DE8325049U1

DE8325049U1 - Maschine mit Wellendichtung

Info

Publication number: DE8325049U1
Application number: DE8325049U
Authority: DE
Original assignee: Flottweg Werk Dr Georg Bruckmayer GmbH and Co KG
Current assignee: Flottweg Werk Dr Georg Bruckmayer GmbH and Co KG
Publication date: 1985-03-28

Description

Dipl.-lng. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Siigcr, PutcnUinwiillc, Cosimuslr. til. U-8 München Kl

Die Erfindung betrifft eine Maschine, wir Rührwerk, Zentrifuge, Fördergerät oder dergleichen,, insbesondere Vollmantel-Sehneeken-Zentrifuge mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

In Maschinen dieser Art werden Stoffe gefördert bzw. behandelt, die vor äußeren Einflüssen geschützt werden müssen - beispielsweise im Bereich der Chemie die Behandlung unter Schutzgasatmosphäre -, bzw. deren Austritt aus dem Behandlungsraum - beispielsweise aus Gründen der Umweltverseuchung - vermieden werden muß. Vor allem bei mit hoher Drehzahl arbeitenden Maschinen bereitet die erforderliche Abdichtung zwischen drehenden und ortsfest zu haltenden Maschinenteilen bzw. zwischen mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufenden Maschinenteilen erhebliche Schwierigkeiten. Eine praktisch verschleißfrei arbeitende Labyrinthdichtung genügt hinsichtlich ihrer Sperrwirkung den Anforderungen in der Regel nicht. Es werden daher Gleitrinddichtungen eingesetzt, die eine Vielzahl in Sperrichtung aufeinanderfolgend angeordneter Diehtringe aufweisen. Zwischen die Diehtringe kann Fett und/oder Sperrgas zugeführt werden.

Aufgrund der Vielzahl der in Sperrichtung aufeinanderfolgend angeordneten einzelnen Gleitringe ist eine solche Wellendichtung in axialer Richtung entsprechend lang ausgebildet, was zunächst die freie Gestaltung der Maschinenkonstruktion negativ beeinflußt. Da bei den Maschinen der hier in Frage stehenden Art insbesondere die Wellenlager gegen den die Lebensdauer beeinträchtigenden Einfluß des Gases geschützt werden müssen, ergibt sich bei Verwendung dieser herkömmlichen Wellen-Gleitring-Dichtungen ein entsprechend

Dipl.-lng. OUo Flügel, Dipl.-lng. Munfrnd Siiger, I'utcntunwiillc, Cosiimislr. «I, D-« München Xl

großer Wellenlagerabstand, d.h. eine große Wellenlänge, die eine hohe Lagerbelastung verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art so auszubilden/ daß im Vergleich zu bekannten Wellendichtungen mit einer Vielzahl von in Sperrichtung hintereinander angeordneten Gleitdichtelementen der axiale Raumbedarf der Wellendichtung erheblich reduziert ist, ohne daß die Sperrwirkung der Wellendichtung beeinträchtigt wird.

Ausgehend von einer Maschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch dessen Kennzeichen gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Wellendichtung in Form von zwei oder mehreren Dichtungsteilen, die koaxial zueinander in radial verschiedenen Ebenen liegen und deren Gleitdichtelemente sämtlich dadurch in Sperrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind, daß die Sperrstrecke durch die gesamte Wellendichtung in radialer Richtung gesehen mäanderförmig ausgebildet ist, wird erreicht, daß die axiale Baulänge der Wellendichtung erheblich reduziert wird. Grob gesprochen wird die axiale Baulänge einer herkömmlichen Wellendichtung, bei der die Gleitdichtungselemente in Längsrichtung der Welle sämtlich hintereinander angeordnet sind, auf etwa die Hälfte reduziert, wenn man diese Wellendichtung in zwei gleich große Dichtungsteile aufteilt, die in radial unterschiedlichen Umlaufebenen um die Wellenachse angeordnet und in radialer Richtung einander überdeckend angeordnet sind. Bei mehr als zwei radial beabstandeten Dichtungsteilen verringert

DipL-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München 81

sich die axiale Baulänge der Wellendichtung entsprechend mehr.

