DE870642C

DE870642C - Device for sealing shafts that cause torsional vibrations

Info

Publication number: DE870642C
Application number: DEC1642D
Authority: DE
Original assignee: ERNST CLOOS DR ING
Current assignee: ERNST CLOOS DR ING
Priority date: 1942-09-30
Filing date: 1942-09-30
Publication date: 1953-03-16

Description

Einrichtung zum Abdichten von Drehschwingungen ausführenden Wellen Die Abdichtung der Wellen oder Stangen zum kraftschlüssigen Antrieb von Drehschwingungen ausführenden Maschinen oder. Maschinenteilen, z. B. von Ventilen, Schiebern oder Kolbenpumpen für Flüssigkeiten oder Gase an der Austrittsstelle teer Gehäuse, bereitet vielfach Schwierigkeiten, besonders wenn größere Druckunterschiede an der Abdichtungsstelle herrschen. Die üblichen Stopfbuchsen haben den Nachteil, daß sie wegen des unvermeidlichen Spaltes keine völlige Abdichtung geben, ständig überwacht werden müssen und infolge der Reibung der Welle an der Packung Energie verzehren. Es ist bekannt, eine die Bewegungen eine Schwimmers über ein Gestänge auf eine Anzeige-oder Steuervorrichtung übertragende Hebelachse zwecks Abdichtung in weichen Gummiringen zu lagern, die an der Hebelachse und dem Lagergehäuse befestigt sind. Die auf diese Weise abgedichtete Achse führt nur langsame Drehbewegungen, aber keine ausgesprochenen Schwingungen aus, da sich der Wasserstand nur langsam ändert.Device for sealing shafts which cause torsional vibrations The sealing of the shafts or rods for the frictional drive of torsional vibrations executing machines or. Machine parts, e.g. B. of valves, slides or Piston pumps for liquids or gases at the outlet point tar housing, prepares many difficulties, especially if there are major pressure differences at the sealing point to rule. The usual stuffing boxes have the disadvantage that they are inevitable because of the Gap does not give a complete seal, must be constantly monitored and as a result the friction of the shaft on the packing consume energy. It is known one the Movements of a float via a linkage on a display or control device to store the transferring lever axis for the purpose of sealing in soft rubber rings that are attached to the lever shaft and the bearing housing. The sealed in this way The axis only performs slow rotary movements, but no pronounced vibrations because the water level changes slowly.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Abdichtung einer Drehschwingungen ausführenden Welle so auszubilden, daß bei geringstem Energieverzehr und.-Fortfall jeder Wartung eine spaltfreie, völlige Abdichtung erhalten wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Amplitude der Drehschwingungen der Welle innerhalb der Elastizitätsgrenze der elastischen Abdichtungsringe liegt, die an- der Welle und der 'Gehäusebohrung befestigt sind. Diese elastischen-Ringe haben nur dichtende Wirkung und lassen infolge ihrer Elastizität Drehschwingungen des Zapfens zu, soweit deren Amplitude innerhalb der Elastizitätsgrenzen des Werkstoffes liegt.The object of the invention is to seal off torsional vibrations to train executing shaft so that with the lowest possible energy consumption and.-discontinuation A gap-free, complete seal is obtained with every maintenance. This task will solved according to the invention in that the amplitude of the torsional vibrations of the shaft lies within the elastic limit of the elastic sealing rings, which the shaft and the 'housing bore are attached. These elastic rings have only sealing effect and allow torsional vibrations of the due to their elasticity Pin closed, provided that their amplitude is within the elastic limits of the material lies.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Anwendung auf eine Kolbenpumpe dargestellt, und, zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die . Kolbenpumpe Abb. 2 einen Schnitt durch. die Durchführungsstelle in der Ebene C-D und :ebb. 3 in der Ebene A-B. - ,Der in dem Pumpenzylinder i geführte Kolben 2 ist mit einem unter Federdruck stehenden Ventil 3 versehen und über einen kurzen Hebel-. mit dem Hebels gekuppelt, der fest und unverdrehbar an dem Weilenrzapfen 6 angreift. An diesem ist unverdrehbar der Hebel ? befestigt; der über den Hebel 8 mit dem I,',-urbeltrieb 9 gekuppelt ist. Mit dem Wellenzapfen 6 sind mehrere ringförmige Schwingelemente io aus nachgiebigem elastischem Werkstoff, z. B. aus Gummi, durch Vulkanisieren oder in anderer Weise fest verbunden, die ihrerseits fest mit der Gehäusebohrung i i verbunden sind. An den beiden Enden der Gehäusebohrung i i sind die aus metallischen Gleitbuchsen* bestehenden Lagerstellen 12 für den Wellenzapfen 6 angeordnet. Die Hebel q., 5 sind von .einem geschlossenen Gehäuse 13, dicht umschlossen, das; mit einem als Druckwindkessel dienenden Ansatz 14 versehen ist und sich unmittelbar an den Pumpenzylinder i anschließt, in dessen unterem Teil das Saugventil,i 5 mit dem_Anschlußstutzen 16 für die Saugleitung angeordnet ist, während die Druckleitung 17 von dem oberen Teil des Pumpenzylinders i ausgeht. Das 'Hebelsystem 7, 8 mit dem Kurbeltrieb g ist von dem Gehäuse i8 umschlossen, das mit dem Pumpenzylinder z eine gemeinsame Grundplatte hat und mit einem Schmiermittel, z. B. Öl oder Fett, gefüllt ist.An embodiment of the invention is shown in the drawing in application to a piston pump, namely Fig. I shows a longitudinal section through the. Piston pump Fig. 2 a section through. the implementation agency at CD level and: ebb. 3 on level AB. - , The guided in the pump cylinder i piston 2 is provided with a spring-loaded valve 3 and a short lever. coupled to the lever which engages firmly and non-rotatably on the Weilenrzapfen 6. The lever on this one cannot rotate? attached; which is coupled to the I, ', - urbeltrieb 9 via the lever 8. With the shaft journal 6 are several ring-shaped oscillating elements io made of flexible elastic material, for. B. made of rubber, by vulcanizing or otherwise firmly connected, which in turn are firmly connected to the housing bore ii. The bearing points 12 for the shaft journal 6, which consist of metallic sliding bushings *, are arranged at the two ends of the housing bore ii. The levers q., 5 are tightly enclosed by .einem closed housing 13, which; is provided with a serving as a pressure air vessel approach 14 and directly adjoins the pump cylinder i, in the lower part of which the suction valve, i 5 with the connection nozzle 16 is arranged for the suction line, while the pressure line 17 extends from the upper part of the pump cylinder i. The 'lever system 7, 8 with the crank mechanism g is enclosed by the housing i8, which has a common base plate with the pump cylinder z and is coated with a lubricant, e.g. B. oil or fat is filled.

