DE867933C - Pump-Spaltdichtung - Google Patents

Description

• Pump-Spaltdichtung Bei den umlaufenden Arbeits- und Kraft maschin@en für Flüssigkeiten, Gase und Dämpfe -wie auch bei anderen Maschinen und, Apparaten sind vielfach Räume vorhanden,, zwischen! denen ein Druckunterschied herrscht und. durch. deren, flüss igkeits- odie:r gasdichte Trennwände. eine such drehende Welle durchgeführt ist. An jeder der Durchdrinigungsistellen ist einte Abdichtung zwischen der umlaufenden, Welle und: einer Wand erfoederlich, durch, .die erreicht werden soll; daß das Arbeitsmittel (Flüssigkeit Gas, oder Dampf) ndcht oder doch nur in geringem Ausmaß aus dem Raum mit dem höheren Druck in den mit dem n!iedereni Druck übertritt.
• Die bekannten Dichtungen. zwischen feststehenden und umlaufenden, Teilen werden ausgeführt als StopIbüchseni oder miit kleinen Spalten als Spalt-und Laibyr@inthdiichtunigen. Bei. den Stopfbüchsen wird eine, vollständige Absperrung zwischen den beiden Räumeni angestrebt, während diie Spalt- und, Labyrint,hdiichtungen durch Drosselunigen@ wirken, aliso, isteits einie:n mehr oder weniger großen: Teil der Arbeitsmi.ttelmenbae diurchtretenf lassen.
• Bei der Erfindung handelt es: sich. um einte Spaltdichtung, bei der das Arbeitsmittel. durch eine oder mehrere an der Dichtungsstelle eingebaute Pumpen am Durchtri:ttedurch. dient Spalt ganz oder doch. zum großem Teil: verhindert wirdi. Wird nur ein Teil düeiser Läsisigke@i@ts:meuge am Durchtritt verhindert, so ergibt sich doch auf jeden: Fall eine Drucksenkung durch diese Pump-Spaltdichtung, und es läßt such: danni für dien verbleibenden kleineren

  Drückunterschiied- nach dem Niedendruckraum hin

  eine-Stöpfbüchse,oder einte: Spalt bzw. Labyriüth-

  dichteng der bekanntem; Bauarten anordnen, durch

  die, entsprechend ,dem geringen Druckunterschied,

  leichter eigne. vollständige Dichtung e@rreüche@ode-r die

  endgültig verlor_engebende Lässngkeitrsmenge kleiner

  wird. ` _ -

  Als besönsdem einfache und zweckmäßig hat, sich

  erfindungsgemäß die Verwendung von Umlaüf-

  pumpen mit Seitenkanial, auch: als Seitenkanal-

  pumpen bezeichnet, für diese Pump-Spaltdiidit!mlgi

  erwiesen, wobei die Pumpen! in; einte durch: Dref-

  flachen gebildete Spaltdichtung, eingebaut werden.

  Für :diese; Drehflächen werden Kegelflächen und, vor

  allem wegen :ihrer Einfachheit ,achsnormale Ebenen

  verwendet oder auch: die Verbindung von beiden

  mit anderenm@ Drehflächen: _ -

  Beim Einbau von beiispielsweiste@ nee einerr Um-

  laufpumpe fließt dem fast über dewgarizen Umfang

  reichenden Seitenkanal das Arbeitsmittel: durch den

  Spalt vom Druckraum leer zu, Nach, der bekannten

  Arbeitsweise dieser Pumpen entsteht im Seiten-

  kanal: ein in; der Drehrichtung stetig aä11steig4etnider

  Druck, der bei richtiger Bemessung der Pumpe

  bis zur Druckhöhe im Druckraum oder darüber

  - hinausgeht. Es,_lkann: !dadurch, ein,--Teil, .der Durch!

  fiußmenge in. Iden Druckraum zurückbefördert

  werden,, währende ein anderer Teil- weiter übeir,den

  Seitenkanal hinweg durch. den.:Spalt -dein.Ni,dr-

  -druckräum zufließen will.. Um zu verhindern, -,dttB,

  dieser Teil bis zum Ntieiderdmuclzraum gelangt, winde

  eine-- kreisiförmige-.oder .d_.nrahezu,._.kreüsrfärnrnige-.