Die jeweils vorgesehenen Dicktungsteile können als Baueinheit ausgebildet sein. Die einzelnen Dichtungsteile können aber auch handelsübliche Wellendichtungen mit entsprechend geringer Anzahl von Gleitdichtelementen sein, die entsprechend unterschiedlich kalibriert sind. In bevorzugter Ausführung sind die der Abnutzung unterliegenden Bauelemente der Dichtungsteile, d.h. die Gleitdichtelemente und die Gleitflächen bzw. Gleitringe, an denen die Gleitflächen der Gleitdichtelemente angreifen, auswechselbar angeordnet.

Durch die Anordnung der Dichtungsteile in verschiedenen Umlaufebenen unterschiedlichen Durchmessers ergibt sich die Möglichkeit, eine eventuelle Zuführung von Trenngas und/oder Fett axial anzuordnen, was oberhalb eines zu schützenden Lagers vorgesehen sein kann, wodurch Raumersparnisse erzielbar sind.

Wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert wird, bewährt sich die erfindungsgemäße Ausbildung der Wellendichtung insbesondere bei Vollmantel-Schnecken-Zentrifugen, die mit einem Schälorgan versehen sind. Hier muß nämlich das Lager axial beidseitig vor Gaszutritt geschützt werden. Dabei kann man zwischen die beidseits des Lagers vorgesehenen Wellendichtungen und das Lager Außenluft oder ein Druckgas zuführen, so daß das Lager von den Einflüssen in den Innenräumen der Maschine vollständig geschützt ist.

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DipL-Ing. Olio Flügel, Dipl.-lng. Manfred Säger, Paienlanwälte, Cosimaslr. 81, D-8 München Xl

Bei den Maschinen der hier in Frage stehenden Art ist in der Regel in radialer Richtung entsprechend viel Raum w'orhanden, so daß die koaxiale Anordnunct von Dichtungsteilen konstruktiv keine Schwierigkeiten bereitet.

Weitere Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiel, auf das besonders bezug genommen wird und dessen nachfolgende Beschreibung die Erfindung näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematisch im Rahmen einer Teilschnittdarstellung durch eine Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge der Wellenlagerbereich an dem axialen Ende der Zentrifuge wiedergegeben, das ein Schälorgan und ein Zuführrohr für die zu trennende Suspension umfaßt.

Die hinsichtlich der Wellenachse 1 nur einseitig wiedergegebene Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge umfaßt ein ortsfest gehaltenes Einlaufrohr 2 für die zu trennende Suspension, an welchem ein somit ebenfalls ortsfest gehaltenes Schälorgan 3 für den Abzug der bzw. einer der Flüssigphasen der Suspension aus dem Trennraum 4 bzw. dem mit diesem verbundenen Überlaufraum 5 ausgebildet ist. Der Trennraum 4, der Überlaufraum 5 und das Schälorgan 3 befinden sich innerhalb einer insgesamt mit 6 bezeichneten Trommel, die auch die nicht dargestellte Schnecke umfaßt und die nebst der Schnecke vom anderen, nicht dargestellten axialen Zentrifugenende her in Drehbewegung angetrieben wird.

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DipL-Ing. Otto Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimastr. 81, D-8 München 81

Im Bereich des dargestellten Zentrifugenendes weist die Trommel 6 eine radial verlaufende Trommelwandung 7 auf, die in einem von der Trommel 6 fortgerichteten Hohlwellenansatz ausläuft, der die hier betrachtete Welle 8 bildet. Das Schälorgjin 3 ist mit einem im inneren der Wandung des Einlaufrohres 2 verlaufenden Kanal 9 verbunden, der die abgeschälte Flüssigphase der getrennten Suspension zu einer Ablauföffnung 10 führt.

An der Außenumfangsflache der Welle 8 liegt der innere Laufring eines hier schematisch wiedergegebenen Wellenlagers 11 an, dessen äußerer Laufring an einem ortsfest gehaltenen Lagerbock 12 gehalten und abgestützt ist.