Der Wellenzapfen 6 wird von dem Kurbeltrieb 9 über den Hebel 8 und den starr mit dem Wellenzapfen 6 verbundenem Hebel 7 in Drehschwingungen versetzt, deren Hub so gewählt ist, das die Drehschwingungen die -Elastizitätsgrenzen der Abdichtungsmittel io nicht überschreiten. Die Drehschwingungen des Wellenzapfens 6 werden durch den starr an diesen befestigten Hebels über den -kurzen Hebel: q: in lineare Hinundherbewegüngen des Kolbens 2 umgewandelt und als Förderarbeit ausgenutzt. Die ein Kniegelenk bildenden Hebel q. und 5 sind hierbei von dem Fördermittel umspült.The shaft journal 6 is of the crank mechanism 9 via the lever 8 and the lever 7, which is rigidly connected to the shaft journal 6, is set in torsional vibrations, whose stroke is chosen so that the torsional vibrations reach the elastic limits of the Do not exceed sealing agent OK. The torsional vibrations of the shaft journal 6 are rigidly attached to this lever via the -short lever: q: converted into linear reciprocation of the piston 2 and used as delivery work. The levers q forming a knee joint. and 5 are washed around by the funding.

Um 'eine seitliche Verschiebung des Wellenzapfens 6 infolge des einseitigen Druckes des Fördermittels auf das elastisckie "Abdichtelement io zu verhindern, können Abdichtelemente - an beiden Seiten der Angriffsstelle des Hebels 5 vorgesehen werden. wie aus Alrb.2 ersichtlich. Der Druck des Fördermittels. wirkt nun auf die Ringflächen der Abdichtelemente io nach beiden Seiten, wodurch in seitlicher Druckausgleich erreicht wird.' Die Verwendung elastischer Elemente zum Abdichten der schwingende Bewegungen ausführenden Wellen bereitet bei größeren Druckunterschieden Schwierigkeiten. Aus Gründen der Raumersparnis empfiehlt es sich, die Schwingbewegungen der .Welle verhältnismäßig groß zu machen, so daß die elastischen Elemente eine große Dicke haben müssen, damit sie die Schwingungen durch ihre Elastizität aufnehmen können und nicht nach geringer Betriebsdauer zerstört werden. Die groß; Dicke des elastischen Abdichtungsringes bedingt aber bei größeren Druckunterschieden erhebliche Kräfte, die von dem elastischen Werkstoff aufgenommen werden müssen. Um diese Kräfte gering zu halten und trotzdem auch bei großen Druckunterschieden eine einwandfreie Abdichtung zu erhalten, können mehrere Abdichtelemente hintereinandergeschaltet werden. Dies kann entsprechend Abb. 2 in der Weise erfolgen, daß die Abdichtungsringe io nebeneinander angeordnet werden, wobei zweckmäßig zwischen den einzelnen Abdichtringen io Hohlräume ig, angeordnet werden. Die dem Antriebshebel 5 zunächst liegenden Ringe io sind dem ganzen an der 2lbdichtungsstelle herrschenden. Druckunterschied ausgesetzt: Der auf die nächsten Ringe lastende Druck ist geringer, da die einzelnen elastischen Ringe Druck verzehren. Der verminderte Druck wird durch die in den zwischengeschalteten Hohlräumen ig befindliche Luft, die nötigenfalls vorgepreßt sein kann, auf dem nächsten Ring übertragen.To 'a lateral displacement of the shaft journal 6 as a result of the one-sided To prevent pressure of the conveying means on the elastic sealing element io, Sealing elements can be provided on both sides of the point of application of the lever 5 will. as can be seen from Alrb. 2. The pressure of the conveyance. now acts on the Ring surfaces of the sealing elements on both sides, which results in lateral pressure equalization is achieved. ' The use of elastic elements to seal the vibrating Waves executing movements cause difficulties with larger pressure differences. In order to save space, it is recommended that the oscillating movements of the .Welle to make it relatively large, so that the elastic members have a large thickness must have so that they can absorb the vibrations through their elasticity and are not destroyed after a