DE875746C - Wellen-Schleuderdichtung mit Sperrfluessigkeit fuer senkrecht stehende Wellen und hohe Druckunterschiede - Google Patents

Description

• Wellen-Schleuderdichtung mit Sperrflüssigkeit für senkrecht stehende Wellen und hohe Druckunterschiede Es ist bekannt, senkrecht stehende Wellen durch Labyrinth-Schleuderdichtungen gegengeringeÜberdrücke abzudichten.
• Hierbei wird in dem abzudichtenden Ringspalt an dem einen Maschinenteil ein zur Achse konzentrischer ringförmiger Behälter für eine Sperrflüssigkeit angeordnet und derart ausgebildet, daß sich darin die Flüssigkeit bei Rotation in Form eines Rotationsparaboloides einstellen kann. Eine am anderen Maschinenteil ebenfalls konzentrisch angebrachte Glocke, Scheibe od. dgl. ragt in den Ringbehälter hinein und bildet mit der äußeren Ringwand einen Spalt. Infolge Reibung mit dem umlaufenden Teil, es kann dies sowohl der Ringbehälter als auch die Scheibe sein, dreht sich die Flüssigkeit mit einem bestimmten Schlupf mit, wird durch die Fliehkraft nach außen geschleudert und bildet das oben beschriebene Rotationsparaboloid. In dieser Lage dichtet die Flüssigkeit den Spalt zwischen Ringraum und Scheibe bei geeigneter Formgestaltung ab. Der abzudichtende Druck muß dabei niedriger sein als der hydrostatische Druck, der sich im Inneren der rotierenden Sperrflüssigkeit einstellt und von ihrer Umlaufzahl und ihrem Achsabstand abhängig ist.
• Schwierigkeiten treten auf, wenn an den abzudichtenden Stellen hohe Druckunterschiede auftreten. Beispielsweise ergeben sich an Kaplanturbinenwellen bei der Zuführung des Regelöls für die Laufradverstellung Spitzendrücke bis zu 3o atü. Der hydrostatische Druck der Sperrflüssigkeit reicht dann bei Anwendung einer normalen Schleuderdichtungskonstruktion und den durch die Maschine bedingten Wellendurchmessern und Drehzahlen nicht mehr aus. Auch eine Anwendung übermäßig vergrößerter Labyrinthdurchmesser oder schwerer Sperrflüssigkeiten führt nicht zum gewünschten Ziel.
• Die vorliegende Erfindung hat sich daher im Hauptgedanken zum' Ziel gesetzt, durch eine von der Wellendrehzahl unabhängige und weit über diese hinaus gesteigerte Umlaufzahl des abdichtenden Flüssigkeitsringes bedeutend höhere Druckunterschiede zu beherrschen und einwandfrei -abzudichten. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß bei Wellen-Schleuderdichtungen mit senkrecht stehender Welle bekannter Art als Sperrflüssigkeit eine elektrich gut leitende Flüssigkeit, beispielsweise Quecksilber, verwendet und eine oder. mehrere ein- und ausschaltbare elektrische Wicklungen derart neben dem Behälter der Sperrflüssigkeit angeordnet werden, daß dieselbe durch das erzeugte Drehfeld als Wirbelstromläufer in schnelle Umdrehung versetzt wird. Durch entsprechende Wahl der Frequenz und der Polzahl des Drehfeldes kann die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsringes und damit des in ihm wirkenden hydrostatischen Druckes auf ein Vielfaches der bisher üblichen Werte erhöht und den jeweils abzudichtenden Drücken angepaßt werden.
• Die vorstehend beschriebene Schleuderdichtung hat den weiteren Vorteil, daß das Drehfeld und hiermit die Wirkung des Abdichtens bereits vor dem Anlaufen der Maschine eingeschaltet bzw. erst nach dem Stillsetzen ausgeschaltet werden kann. Auch bei stillstehender Welle ist dann die volle Wirkung der Dichtung vorhanden. Für Wellen mit pendelnder Drehbewegung ist diese Konstruktion ebenfalls verwendbar.
• Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Schleuderdichtung gemäß - der Erfindung besteht darin, däß die an dem einen Maschinenteil angebrachte Scheibe, die in den im anderen Maschinenteil angeordneten Ringraum hineinreicht und den durch die Sperrflüssigkeit abgedichteten Ringspalt bildet, in Form eines nach außen abfallenden Kegelmantels ausgeführt wird.