An den Lagerbock 12 ist dementsprechend ebenfalls ortsfest ein Kapselgehäuse 13 angeschlossen, das die Trommel 6 umschließt und in seinem Innenraum eine Gasfüllung enthält. Zwischen der das Kapselgehäuse 13 im Bereich des dargestellten Wellenlagers 11 stirnseitig abschließenden, etwa radial zur Wellenachse 1 verlaufenden Kapselwandung 15 und der ebenso etwa radial verlaufenden Trommelwandung 7 in diesem Bereich ist eine insgesamt mit 16 bezeichnete Wellendichtung angeordnet, die aus zwei auf koaxial zur Wellenachse 1 gelegenen Umlaufebenen mit unterschiedlichem Durchmesser angeordneten Dichtungsteilen 17 und 18 besteht, deren jede eine Dichtelementhalterung 19 bzw. 20 aufweist, die in Parallelrichtung zur Wellenachse 1 aufeinanderfolgend drei Gleitdichtelemente 21 in Form von kreisringförmigen Gleitringen aufweist, die gegebenenfalls in kreisabschnittförmiger Unterteilung durch in Umfangsrichtung verlaufande Zugfedern 27 radial nach

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Dipl.-Ing, Otto Flügel, Dipl-Ing. Manfred Säger, Patentanwälte, Cosimustr. 8], 0-8 München 8!

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innen gerichtet druckbeaufschlagt sind. Die Gleitringe bzw. allgemein Gleitdichtelemente 21 greifen mit ihren Gleitdichtungsflachen 22 an Gleitflächen 23 von Dichtungsringen 24,25 an, deren einer im Falle des radial inneren Dichtungsteils 18 auf der als Wellenstumpf ausgebildeten Welle 8 und im Falle des radial äußeren Dichtungsteils 17 auf einem achsparallel zur Wellenachse 1 von der TrommeIwandung 7 vorspringend ausgebildeten Tragring 26 radial außen, vorzugsweise auswechselbar, angeordnet sind. Die Dichtelementhaiterungen 19 und 20 der Dichtungsteile 17 und 18 sind demgegenüber an der etwa radial von der Wellenachse abstrebenden Kapselwandung 15 axial abstrebend ausgebildet bzw. festgelegt, derart, daß ihre freien Enden auf die Trommelwandung 7 zugerichtet und von dieser in axialem Abstand 28 gehalten sind. Der die Gleitfläche 23 aufweisende Dichtungsring 24 bzw. der diesen aufnehmenden Tragring 26 ist seinerseits hinsichtlich seines frei von der TrommeIwandung 7 abragenden Endes von der Kapselwandung 15 beabstandet - 23 - gehalten, so daß sich ein in radialer Richtung mäanderförmiger Sperrweg zwischen dem Irinenraum 14 des Kapselgehäusss 13 und der der vorgeschilderten Wellendichtung 16 benachbarten Seite des Wellenlagers 11 ergibt: Vom Innenraum 14 des Kapselgehäuses 13 durch den radial vorlauf endsn ersten Abstand 28 zwischen dem abragenden Ende der Dichtelementhalterung 19 des radial äußeren Dichtungsteils 17 und der TrommeIwandung 7, parallel zur Wellenachse 1 über die drei Gleitdichtelemente 21 dieser Halterung, radial zur Wellenachse 1 durch den Abstand 29 zwischen dem frei abragenden Ende des Tragringes 26 für den Dichtungsring 24 des radial äußeren Dichtungsteils 17 und der Kapselwandung 15, parallel zur Wellenachse 1 durch einen zwischen dem Tragring 16 und der Dichtelementhalterung 20 gebildeten Ring-

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Dipl.-lng. Olto Flügel, Dipl.-lng. Manfred Siigcr, I'ulcnUinwiillc, Cosimiislr. 81, I)-H München Kl

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spalt 30/ radial durch den zweiten Abstand 28 zwischen dem frei abragenden Ende der Dichtelementhalterung 20 des radial inneren Dichtungsteile 18 und der Trommelwandung 7 und parallel zur Wellenachse 1 über die drei Dichtungeelemente 21 des radial inneren Dichtungeteils 18 der Wellendichtung 16 zu der angrenzenden Seite des Wellenlagers 11« Die insgesamt sechs Dichtungeelemente 21 der beiden Dichtungsteile 17 und 18 sind demnach in Sperrichtung aufeinanderfolgend wirksam.

Zwischen der vorgeschilderten Wellendichtung 16 und der dieser zugewandten Seite deä Wellenlagers 11 ist eine Belüftungsleitung 31 durch den lagerbock 12 eingebracht, die einen zwischen der Wellendichtung 16 und dem Wellenlager 11 vorhandenen Raum mit der Atmosphäre verbindet. Im radialen Mittelbereich zwischen den Dichtungsteilen 17 und 18 mündet axial eine Sperrgasleitung 32, die unter höherem Druck als im Innenraum 14 des Kapselgehäuses 13 stehendes Gas zuführt, wodurch der Übertritt des im Innenraum 14 herrschenden Gasdruckes über die Gleitelemente 21 des äußeren Dichtungsteils 17 vermieden wird. Schließlich sind zwischen den Gleitdichtungselementen 21 des äußeren Dichtungsteils 17, das der höher druckbelasteten Eingangsseite der Wellendichtung 16 zugewandt ist, Fettzuführleitungen 33 vorgesehen, die über einen parallel zur Wellenachse 1 geführten Leitungsabschnitt gespeist werden.

