NL8701089A - Vloeistof-afgedichte asafdichting. - Google Patents

Description

f \ VO 9112

Vloeistof-afgedichte asafdichting.

De uitvinding heeft betrekking op een asafdichting voor het afdichten van de tussen een binnen- en een buitenruimte liggende doorvoer van een as met toevoerboringen voor onder hogere dan in de binnenruimte heersende druk toegevoerde afdichtvloeistof, alsmede zich aan beide zij-5 den van deze toevoergaten uitstrekkende deelafdichtspleten, waarbij de aan de zijde van de binnenruimte gelegen deelafdichtspleet is uitgevoerd als schroefdraadasafdichting met terugvoer in de richting van de afdicht-vloeistoftoevoer.

Schroefdraad-asafdichtingen zijn bekend. Zij hebben ten opzichte 10 van een afdichting met een gladde afdichtspleet het voordeel, dat zij middels in de, de afdichtspleet begrenzende as respectievelijk in het, de afdichtspleet begrenzende huis, onder een hoek ten opzichte van de asrichting aangebrachte groeven een terugvoer van de, onder invloed van de aan de uitstroomopeningen ten opzichte van de in de binnenruimte heer- 15 sende druk verhoogde druk van de toevoeropeningen via de binnenste afdichtspleet wegstromende, afdichtvloeistof veroorzaken, zodat deze lekkage van afdichtvloeistof beperkt blijft. De in de binnenruimte dringende afdichtvloeistof wordt in de meeste gevallen door verontreiniging met het zich daarin bevindende procesgas onbruikbaar.

20 Dit terugvoereffect doet zich echter pas voor bij hogere toeren tallen, waar de groeven in de schroefdraad-asafdichting op afgestemd zijn.

Bij stilstand van de as en bij lage toerentallen, zoals die bijvoorbeeld ook bij turbine-aandrijving met wisselende draairichting optreden, doet zich sterkere lekkage voor.

25 Als stilstandsafdichting en als afdichting voor lage toerentallen is een axiale glijringafdichting bekend, die slechts een geringe afdicht-vloeistoflekkage kent. Bij hogere toerentallen worden echter te hoge glij-snelheden bereikt, hetgeen tot oververhitting en ontleding van de afdichtvloeistof leidt.

30 Ook is uit het Duitse octrooischrift 834930 bekend deze glij- ringen bij hogere toerentallen af te lichten door middel van een door een omlopende ring opgebouwde centrifugaaldruk waarbij de afdichting dan.geschiedt door een rondlopende vloeistofring.

8 7 0 1 0 S § ? "5 -2-

Deze afdichting heeft het nadeel, dat de rondlopende afdichtvloeistof sterk verhit wordt als gevolg van de schijfwrijving bij ontbrekende vloeistofuitwisseling.

Bovendien vormt de roterende vloeistofring met het in de binnen-5 ruimte aangrenzende procesgas een cilindervormig grensvlak, dat in het bijzonder bij door axiale asverschuivingen veroorzaakte, in axiale richting brede, draaiende vloeistofringen kan leiden tot radiale secundair-stromingen met corresponderende gasopname in de afdichtvloeistof.

De uitvinding beoogt een asafdichting te verschaffen, die in het 10 gehele toerentalgebied en bij stilstand extreem kleine lekkages van afdichtvloeistof kent, zonder dat zich slijtage van de afdichting door te hoge temperaturen voordoet.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bereikt doordat tussen de binnenste en de buitenste deelafdichtspleet een schijf met een grotere 15 diameter dan die van de binnenste deelafdichtspleet is aangebracht, die met het afdichtingshuis een pompkamer vormt, waarin bij hogere toerentallen een radiale drukstijging in de toegevoerde afdichtvloeistof optreedt en waarin in het buitengelegen gebied gaten uitmonden, die in verbinding staan met een drukkamer, die gevormd wordt door het afdichtingshuis en 20 een op het aan de kant van de binnenruimte gelegen einde van de schroef-draad-asafdichting aangebrachte glijring, die bij stilstand van de as en bij lage toerentallen axiaal tegen de as wordt gedrukt door een axiale kracht in de richting van de buitenruimte opwekkende elementen en gaskrachten en die bij hogere toetentallen door de met de roterende schijf opge-25 wekte, radiale drukstijging wordt gelicht van de as.