short period of operation. The big; Thickness of the elastic However, the sealing ring causes considerable forces in the case of larger pressure differences, which must be absorbed by the elastic material. To these forces low and still a perfect seal even with large pressure differences To obtain, several sealing elements can be connected in series. this can be done according to Fig. 2 in such a way that the sealing rings io side by side be arranged, with appropriate cavities between the individual sealing rings ig, to be arranged. The rings that are initially located on the drive lever 5 are io the whole prevailing at the 2lb sealing point. Exposed to pressure difference: The pressure on the next rings is lower because the individual rings are elastic Consume rings of pressure. The reduced pressure is achieved by the intermediate Cavities ig located air, which can be pre-compressed if necessary, on the next Transfer ring.

Man kann die Abdichtungsringe auch konzentrisch ineinanderschachteln und zwischen den Ringen starre Hülsen anordnen, die die auf die Abdichtung wirkenden Kräfte aufnehmen und auf das Gehäuse übertragen. Eine derartige Ausführungsform zeigt beispielsweise Abb. 4.. Zwischen dem Wellenzapfen 6 und der Gehäusebohrung i i sind mehrere, z. B. drei konzentrische Gummiringe 2o angeordnet, zwischen denen zwei starre Hülsen 21 eingelegt sind. Die Gummiringe 2o sind an ihren Auflageflächen fest mit der Welle 6, den , Hülsen 2,i und dem Gehäuse in, z. B. durch Vulkanisieren verbunden: Die Hülsen 21 liegen an der Seite geringen Druckes mit ringförmigen Ansätzen 22, die als Gleitlagerfläche dienen, an einer radialen Wand 23 des Gehäuses an. Der im Innern des Gehäuses in der Pfeilrichtung wirkende Überdruck hat. das Bestreben, die Gummiringe 20 aus dem Gehäuse herauszudrücken. Dieser Druck wird zum größten Teil von den Hülsen 2,1 aufgenommen, die sich dabei mit ihren Ringflächen 22 gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Wälzlägern an der Gehäusewand 23 abstützen,. so das die Gummiringe 2o weitgehend von dem Druck entlastet sind. Die zwischen die Gummiringe 20 geschalteten starren Hülsen 21 beeinflussen die Elastizität der Gummiringe in keiner Weise. Die Zahl dieser Hülseil hängt von dem an der Wellendurchführung vorhandenen Druckunterschied, der Druckaufnahmefähigkeit des elastischen @#,'erlcstoffes und den. Abmessungen der elastischen Abdichtelemente ab.The sealing rings can also be nested concentrically inside one another and arrange rigid sleeves between the rings, which act on the seal Absorb forces and transfer them to the housing. Such an embodiment shows, for example, Fig. 4 .. Between the shaft journal 6 and the housing bore i i are several, e.g. B. arranged three concentric rubber rings 2o, between which two rigid sleeves 21 are inserted. The rubber rings 2o are on their contact surfaces firmly to the shaft 6, the, sleeves 2, i and the housing in, for. B. by vulcanizing connected: The sleeves 21 are on the side of low pressure with annular lugs 22, which serve as a sliding bearing surface, on a radial wall 23 of the housing. The pressure inside the housing in the direction of the arrow has overpressure. the effort, to push the rubber rings 20 out of the housing. This pressure is going to be the greatest Part of the sleeves 2, 1 received, which may be with their annular surfaces 22 with the interposition of roller bearings on the housing wall 23 ,. so that the rubber rings 2o are largely relieved of the pressure. The one between the rubber rings 20 switched rigid sleeves 21 affect the elasticity the rubber rings in any way. The number of these Hülsenil depends on the one on the shaft leadthrough existing pressure difference, the pressure absorption capacity of the elastic fabric and the. Dimensions of the elastic sealing elements.