  unkt in der radialen Durchfußrichtung hinter lern

  Seitenkanial liegendZubringernu.t angeordnet. ,Ins

  dieser Zubrinrgerrnut wind &e über. den- Seitenkarnarl

  hinaus gelanigende Arbeitsmittelmenge aufgefangen,

  in dien Sieitenkanal der Umlaufpumpe. an. diesisen

  'Ansaugende eingeleitet lind von dort ebenfalls in

  den D rucknaum: befördert bzw.. im Kreeisilauf- wieder

  der Zubringernut zugeiführt.. Es, wird dadurch er-

  reicht, id>a,ß vomrbevtsrri@itl: rnüe@h:t oder ctoeh nur

  geringe Mengen aufs dem Spalt zur Niedrerdrr!uek-

  sei:be hin, äustnebm, also, die! Spalts valls:tdüidhg odleir

  doch nahezu volls:tändtig die beiden -Räume vor-

  schieden hohen, Drückest voneinander trennt.

  Die Fig. i1, 2; und 31 zeigen, beispielsweise die -

  Pump,-Sp:albdichtung auf der Deckelseite eigner

  I.@ei@s@eilpumpe: .:Mit dem Länfradt a der Kreisel-

  pumpe ist der Dichtungsring b: fest verbunden; der

  mit drem eütspnechiend, ausgebildeteni inmerien Teile e

  dies -DeckehG _ teer Yr-iisielpumpe einen ebenen engere

  Spak'bldet. Durch dieisen Spalt ist der Druckraum

  zwischen Laufradboden und Deckel von der Außen-

  luft bzw. dem Niederdruckraunv d getrenmit. Der mit

  dem Laufrad wmleufende Dichtungsring, b trägt. die

  Schaufeleng c :die! Umlaufpumpe, während in e der

  dazugehörige ruhende Seifienkanalig awsgesperit isst.

  Die Fiig. 2 zeigt ,die S chaufeluug und F.ig. 3 dien

  Seitenkanal in Ansicht, -aus dien auch diel Lagge. und

  Führumg-der -Zubiringernut:.f (s`.- auch -Feg.- i) er-

  sichtlich ist.. - .

  2Der , Seilkanal g- -ist, wie bei.: jeder-- derartiglen

  Umlaxfpümpe,.-an'einer Stelle des- Umfanges unter-

  broehen: Dieser Unterbrecher trennt das Saugende

  ,der Pumpte vom Druckende. Von dem. in Dreh-

  richtung vorn liegendemr Seiben!kanalende, in: dein

  der h@ohei- Druck herrscht, führt ein Kanal lt zum

  Druckraum,, während das hintere Ende dies Seite

  kanailisi bei i mit der Zubringernut f, die über den

  _@ ganzem Umfang herum gehrt, in Versbindung steht.

  In -der Fig. i üsit außer der Pump-Spattdichtung

  noch eine WeAlensitopfbüchse eingezeichnet; die aber

  während dies Betriebes, höchstens gegen einen ge-

  ringen Druck abzudichten hat und bei solchem.

  Kreiselpumpen erforderlich: ist, bei denen ohne die

  - Stopfbüchse im. Stiillstiand Luft eindringen u idi das

  Pumpengehäuse sich dadurch entleeren würdie.

  Außer auf der Deckelseike kann auch am Lauf-

  radlaußenkranz k eine Pump-Spaltd:i.chtung ei.nr-

  gebaut werden, wie diäsi Fig. i zeugt. Sie hat gegen

  den Druck i:.m, Saugraum aboudiiehten.