• Ein weiterer Erfindungsgedanke betrifft dieAusführung einer Sicherheitsvorrichtung für die Schleuderdichtung. Sie besteht darin, daß ein in der Sperrflüssigkeit schwimmfähiger Ventilring auf der Seite des niedrigeren Druckes oberhalb der Sperrflüssigkeit derart angeordnet wird, daß er beim Steigen - dieser Flüssigkeit angehoben und schwimmend gegen den darüber liegenden Ringspalt zwischen den beiden- abzudichtenden Maschinenteilen gepreßt werden kann. Die diesen Spalt bildenden Flächen können zum besseren Abdichten mit schrägen, dem Ventilring entsprechenden Sitzflächen versehen werden. Fällt beispielsweise bei einer Störung das Drehfeld und hiermit der Antrieb des- dichtenden Flüssigkeitsringes aus, so steigt infolge des Überdruckes die Sperrflüssigkeit in dem Ringraum. auf der Niederdruckseite, drückt den Ventilring gegen die Sitzflächen und bewirkt dadurch die Abdichtung.
• Um bei Sperrflüssigkeiten, wie z. B. Quecksilber, ein Verdampfen zu vermeiden, wird die elektrisch und mechanisch erzeugte Wärme durch eine Kühleinrichtung abgeführt. Diese kann in Form eines oder mehrerer Kühlelemente ausgebildet und an beliebiger Stelle neben oder in der Schleuderkammer angebracht werden.
• Zur Vermeidung einer lästigen und giftigen Verdunstung der Sperrflüssigkeit kann eine Ölschicht über der Oberfläche des Sperrmittels gelagert werden.
• Zur weiteren Erläuterung sind in den Abb. i bis q. einige Ausführungsbeispiele der vorstehend aufgeführten Erfindung dargestellt. Von den Bezugsbuchstaben bezeichnet A die elektrische Feldwicklung, B die Sperrflüssigkeit, S eine in die Sperrflüssigkeit eintauchende kegelmantelförmige Scheibe, T einen ringförmigen, das Abfließen des Sperrmittels verhindernden Randkörper, K die Kühlelemente, C den Ventilring der Sicherheitsvorrichtung sowie E und D die zugehörigen kegelförmigen Sitzflächen.
• Abb. i stellt eine normale Ausführungsart der beschriebenen Schleuderdichtung im Ruhezustand dar. Bei sämtlichen Ausführungsarten spielt es keine Rolle, ob der innere oder äußere Maschinenteil umläuft und in welchem Teil von ihnen der Behälter der Sperrflüssigkeit angeordnet wird. In Abb. 2 befindet sich das Sperrmittel beispielsweise in einem an der Welle befestigten Ringbehälter: Auch die Anordnung der elektrischen Feldwicklungen sowie der Kühlelemente kann in verschiedenster Weise neben dem Ringbehälter erfolgen. Zweckmäßig ist es, wenn sowohl Feldwicklungen als auch Kühlelemente möglichst nahe der im Betriebe am äußeren Ringrand befindlichen Sperrflüssigkeit- liegen. Abb. 3 und ¢ zeigen diese Schleuderdichtung mit zusätzlicher Sicherheitseinrichtung, und zwar bei 3 im normalen Betriebszustand und dabei geöffnetem Ventil, bei q. mit ausgefallenem Sperrflüssigkeitsantrieb und geschlossenem Sicherheitsventil.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Wellen-Schleuderdichtung mit Sperrflüssigkeit für senkrecht stehende Wellen und hohe Druckunterschiede, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrflüssigkeit eine elektrisch gut leitende Flüssigkeit (B) verwendet und ein oder mehrere ein- und ausschaltbare elektrische Wicklungen (A) derart neben dem ringförmigen Behälter für die Sperrflüssigkeit angeordnet werden, daß diese Flüssigkeit als Wirbelstromläufer in schnelle Drehung versetzt wird.
2. 2. Wellen-Schleuderdichtung nach Anspruch i,- dadurch gekennzeichnet, daß der in die in dem einen Maschinenteil angebrachte Ringkammer hineinragende und mit ihr den abzudichtenden Spalt bildende, am anderen Maschinenteil befestigte Scheibenkörper (S) in Form eines nach außen abfallenden Kegelmantels ausgeführt wird.
3. 3. Wellen-Schleuderdichtung nach Änspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Sperrflüssigkeit schwimmfähiger Ventilring (C) auf der Seite des niedrigeren Druckes oberhalb der Sperrflüssigkeit derart angeordnet wird, daß er bei innerem Überdruck durch die steigende Sperrflüssigkeit gegen den Ringspalt zwischen den beiden abzudichtenden Maschinenteilen gepreßt wird. ..1.
4. Wellen-Schleuderdichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben oder in dem ringförmigen Behälter für die Sperrflüssigkeit ein oder mehrere Kühlelemente (K) in beliebiger Art und Anordnung angebracht werden.
5. 5. Wellen-Schleuderdichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß über der Oberfläche der Sperrflüssigkeit eine Ölschicht gelagert wird, um ein Verdunsten dieser Sperrflüssigkeit zu verhindern.
6. 6. Wellen-Schleuderdichtung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere der vorstehend gekennzeichneten Dichtungen auf gleichen oder verschiedenen Wellendurchmessern angeordnet und hintereinandergeschaltet werden.