Auf der anderen Seite des Wellenlagers 11 ist eine identisch aufgebaute weitere Wellendichtung 34 vorgesehen, deren Dichtungsteile 17 und 18 wiederum ortsfest an dem Lagerbock 12 gehalten sind, und zwar an einer dieser Seite des Wellenlagers 11 abgewandten Ge-

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häusewandung 35. Diese ortsfest gehaltene Gehäusewandung 35 ist dicht mit dem Einlaufrohr 2 verbunden. Die ale Hohlwellenstumpf ausgebildete Welle 8 endet mit Abstand vor dieser Gehäusewandung 35. Aufgrund des notwendigerweise vorhandenen Ringspaltee 36 zwischen der Innenwandung des Hohlwellenstumpfes 8 und der Aussenwandung des Einlaufrohres 2 tritt am Ende des Wellenstumpfes 8 Gas aus dem Trennraum 4 bzw. dem Überlaufraum 5 am Ende des Hohlwellenstumpfes 8 aus. Der Innenraum 14 des Kapselgehäuses 13 steht mit dem Trennraum 4 - beispielsweise über den nicht dargestellten Feststoffaustritt der Zentrifuge - in Verbindung. Aus dynamischen Gründen und der Saugwirkung der Schälscheibe ist der Druck im Trennraum 4 etwas geringer als im Innenraum 14 des Sperrgehäuses 13. Bei den bislang vorgesehenen Wellendichtungen konnte man das Wellenlager 11 nicht belüften. Aufgrund des v>orgeschilderten Druckunterschiedes zwischen dem Gas im Innenraum 14 und dem Trennraum 4 ergab sich somit eine Gasströmung durch das Wellenlager 11. Dies führte zu Zerstörungen des Lagers.

Die Gleitringe 24 und 25 für die Dichtungsteile 17 und 18 sind an einem Halterungsteil 37 festgelegt, das an die der Wellendichtung 34 zugewandte Seite des Wellenlagers 11 angeschlossen ist und verdrehtest auf der Außenfläche des Weilenstumpfes 8 angeordnet ist. Im übrigen ist der Aufbau der Wellendichtung 34 ebenso getroffen wie derjenige der Wellendichtung 16 auf der anderen Seite des Wellenlagers 11, mit der Ausnahme, daß die Fettzufuhrleitung 33 nunmehr in dem der Druckeingangsseite zugewandten, inneren Dichtungsteil 18 vorgesehen ist. Zwischen dem Wellenlager 11 und der

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Wellendichtung 34 ist in analoger Weise wie zwischen dem Wellenlager 11 und der Wellendichtung 16 wiederum eine Belüftungsleitung 37 vorgesehen, die den Raum zwischen dem Wellenlager Il und der Wellendichtung 34 belüftet.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß durch die Wellendichtungen 16 und 17 zu beiden Seiten des Wellenlagers 11 und dessen beidseitige Belüftung ein Zutritt von Gas zu dem Wellenlager 11 zuverlässig vermieden ist. Falls erforderlich, kann man die Belüftungsleitungen 32 und 37 an eine Druckgasquelle anschließen/ so daß ausschließlich eine Gasströmung vom Wellenlager 11 fortgerichtet durch die Wellendichtungen 16 und 34 erfolgt.