  Durch die Druckänderung längs der Umfangs,

  enstneck eng dies Seitenkanals einer Umlaufpumpe

  entsteht einte außermittig- liegende axiiaile-Belas@tung

  an denn umlaufenden Dichtungsring, die, un-

  erwünschte- D6rchbieg:un"-en dien Welle und, ein!

  seitvge Lagerbelastungen hervorruft. Um diese

  außermittige Belastung zu vermeiden, werden statt

  nur eines Seitenkanals zwei: oder mehr Seitenkanäle

  mit ,gleichem mittlerem Durchmesser angeordnet,

  die isich dann, nur über einen. Teil des Umfanges,

  und- je mit gleicher Länge erstrecken. Fig. .i[ zeigt

  dieise .--Anärdnung, und! zwar mit zwei Seiten-

  kaniälen g, undl g2. Die über den ganzen Umfang

  . taufende@._Zub,rnigernut. f -ist _bei: il und i2- mit dien

  Saugende jeder der beidem Seitenkanäle verbunden,

  und von d fieren Druckenden führen Bohrungen hi, la2

  edier auch offene Nuten, zum Druckraum. Die Zu-

  bringernut kann auch unterbrochen sein; so daß zu

  jedem Seitenkanal eine getrennte Zubringernut,

  gehört. - .. -

  Die Dxucksiteiger eng ist - b,e i den Seitenkanal-

  pumpen -ungefähr verhältnisgleich zur_-Länge dies

  Selteinkanals. Sollte nun bei dien kurzen Seiten-

  kanälen, z. B. nach: Fi:g. 4, der erforderliche Druck

  bei- der-,gegebenen Winikelgeschwindigkeit nicht er-

  zeugt w)rd1e:n!, iso-können auch zwei oder mehr nahe-

  zu über den ganzen Umfang sich erstreckende

  S#eirtienkannäle verwendet wenden, die nebeneinander

  liegen, also verschieden große Durchmesser besitzen

  und parallel. geschaltet sind (Feg. 5,). Der- um-

  laufende Dichtunggeiring erhält dann zwei ent

  §prechende, Schaufelkränze. Die Zubringiernut f eist

  wieider mit dem Saugende jeder der beiden Seihten

  kahäle- verbunden, wobei der Verbindungskanal il

  zum innenliegenden Seitenkanal- g l unter dien

  Seitienrnkanal g2 lündurchgeht.

  Um auch bei, dieser Anordnung die außermittigen;

  Axialkräfte, beider Seitenkanäle zu einer ungefähr

  in Wellenmitte fallenden Axialkraft zus@axnmen-

  zu:setzens; müssen, wie -dies Fig. 5 für zwei Seiten-

  kanäle zeigt, ihre Unterbrecher um i8o° versetzt

  sein, b:ei eei Seitenkanälen, uni i2ö° usw.