Doordat alle, respectievelijk een groot deel van de aan de buitengelegen deelafdichtspleet toegevoerde afdichtvloeistof na het uittreden uit de toevoerboringen, eerst nog door de kamer met de roterende schijf wordt gevoerd, vindt daar een volledige afvoer van de opgewekte wrijvings-30 warmte plaats. Ook hier staat de langs de schijf roterende afdichtvloeistof niet met het in de binnenruimte aanwezige procesgas in verbinding, zodat hier bij het opwekken van de pompwerking geen vermenging met gas mogelijk is.

Een bijzonder goede koeling van de buitenzijde van de binnengele-35 gen afdichtspleet wordt bereikt, indien de toevoerboringen voor de afdichtvloeistof, in axiale richting gezien, zijn aangebracht bij het aan de

ft. *7 Λ & Λ A A

δ / v I u 8 -$ -3- zijde van de binnenruimte gelegen einde van de, de binnengelegen afdicht-spleet van buiten begrenzende afdichtring. Zo kan alle afdichtvloeistof voor het van buiten koelen van deze afdichtring worden gebruikt.

Deze afdichtring is dan bij voorkeur uitgevoerd als een L-vor-5 mige, zwevende ring, waarbij de L-vorm zowel een geringe wanddikte van de afdichtring en zodoende een goede warmte-overdracht, alsook een goede radiale uitzetting bij oververhitting, alsmede een goede radiale verschuifbaarheid in zijn totaliteit waarborgt.

Voor het bereiken van een goede radiale verschuifbaarheid kan op 10 voordeelbiedende wijze ook de buitengelegen afdichtspleet worden gevormd met een op de as zwevende ring.

Bij grote drukverschillen tussen de binnen- en de buitenruimte, dient de buitengelegen afdichtspleet bij voorkeur door meerdere in een rij geschakelde zwevende ringen te worden gevormd.

15 Bij grote lekkage ter plaatse van de buitengelegen afdichtspleet kan het echter ook voordeelbiedend zijn een deel van de toegevoerde afdichtvloeistof, door een reduceerorgaan apart geregeld, pas onmiddellijk voor het binnentreden in de buitengelegen afdichtspleet radiaal van buiten af toe te voeren.

20 Ook is het mogelijk een deel van de in het bereik van de aan de zijde van de binnenruimte gelegen afdichtspleet toegevoerde afdichtvloeistof door een omleiding om de kamer met de roterende schijf te leiden, waarbij deze kamer dan aan de buitenzijde wordt gekoeld.

Een compensatie van het drukverschil tussen beide zijden van de 25 schijf kan ook worden bereikt door het beïnvloeden van de radiale druk-stijging met aan één of aan beide zijden van de roterende schijf aangebrachte verheffingen, bijvoorbeeld pompschoepen.

Bij grote axiale bewegingen van de as kan door een axiale verschuifbaarheid van de schijf in de pompkamer op de as verhinderd worden, 30 dat de afstand van de schijf tot de axiaal aangrenzende wanden van de kamer varieert.

Een zekere axiale verschuifbaarheid zonder door een eenzijdige grote afstand tot de wand schadelijke secundaire stromingen op te wekken, kan bereikt worden door axiale verbredingen en insnoeringen van de rote- t 35 rende schijf alsmede een overeenstemmende uitvoering van de aangrenzende wanden van de kamer.

87Cl 0 89 -4-

De gewenste afstand kan ook worden verkregen met behulp van aan de wand van de kamer of aan de roterende schijf bevestigde afstandhouders, die axiaal tegen de zijwanden van de pompkamer aanlopen, die dan als axiale lagers uitgevoerd kunnen zijn.

5 De afdichting tussen de glijring en het afdichthuis voor het tot stand brengen van een drukkamer voor de afdichtvloeistof kan geschieden door middel van een afdichtring in combinatie met een vouwbalg, die tevens bij lage toerentallen en bij stilstand de axiale aandrukkracht van de glijring tegen de schouder van de as kan opwekken.

10 Dit kan ook bereikt worden door het combineren van twee afdicht- ringen met drukveren, die vanuit de binnenruimte tegen de axiale glijring worden gedrukt.

Door de afdichtringen op een grotere diameter te plaatsen dan de diameter van het afdichtvlak van de glijring kan een aanvullende afdicht-15 kracht bij stilstand van de as door in de binnenruimte heersende hogere gasdrukken worden verkregen, zodat de glijring dan als afdichting bij stilstand werkt, ook bij uitgeschakelde toevoer van afdichtvloeistof.