Die Abdichtringe io können statt aus Gummi aus anderen elastischen Werkstoffen bestehen, deren Elastizität so groß sein muß, daß sie ohne Beeinträchtigung der Abdichtung Schwingbewegungen, zulassen. Während hei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die als Schwingelemente dienenden Gummiringe io unmittelbar mit der Welle 6 und der Gehäusebohrung I I fest verbunden sind, können. zur Vereinfachung der Herstellung die Gummiringe io bereits vor dem Einbau der Außen- und Innenseite mit metallischen Buchsen zusammenvulkanisiert oder in anderer Weise fest verbunden werden. Es brauchen dann nur diese metallischen Buchsen auf den Wellenzapfen 6 und in die Gehäusebohrung ii geschoben und unverdrehbar und dicht befestigt zu werden. Wesentlich hierbei ist es, daß die Abdichtung nur durch den. die Schwingbewegungen der Welle durch seine Elastizität zulassenden Ring io aus Gummi oder anderem elastischen Werkstoff bewirkt wird, so daß an der Abdichtungsstelle keine gegeneinander reibende oder schleifende Teile vorhanden sind. Die gemäß der Erfindung ausgebildete Abdichtung ist daher nur geringem Verschleiß ausgesetzt und erfordert im Gegensatz zu den bekannten Stopfbuchsen keinerlei Wartung.The sealing rings io can be made of elastic instead of rubber Materials exist whose elasticity must be so great that they can be used without impairment the seal allow oscillating movements. While he is in the illustrated embodiment serving as vibrating elements rubber rings io directly to the shaft 6 and the housing bore I I are firmly connected, can. to simplify manufacturing the rubber rings io already before the installation of the outside and inside with metallic Bushings are vulcanized together or firmly connected in some other way. Need it then only these metallic sockets on the shaft journal 6 and in the housing bore ii to be slid and non-rotatable and tightly fastened. Essential here it is that the seal is only through the. the oscillating movements of the shaft its elasticity allowing ring io made of rubber or other elastic material is effected so that no rubbing against each other or at the sealing point there are abrasive parts. The seal formed according to the invention is therefore only exposed to little wear and, in contrast to the known ones, requires Stuffing boxes no maintenance whatsoever.

Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Kolbenpumpen für flüssige und gasförmige Fördermittel. Der Erfindungsgedanke ist aber nicht hierauf beschränkt, sondern kann überall dort mit Vorteil Anwendung finden, wo bisher zur Abdichtung von Schwingungsbewegungen ausführender Wellen oder Stangen Stopfbuchsen oder andere Spaltdichtungen benutzt werden.The invention is of particular importance in piston pumps for liquid and gaseous conveying media. The idea of the invention is not limited to but can be used with advantage wherever previously for sealing of vibrating shafts or rods, stuffing boxes or others Gap seals are used.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for sealing shafts which cause torsional vibrations by means of elastic rings attached to the shaft and the housing bore, characterized in that the amplitude of the torsional vibrations of the shaft lies within the elastic limit of the elastic sealing rings.

2. Establishment according to claim i, characterized in that the Shaft (6) several elastic sealing elements (2o) are done one behind the other.

3. Device according to claim 2, characterized in that on the shaft journal several sealing rings (io) symmetrical to the point of attack which is under overpressure of the drive lever (5) are arranged side by side. .

4. Device according to claim 2, characterized in that between several sealing rings (io), which are side by side all of the Al) sealing point (ii) are arranged, one or more gaps (i9) are provided. j.

Device according to claim q., Characterized in that the spaces (i9) of the sealing rings (io) are filled with compressed air.

6. Device according to claim 2, characterized in that the sealing rings (20) are arranged concentrically to the `skins (6) and are connected to one another by rigid sleeves (2) which are pressed against the housing (ii) by means of a slide or roller bearing (2 '2, 23) are supported.