  Die zwei Seitenkaniäle können, um eine noch

  h o -h ere Druckstedgerung zu -erziellenij statt parallel

  auch hinterei:idergeschaltet sein, -- mach Fig. 6,

  wobei dde Zubringernut f die bis: zu. ihr diurch:-gedrungene Arheitsmittelmenge dem- Sau;geri(de: des äußersten. Seitenkanals g-2 bei-- i2 zuführt und dessen Druckende mit dein Saugende des inneren: Selitenkan:al;s g1 durch den, unter dem Seitenkanal g1 hindurchgehenden: Kanal .l . verbunden werden -muß. Vom Druckende :dieses Seitenkanals führt dann; wieder eine Bohrung hl-oder eine Nut zum Druckraum. Statt zwei Seitenkanälen lassen sich auch drei oder noch mehr Seitenkanäle auf einer .Seite der Spaltscheibe anbringen, die in gleicher Weise hintereinandergeschal!tet sein könneä. Zur Vermei:dung einer außermittigen Axialkraft müssen die Unterbrechermittel die gleiche gegenseitige Lage einnehmen wie bei Para:l:lelisch@a.l:tunig.
• Statt a;ud einer Seite lassen sich,, wie dies Fig. 7 beispielsw@ese zeigt, auch. auf beiden Seiten dies umla.ufen@den Dichtungsringes b Spalte und je: ein oder mehr Schaufelkränze von Umlaufpumpen anbringen. Die Zubri-na9.rna:t f2 auf der zweiten gegen den Niederdruckraum z!ugewarndten Seite muß dann, entsprechend der nach innen gegen die Welle zu gerichteten: Druckflußrichtunig der Lässigkeitsmenge, innerhalb des Seitenkanals: g2 liegen. Diese- Pumpen bzw. deren. Seitenkanäle g1 und g2 (Fig. 7) können paral1e:1 oder hintereina.ndergesch:alte;t sein. Ihre Unterbrecherm.ittel sind zur Erzielung einer in Wellenmitte fallenden Gesamtaxialbelastunig nicht zu versetzen, sondern in :diie gleiche oder, doch nahezu die gleiche: Achsene!bene zu legen.
• Diese Anordnung mit Schaufelkränzen auf beiden Seitendes, Dichtungsringes hat noch dien; Vorteil, da.ß die- Axia.li1:räfte, die in: den Setitenkan!alpumpen entstehen, sich zum Teil aufheben, ihre, Gesamtaxialbelastun!g demnach geringer wird.
• Statt nur einen Dichtungsring _ mixt Se,itenkana:lrpumpe lassen sich auch zwei oder mehr hinterem: a.nder auf die Welle aufsetzen und mit dem Laufrad verbinden und dadurch: recht hohe Druckuntersch weide abdichten. Man wird aber im allgemeinen danach streben, mit möglichst wenig Seitenkanalpumpen auszukommen, und kann dies auch durch: Wahl geeigneter Durchmesser der Schaufelkränze erreichen. Es tragen dazu auch Widerstände bei, die vor den Seitenkanalpumpen in Form von engen Spalten: oder Labyrinthen, angebracht werden.
• Nach einem weiteren Erfindungsgedanken läßt sich diese Pump-Spa1td!ichitung so aushilde:n, daß eine volle oder teilweise Entlastung des auf dias Laufrad. der Arbeits- oder Kraftmaschine wirkenden Axialschuhes erreicht wird:. Die mit, dem D,eclzel zusammengeb:aute feststehende Spaltscheibe mit den Sentenkanälen mu.ß dabei zwischen: dien Laufradiboden und den: umlaufenden. Dichtungsring gelegt werden. Fi:g. i zeigt schon diese Anordnung. Es wirkt dabei die an dem umlaufenden Dichitungs.-ring b von! rechts nach Links, also, vom Laufrad weg, gerichtete Axialkraft entgegen dem am Laufrad auftretenden Axi.alechub, der geben das Saugrohr zu drückt.
• Ist wie in Fig. i auch am Außenkranz bei k eine Pump-Spaltdichtung eingebaut4 so: wird- sie ebenfalls zur Axialentlastung beitragen. Den tei:lzvc;iser Entlastung kann d4e-Pump-Spal:tdicht:ung die vielfach bei Verdiicli:tern und! Dampfturbinen -angewandte Entrl!as.tun!gstrommel, ersetzen. Sie ergibt eine erhebliche Vereinfachung und, Verbilligüngh da: sie :die Enitliastun gstrommel- und die, L'abyririitliid,ichitun!g an der Welle ersetzt und! sich gedrängter baut.
