflächen entstehenden veränderlichen Räume werden einerseits mit dem Innenraum der Maschine, andererseits mit der freien Atmosphäre verbunden. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß jede Druckdifferenz- zwischen Innenraum und Atmosphäre eine Erhöhung des Anpressungsdruckes der gleitenden Dichtungsflächen, also des Abdichtungsdruckes, herbeiführt.

In beiliegender Zeichnung stellt α die abzudichtende umlaufende und axial verschiebbar gelagerte Welle dar, welche mittels der Wellrohre b mit den radialen Gleitflächen c durch Lötung gasdicht verbunden ist. Die Gleitflächen sind durch die Spiralfedern d Delastet und da jede der beiden Seiten nur die Reaktionskraft der anderen aufnehmen kann, so _drücken im Falle-des Druckausgleiches zwischen Innenraum und Außenluft beide Flächen c mit der gleichen Kraft gegen die festen Lager e. Der veränderliche Raum g steht durch die Bohrung & mit dem Innenraum der Maschine i, der veränderliche Raum / durch die Bohrung I mit der Außenluft in Verbindung. Der zwischen den beiden Flächen c liegende Raum /e wird zweckmäßigerweise mit Sperrflüssigkeit gefüllt.

Unter der Voraussetzung, daß durch die Wellrohre b keine axialen Kräfte übertragen werden, wird die Wirkungsweise dieser Anordnung am sichersten durch die rechnerische

Gleichgewichtsbeziehung zwischen beiden Dichtungsseiten wiedergegeben, die deshalb im folgenden kurz angegeben sei.

Der Innendruck in der Maschine sei P₁-, der Außendruck der Atmosphäre P₀, die Größe sämtlicher in Betracht kommender Flächen sei mit ι angenommen. Beide Federn haben die gleiche Vorspannung P/, die durch die Druckdifferenz P,- minus P₀ hervorgerufene axiale Verschiebung dA der Welle habe eine Änderung der Federkraft von der Größe dA · Pf zur Folge. Da zwischen beiden Seiten Gleichgewicht herrscht, so gilt:

{P_f — dA · P_t) = P_B + (P,

dA

Daraus ergibt sich folgendes:

Ist die Druckdifferenz Null, also P₁ gleich P_n, so ist auf jeder Seite nur die Federvorspannung Pf als Dichtungsdruck wirksam. Herrscht innerer Überdruck, ist also P,- größer als P_a, so wird, da der Außendruck immer rund ι Atm. absolut beträgt, der Dichtungsdruck, also der Gesamtwert einer Seite der Gleichung, um die Hälfte der Druckdifferenz erhöht.

Herrscht innerer Unterdruck, ist also P,-kleiner als der als konstant angenommene WertP_e, so findet gleichfalls eine Erhöhung des Dichtungsdruckes um die Hälfte der Druckdifferenz statt, nur ist in diesem Falle die Richtung der axialen Bewegung dA umgekehrt.

Man hat es durch die Wahl der Federstärke und der Abmessungen der wirksamen Dichtungsflächen in, der Hand, die axiale Verschiebung der Welle α in den durch die konstruktiven Forderungen bedingten Grenzen zu halten. Unabhängig von der Federstärke kann diejenige Vorspannung der Fedem eingestellt werden, die zur Abdichtung des Raumes k, der mit Sperrflüssigkeit gefüllt ist, notwendig ist. Die wirksamen Flächen werden dann so bemessen, daß ein der ansteigenden Druckdifferenz entsprechender Dichtungsdruck jederzeit gewährleistet ist.

Bei kleinen Ausführungen ist es nicht nötig, daß die Verbindung der veränderlichen Räume g und / mit dem Inneren der Maschine bzw. mit der Außenluft durch Bohrungen hergestellt wird, da erfahrungsgemäß der Spalt in den Lagern e zum Druckaustausch genügt.

Bei der hier vorgeschlagenen Anordnung sind die Wellrohre b, die Spiralfedern d und die Gleitflächen c relativ zur Drehbewegung der Welle a in Ruhe. Naturgemäß können die Wellrohre auch mit den festen Lagern e durch Lötung gasdicht verbunden sein und sich die Gleitflächen c gegen den Absatz der Welle abstützen, so daß die Welle relativ zu ihnen eine Drehbewegung ausführt. Es können auch beide Ausführungsformen beliebig kombiniert werden, ohne daß sich an der Wirkungsweise des Systems prinzipiell etwas ändert.

Der Fortschritt gegenüber bekannten Ausführungen der Abdichtung einer umlaufenden Welle liegt darin, daß die Vorspannung der Federn gegen die abdichtenden Gleitflächen nicht mehr nach der ungünstigsten möglichen Druckdifferenz bemessen werden muß, während sie in allen anderen Fällen viel zu hoch ist, sondern daß die Einstellung der Vorspannung der Federn von der einwandfreien Abdichtung eines mit Sperrflüssigkeit gefüllten Raumes im Zustande des Druckausgleiches zwischen Innenraum der Maschine und Außenluft ausgeht. Dadurch wird es möglich, mit geringerer Federvorspannung auszukommen, und der Kraftverbrauch, welcher bei kleinen Anlagen eine Rolle spielt, wird geringer.

Die hier vorgeschlagene Anordnung bedeutet, daß entsprechend der selbsttätigen Anpassung des Abdichtungsdruckes an die herrschende Druckdifferenz zwischen Innenraum der Maschine und der Atmosphäre mit einem möglichst sparsamen Kraftaufwand größtmögliche Sicherheit gegen den Durchtritt des im Innern befindlichen Gases oder der dort befindlichen Flüssigkeit nach» außen erreicht wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Abdichtung für umlaufende Wellen gegen inneren oder äußeren Überdruck mit zwei federbetasteten Gleitflächen, welche durch Wellrohre gegenüber der Welle axial verschiebbar angeordnet sind und durch welche ein mit Sperrflüssigkeit gefüllter Raum abgegrenzt wird, insbesondere für Kältemaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der Seite des Innenraumes der Maschine gelegene, zwisehen der axial verschiebbar gelagerten Welle, Wellrohr und Gleitfläche gebildete veränderliche Raum (g) mit dem Innenraum der Maschine und der gleichermaßen umgrenzte, nach der Außenseite der Ma- no schine gelegene Raum (/) mit der freien Atmosphäre in kommunizierende Verbindung gebracht ist, so daß im inneren Raum (g) der Innendruck der Maschine und im äußeren Raum (/) atmosphärischer Druck herrscht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen