DE7141842U

DE7141842U - Dichtungsanordnung

Info

Publication number: DE7141842U
Application number: DE7141842U
Authority: DE
Original assignee: BBC GmbH
Current assignee: BBC GmbH
Priority date: 1971-11-05
Filing date: 1971-11-05
Publication date: 1972-01-27

Description

Brown,Boveri-Sulzer Turbomaschinen GmbH Mannheim

Mn.-Nr. 612/71

Mannheim, den H. Okt. 1971 PAT-Fz/Bt

Dichtungsanordnung

Die Neuerung betrifft eine Dichtungsanordnung zwischen umlaufen-· den und feststehenden Teilen, insbesondere eine Wellendichtung für Turboverdichter."

Es sind bereits Dichtungsanordnungen zwischen umlaufenden und feststehenden Teilen für Gebläse bekannt (DT-AS 1 099 688), die aus einer Umlauf dichtung und einer Stillstandsdichtung bestehen. Wird der Läufer des Gebläses bei dieser bekannten Anordnung stillgesetzt, so kommt durch Axialverschiebung der Läuferwelle die Stillstandsdichtung zur Wirkunc, die aus einer kegelstumpfförmigen Dichtfläche des Läufers und einer entsprechend geformten Fläche des Gehäuses gebildet ist. Im Fall dieser bekannten Anordnung ist die Umlaufdichtung als Schleifringdichtung ausgebildet. Bei Turboverdichtern, die eine gasdichte Abdichtung der Wellendurchführung verlangen, z.B. Kälteverdichter oder Synthesegasverdichter, können jedoch auf der Welle gleitende Dichtungen wegen der hohen Umfangsgeschwindigkeit nicht eingesetzt werden.

Andererseits verlangen die bekannten mit Gas- oder Ölsperrung arbeitenden Dichtungseinrichtungen (Patentanmeldung A 22 763 ! Ia/46f, bekanntgemacht: 28.6.1956) eine ständige Versorgung mit j Sperrmedium, auch bei abgestellter Haschine, was ebenfalls nach-j teilig ist.

P»t 4 F 1 (9'0 1000C/KE)

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Es ist wohl ein Gebläse bekannt (USA-PS 2 283 131) mit einer Stillstandsdichtung in Form eines Dichtungsringes, der durch eine Feder gegen einen Welleribund gepresst wird und bei dem_t während das Betriebes der Dichtungsring mittels eines durch Öldruck betätigten Servomotorkolbens von der Dichtfläche abgehoben wird, wobei dann als IMLaufdichtung unter- Drück stehendes Öl dient, welches in den Raum zwischen dem Dichtungsring und dem Umfang der Maschinenwelle geleitet wird. Diese bekannte, mit einem Servomotor arbeitende Dichtungsanordnung ist verhäTtnismäßig kompliziert und daher aufwendig.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtungsanordnung zu schaffen, bei der die Nachteile der bekannten vergleichbaren Dichtungseinrichtungen vermieden sind. Dabei soll die neue Dichtungsanordnung einfach im Aufbau, venig aufwendig und dabei zuverlässig in ihrer Funktion sein.

Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, wird eine Dichtungsanordnung zwischen umlaufenden "und feststehenden Teilen, insbesondere Wellendichtung für Turboverdichter, bestehend aus einer ümlaufdichtung und einer Stillstandsdichtung gemäß der Neuerung so ausgebildet, daß die Stillstandsdichtung aus einem elastisch verformbaren Dichtring von rohrförmiger Gestalt besteht, der innerhalb einer entsprechend geformten Ausnehmung des umlaufenden Teiles angeordnet und dort mit seinem einen Ende fest eingespannt ist, wobei die elastische Vorspannung des Dichtringes so bemessen ist, daß sich der Dichtring mit seinem gegen das andere Ende zu liegender Teil im Stillstand an eine Fläche aes feststehenden Teiles anlegt und sich im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft von der letztgenannten Fläche abhebt, so daß er an der Begrenzungsfläche der Ausnehmung des umlaufenden Teiles voll von innen zur Anlage kommt.

Pat A F t (670.10000/KE)

Nach einer bevorzugten Ausbildung der Neuerung kann die Dichtungsanordnung so ausgebildet sein, daß der Dichtring, ebenso wie die Ausnehmung am umlaufenden Teil kegelstumpfförmige Gestalt besitzen und der Dichtring mit seinem verjüngten Ende in der genannten Ausnehmung fest eingespannt ist und daß am feststehenden Teil eine Kegelfläche angeordnet ist, an die sich der Dichtring mit seinem, den größeren Durchmesser aufweisenden Teil im Stillstand anlegt und von der sich der Dichtring im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft abhebt, so daß er an der Begrenzungsfläche der kegelstumpfförmigen Ausnehmung des umlaufenden Teiles voll von innen zur Anlage kommt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Neuerung werden im folgen den anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