Claims

OUo Flügel, DipL-Jn^ Manfred SäB«, Paicnlanwsillu, Ctwinwülr. «1.1W> München 81

Plottweg-Werk

Dr. Georg Brucksiayer GmbH & Co.KG

Industriestraße 8

8313 Vilsbiburg

12.294 Ä·· fl/wa

MASCHINE MIT WELLENDICHTUNG

Ansprüche

1. Maschine, wie Rührwerk, Zentrifuge, Fördergerät oder dergleichen, insbesondere Vollmantel-Schnecken-Zentrifuge, mit mindestens einer Welle und wenigstens einem Maschineninnenraum, der iss Bereich des Wellenaus- oder Übertritts gas- und/oder druckdicht mittels einer Wellendichtung abgeschlossen ist, die mehrere in Dichtungssperrichtung aufeinanderfolgende, koaxial zur Wellenachse angeordnete Dichtungselemente, insbesondere Dichtgleitringe, aufweist, dadurch g e kennzeichnet, daß die Wellendichtung (IC;34) aus zwei odor mehreren koaxial zueinander angeordneten Dichtungsteilen (17,18) besteht, deren Dichtelemente (21) in DichtungssperiLchtung radial mäanderförmig aufeinanderfolgend angeordnet sind.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselement^ (21) der Dichtungsteile (17,18) mit ihren Gloitclichtungsflachen (22) an radial beabstandeten, koaxialen Gleitflächen (23) entsprechend unterschiedlichen Durchmessers anliegen, die einen Endes an einer etwa radial abstrebenden, mit der Welle (8) umlaufenden Trommelwandung (7) axial abragend vorgesehen sind und die jeweils von einer Dichtelementhalterung (19,20) für die Gleitdichtelemente (21) des zugehörigen Dichtungsteils (17,18) koaxial umfaßt sind, wobei die

Dipl.-Ing. OUo Flügel, Dipl.-Ing. Manfred Sügcr, Patentanwälte, Cosimuslr. 81, D-S München 81

Dichtelementhalterungen (17,18) einen axialen Endes an einer etwa radial zur Wellenachse (1) abstrebenden, ortsfest anzuordnenden Kapselwandung (15) vorgesehen sind und die freien axialen Enden der Gleitflächen (23) und der Dicbtelementhalterungen (19,20) jeweils von der ortsfest zu haltenden Kapselwandung (15) bzw. der umlaufenden TrommeIwandung (7) axial beabstandet sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelementhalterungen (19,20) und/oder die Gleitflachen (23 - 24, 25 -) der Dichtungsteile (17,18) auswechselbar angeordnet sind.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen zwei radial benachbarten Dichtungsteilen (17,18) eine Sperrgaszuführleitung (32) mündend angeordnet ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß zwischen die Gleitdichtungsflachen (22) zweier oder mehrerer Gleitdichtelemente (21) mündend eine bzw. mehrere Fettzuführleitungen (33) angeordnet sind.

6. Maschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrgaszuführleiiung (32) bzw. -leitungen und/oder die Fettzuführleitung (33) bzw. -leitungen axial zugänglich in die Dichtelementhalterung (19,20) bzw. -halterungen eingebracht ist bzw. sind.

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7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -durch gekennzeichnet, daß wenigstens axial einseitig an einem Wellenlager (11) eine Wellendichtung (16/34) angeordnet ist»

8. Maschine nach Anspruch 7, die als Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einem Schalorgan für eine Plüssigphase der zu trennenden Suspension versehen ist, die im Auflenmante!bereich zwischen einem ortsfest zu haltenden, axialen Suspensionszuführrohr und einem koaxial dieses umgebenden Wellenfortsatz des umlaufenden Mantels der zentrifuge abgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß axial beidseits des den als Welle (8) dienenden Hohlwellenstumpfes haltenden Lagers (11) jeweils eine nuß wonigstens zwei Dichtungsteilen (17,18) bestehende Wellendichtung (16,34) vorgesehen ist, deren eine den Innenraum (14) des die Trommel (6) umgebenden ortsfest zu haltenden Kapselgehäuses (13) und deren andere den Trennraum (4) innerhalb der Trommel (6) gegenüber dem Lager (11) abdichtend angeordnet ist, wobei die Räume axial beidseits des Lagers (11) jeweils zwischen diesem und den benachbarten Wellendichtungen (16,34) durch den ortsfest zu haltenden Lagerbock (12) erreichbar gestaltet sind.

9. Haschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Räume an Leitungen (32, 37) angeschlossen sind, die außerhalb des Gehäuses münden.

10. Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Räume über Leitungen (32, 37) an eine Druckgasquelle anschließbar ausgestaltet sind.

Dipl.-lng. OUo Flügel, Dipl.-lng. Manfred Siigcr, I'ulcnUinwiillc, Cosimuslr. 81, D-8 München Kl

11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich tungsteile (17,16) einer jeden Wellendichtung (16,34) einstückig ausgebildet sind.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsteile (17,18) einer jeden Wellendichtung (16,34) aus Einzelwellendichtungen unterschiedlichen Durchmessers bestehen.