• Bei voller Entlastung wirkt die Pump-Spaltdichtung, wie die Entlastungsscheiben bei Kreiselpumpen, und Verd_ichtern;, selbsttätig, da, der in dien Seitenka:nalpu;mpen .entstehende Druck mit weiter werdendem Spalt ähnimmt und finit engerem Spalt anwächst. Der Vorteil gegenüber diesen Entlastungsscheiben liegt in der Zusammenfassung von Abdichtung und Entlastung. Der Energieaufwand in dien Kanalpumpen ist geringer als der Energieverlusit :durch: das an der Entlastungsscheibe abfließ-ende: Arbeitsmittel.
• Dd,c- in(-dien Seitenka:nal.pumplen erzeugte Druckhöhe und: damit die AxiaI:kraft lasen sich auch beeinflus eli-Aurch Änderung eines Querschnittes: im Kanal lc, der das Druckende eines Seitenkanals mit dem Dru:ckra:u.m verbindet. Wird: in diesen Verbindiungskana.l eire Drosselis:tel-le eingebaut., deren Durchflußöffnung sich möglichst von außen und während des Betriebes einstellen läßt, so kann die in der Spaltdichtung auItreitende Axialkraft in gewi:ss:eii; Grenzen auf eine gewünschte Höhe ein:-gerege.lt werden. Die Fi.g. 8 zeugt schematisch. diese Vorrichtun!g@ wobei la wieder der Verhnndungskanial zum Druckraum und m die Drosselstelle isst; deren Durch:flu:ßöffniung durch die Schrauben verändert werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRL-CHE: i. Pump-Spaltdichtung mit durch Drehflächen, insbesondere Kegelflächen oder Achsnormalebenen, gebildeten Spalten zwischen unter verschiedenem Druck stehenden, mit Flüssigkeit, Gas oder Dampf gefüllten Räumen:, durchs deren Trennwände eine =laufende Welle geh:t@, diadurch: gekennzeichnet, d!aß in: die Spalte eine oder mehrere Pumpen eingebaut sind. a. Pump-Spaltdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in die Spalte eine oder mehrere Umlaufpumpen mit Seitenkanal, sog. Seiten!kanulpumpen, eingebaut sind!, die parallel oder hintereina;ideergeschaltet sein können. 3,. Pump - Spaltdichtung nach dien Ansprüchen: i und 2, diadurch gekennzeichnet, daß in der Durchflußrichtung der Lässigkeitsmenge ,durch den Spalt hinter dien Seitenkanälen der Umlaufpumpen eine oder mehrere rings um den ganzen: Umfang herum geschlossene oder bei Parallelachaltu:n!g auch entsprechend, der Zahl der Seitenkanäle unterbrochene kiesförmige oder doch nahezu kreisförmige Zu!hringernuten angebracht und mit den Saugenden. der Seitenkanäle verbunden sind. Pump -Spaltdichtung nach den Ansprüchen i bis 3" dadurch gekennzeichnet, diaß auf beiden Seiten eines zwischen zwei Spalten umlaufenden Dichtungeringes, Seitenkanal, pumpen und Zubringernuten angeordnet sind`. Pump,--Spaltdichtung nach den AnsprÜchen z b,is 3 oder 4; mit zwei oder mehr Seitenkanälen -gleichen Duircbmesisers auf einer Spaltseite:, d2dwrch gdeennzaichnet, daß die Längserstreckung der Seitenkamüse gleich groß ist. 6: Pump _ SpaltdIchtung nach deüAnaprüche r bis 3 oder q. mit zwei oder mehr Seitenkanälen auf einer Sp-altseitK,- die verschieitlen: große Durchmesser besitzen, dadurch gekennzeichnet, . ,daß die durch ihre Unterbrechermittel .hindurchgelegten Halbmesser um einen Winkel von L36o°; dividiert durch die Zahl der Seitenkanäle, gegeneinander verseuch sind. 7,. Pump-Spalbdichtunig nach Anspruch ¢, dadurch: gekennzeichnet, daß die durch die Mitte -der Unterbrecher hintdurchgehenden Halbmesser auf der einen Seifte dies Dichtungsringes im: die gleichen oder .doch nahezu die gleichem: Axialebenen gelegt werden wie auf der anderen Seite. B. Pump - Spaltdichtung nach den Ansprüchen ,i; bis 7, dadurch gekennzeichnet, d!äß die Spalte mit Aden eingebauten Seitenkanalpumpen so angeordnet ist, ,daß die in den Spalten entstehenden Axialkräfte in ihrem Gesamtbetrag entgegen dem von der Maschdne, der Arbeits- oder Kraftmaschine oder dem Apparat herrührenden, an; der Welle wirkenden Axialsehub, gerichtet sind. g. Pump -nach den; Armsprächen i bis -8, dadurch gekzeichmety düß der Druck in; den: Seitenkanalpumpen geändert werden kann durch den Einbau einer einstel,lbaren Drosselstelle in, jeden Verbindungskanal des Druckendes oder Seitenkanäle mit dem Druckraum der Spaltdichtung,