In der Zeichnung ist das linksseitige Ende einer Turbomaschine, beispielsweise eines Turboverdichters dargestellt» Es bedeutet 1 den umlaufenden Teil (Maschinenwelle), der dicht durch den feststehenden Teil 3, hier di^ Stirnwand des Maschinengehauseä hindurchgeführt werden soll. An der dargestellten Absperrstelle soll der übertritt άα,α gasförmigen Arbeitsmittels aus dem, einen verhältnismäßig hohen Gasdruck aufweisenden Innenraum A der Maschine nach dem einen niedrigeren Druck, beispielsweise Atmospharendruck, aufweisenden ümgebungsraum B verhindert werden. In einer Ausnehmung C des feststehenden Teiles 3 ist eine, In der Zeichnung nicht dargestellte, ümlaufdichtung zu denken, die als Schwlanringstopfbucnse oder !labyrinthdichtung ■it Gassperrung ausgebildet sein kann und der während des Betriebes der Maschine, d.h. beim umlauf der Welle 1 ein Sperrmedium zugeführt wird, das unter einem etwas höheren Druck steht, als der Druck des im Raum A befindlichen Arbeitsmittels

Pat 4 F 1 (670.ICOOOjTCB

Um nun eine einwandfreie Abdichtung der Absperrstelle auch bei stehender Haschine und dabei abgestellter Sperraediumzufuhr zu ■

t der Umlauf dichtung im Raum C zu gewährleisten, ist die neuertaagagemäß ausgebildete Stillstandsdichtung vorgesehen, die aus einem elastisch verformbaren Dichtring 2, in Form einer Schlauchring- ; dichtung aus gnmniiartigem Material besteht, der bei dem gewähl- j ten Ausführungsbeispiel kegelstumpfförxaige Gestalt besitzt. Der Dichtring 2 ist innerhalb einer entsprechend geformten Ausnehmung 7 des umlaufenden Teiles 1 angeordnet und ist mit seinem verjüngten Ende in der genannten Ausnehmung mittels eines Ringes 4 fest eingespannt. In der oberen Hälfte der Zeichnung ist die neuerungsgemäfie Dichtung in der Lage dargestellt, die j sie im Stillstand der Maschine einnimmt, während die untere Hälfte der Zeichnung die Dichtung während des Betriebes der Maschine zeigt.

Am feststehenden Teil 3 ist ein nasenförmiger Fortsatz mit einer Kegelfläche 5 vorgesehen. Die elastische Torspannung des Dichtringes 2 ist nun so bemessen, daß sich der Dichtring mit seinem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil im Stillstand an die Kegelfläche 5 des feststehenden Teiles 3 fest anlegt, wodurch eine einwandfreie Abdichtung an der Absperrstelle erreicht wird. Das Anlegen des Dichtringes wird dabei durch den Dif f erensdruck zwischen den Räumen A und B unterstützt. Je höher dieser Differenzdruck ist, um so höher ist die Anpresskraft und damit die Dichtwirkung.

Bevor nun die Welle 1 in Drehung versetzt wird, wird der öl- oder Gasdruck in der in dem Raum C angeordneten Betriebsstoffbüc&se aufgebaut. Da dieser Druck zur wirksamen Sperrung etwas hoher als der Druck im Raum A sein muß, wird der Dichtring entlastet. Die Haschine wird nun angefahren. Bis zu einer be-

Pat 4 F I «ST lCOOWKE

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stimmten Drehzahl gleitet der Dichtring 2 auf der Kegelfläche 5 des feststehenden Teiles 3. Dann beginnt bei weiterem Ansteigen der Drehzahl die Zentrifugalkraft den Dichtring aufzuweiten, bis er sich von der Kegelfläche 5 abhebt und sich an die Begrenzungsfläche 8 der kegelstumpfförmigen Ausnehmung 7 im umlaufenden Teil voll anlegt. Da ein weiteres Aufweiten des Dichtringes 2 somit verhindert ist, und die gesamte Dichtung nun keinerlei gleitende Teile mehr besitzt, kann die Drehzahl der Welle 1 3etzt beliebig erhöht werden*

Nach einer weiteren Ausbildung der Neuerung ist die kegelstumpfförmige Ausnehmung 7 des umlaufenden Teiles an ihrem, den größeren Durchmesser aufweisenden Ende mit einem Bund 6 versehen, an den das Ende des Dichtringes 2 zur Anlage kommt, wenn sich dieser unter der Wirkung der Fliehkraft in Richtung auf den Bund 6 hin verformt. Der Bund 6 entlastet damit die Einspannung (bei 4) des Dichtringes 2 und verhindert ein Kriechen des Werkstoffes des Dichtringes bei extrem hohen Drehzahlen. Beim Abfahren nimmt die Zentrifugalkraft wieder stetig ab, bis bei Erreichen der Lösedrehzahl die Elastizität den Dichtring wieder zusammenzieht und dieser auf der Kegelfläche 5 des feststehenden Teiles zur Anlage kommt. Beim Abschalten der öl- oder Gassperrung stellt der Differenzdruck zwischen den Räumen A und B den Stillstands zustand wieder her.

Ein besonderer Vorteil der Neuerung besteht auch darin, daß der Elastizitätsmodul von Elastomeren, d.h. der Werkstoffe für den Dichtring, bei Raumtemperatur-Werten von 10 kp/cm bis 1000 kp/cm hat, und somit die Lösedrehzahl des Dichtringes in weiten Grenzen frei gewählt werden kann. Sowohl im Stillstand | als auch im Betrieb läßt die neuerungsgemäße Art der Abdichtung ! relativ große Bewegungsfreiheit für die Welle, sowohl in axialer! als auch in radialer Richtung zu, ohne ihre Dichtwirkung zu verlieren (Wärmedehnung oder Schrumpfen der Welle beim Abkühlen oder Form- und Lageungenauigkeiten von Teil 1 und Teil 3 werden ausgeglichen).

PaMF 1 !570 1KXWKE)

Die Neuerung ist nicht auf das dargestellte, bzw. vorbeschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es sind hierzu verschiedene konstruktive Abwandlungen denkbar. So brauchen der Dichtring Γ, die Ausnehmung 7 am umlaufenden Teil und die Fläche 5 am fr- stehenden Teil nicht unbedingt kegelig ausgebildet zu sein, sondern könnten auch in Zylinderform bzw. als Zylinderflachen ausgeführt werden. In diesem Fall erhält der Dichtring 2 beispielsweise eine solche elastische Torspannung, die ihn die Form eines abgesetzten Zylinders annehmen läßt, d.h. er hat an seinem Einspannende einen größeren und an seinem freien Ende einen kleineren Durchmesser, wobei er sich mit seinem verjüng ten Ende unter der Wirkung seiner Elastizität im Stillstand an eine entsprechende Zylinderfläche am feststehenden Teil anlegt und im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft an einer ebenfalls zylindrischen Innenfläche der am umlaufenden Teil vorgesehenen Ausnehmung voll zur Anlage kommt. .

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Claims

S chut zansprüche

Dichtungsanordnung zwischen umlaufenden und feststehenden Teilen, insbesondere Wellendichtung für Turboverdichter, bestehend aus einer Umlaxifdichtung und einer Stillstandsdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Stillstandsdichtung aus einem elastisch verformbaren Dichtring (2) von rohrförmiger Gestalt besteht, der innerhalb einer entsprechend geformten Ausnehmung des umlaufenden Teiles (1) angeordnet und dort mit seinem einen Ende fest eingespannt ist, wobei die elastische Vorspannung des Dichtringes (2) so bemessen ist, daß sich der Dichtring mit seinem gegen das andere Ende zu liegenden Teil im Stillstand an eine Fläche (5) des feststehenden Teiles anlegt und sich im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft von der Flache (5) abhebt, so daß er an der Begrenz?mgsflache der Ausnehmung des umlaufenden Teiles voll von innen zur Anlage kommt.

Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2), ebenso vie die Ausnehmung (7) am umlaufenden Teil (1) kegelstumpf formige Gestalt besitzen und der Dichtring (2) mit seinem verjüngten Ende in der Ausnehmung (7) fest eingespannt ist und <Seß am feststehenden Teil (3) eine Kegelfläche (5) angeordnet ist, an die sich der Dichtring mit seinem, den größeren Durchmesser aufweisenden Teil im Stillstand anlegt und von der sich der Dichtring im Betrieb unter der Wirkung der Fliehkraft abhebt, so daß er an der Begrenzungsfläche (8) der kegelstumpf förmigen Ausnehmung (7) des umlaufenden Teiles voll von innen zur Anlage kommt.

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Dichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelstumpfförmige Ausnehmung (7) des umlaufenden Teiles an ihrem, den größeren Durchmesser aufweisenden Ende mit einem Bund (6) versehen ist, an den das Ende des Dichtringes (2) zur Anlage kommt, wenn sich dieser unter der Wirkung der Fliehkraft in Richtung auf den Bund (6) hin verformt.

Dichtung nach einem der Ansprur* e 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (2) zwischen zwei Räumen (A, B) angeordnet ist, von denen der ein (A) bei Stillstand der Maschine einen höheren und der andere (B) einen niedrigeren Gasdruck aufweist und daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Differenzdruck dieser beiden Gasdrücke eine zusätzliche Kraft erzeugt, die das Anlegen des Dichtungsringes (2) an die Kegelflache (5) des feststehenden Teiles unterstützt.

Pst -I F 1 (67O.1G0CQ/KQ