De uitvinding wordt hieronder aan de hand van doorsnede-teke-ningen van enkele uitvoeringsvoorbeelden nader beschreven en toegelicht.

20 Daarbij toont: fig. 1 een vloeistof-afgedichte asafdichting volgens de uitvinding; fig. 2 een gescheiden toevoer van afdichtvloeistof naar de asafdichting; 25 fig. 3 een leiding voor het omleiden van afdichtvloeistof; fig. 4 een schijf met verheffingen aan beide zijden; fig. 5 een schijf met verbredingen en insnoeringen aan beide zijden; fig. 6 een axiaal op de as verschuifbare schijf met afstand-30 houders; en fig. 7 een andere uitvoering van de afdichting van de drukkamer.

Volgens fig. 1 is de vloeistof-afgedichte asafdichting in een af-dichtingshuis 8 voor het afdichten van de doorvoer van een as 3 tussen een binnenruimte 1 en een buitenruimte 2 aangebracht. Door toevoerborin-35 gen 4 wordt afdichtvloeistof toegevoerd, die aan de buitenzijde over een zwevende ring 15 stroomt.

8701089 % -5-

Aansluitend stroomt het grootste deel van de afdichtvloeistof via een pompkamer 9 en een buitengelegen deelafdichtspleet 6, die gevormd wordt door een zwevende ring 17 en een asvoering 16, naar de buitengelegen ruimte 2, 5 Een klein deel van de afdichtvloeistof wordt door een binnenge legen deelafdichtspleet 5, die gevormd wordt door de zwevende ring 15 en de asvoering 16, naar een afdichtspleet 26 geleid, die gevormd wordt door een axiaalschouder van de asvoering 16 en een daarvoor geplaatste glij-ring 13.

10 Bij stilstand van de as en bij lage toerentallen wordt de glij- ring 13 door een vouwbalg 14 en gaskrachten axiaal tegen de schouder van de asvoering 16 gedrukt, waarbij de druk van de toegevoerde afdichtvloeistof slechts weinig hoger is dan de gasdruk in de binnenruimte. Daardoor werkt de glijringafdichting als afdichting bij stilstand.

15 Bij hogere toerentallen wordt door het draaien van een schijf 7 in het buitengelegen gedeelte 10 van de pompkamer een ten opzichte van de toevoerdruk verhoogde druk in de afdichtvloeistof opgebouwd. Deze verhoogde druk in de afdichtvloeistof wordt via boringen 11 doorgegeven aan een drukkamer 12. Daardoor wordt de door de vouwbalg 14 en de gasdruk in 20 de binnenruimte 1 uitgeoefende axiale kracht in de richting van de buitengelegen ruimte overwonnen en de glijring 13 in axiale richting van de schouder van de asvoering af tot tegen een aanslag 27 in het afdichtings-huis bewogen. Bij de daardoor veroorzaakte sterke vergroting van de afdichtspleet 26 vervaalt de afdichtfunctie van de glijring 13, die daar-25 door tegen slijtage beschermd wordt. Voor het afdichten zorgt nu de binnenste zwevende ring 15, die met in de asvoering 16 aangebrachte afdicht-groeven 35 nu als schroefdraad-asafdichting werkt, die de stroom afdichtvloeistof naar de binnenruimte, door de tegengesteld gerichte pompwerking van de, bij dit toerental optimaal werkende, groeven in de as beperkt.

30 Bij grote drukverschillen tussen toevoerboring en binnenruimte kan zich aansluitend aan het, aan de zijde van de binnenruimte gelegen einde van het schroefdraad-aseind een tussen de schouder van de asvoering en het vlak van de glijring, die de afdichtspleet begrenst, een roterende afdichtvloeistof ring vormen, die door zijn pompwerking bijdraagt aan de 35 begrenzing van de binnenste hoeveelheid afdichtvloeistof.

8701039 -6- - s

In fig. 2 is voorzien in een aanvullende toevoer 28 met een reduceerklep 29, die bij zeer grote hoeveelheden afdichtvloeistof een deel van de afdichtvloeistof direct toevoert aan de buitengelegen afdicht-spleet.

5 Pig. 3 toont een andere wijze, waarop de afdichtvloeistof middels omleidingsboringen 30 om de pompkamer is te leiden.

In fig. 4 zijn verheffingen 18 op de schijf 7 aangebracht om de radiale drukstijging op voordeelbiedende wijze te beïnvloeden.

Fig. 5 toont een schijf 7 met aan beide zijden axiale verbredin-10 gen 33 en insnoeringen 32 en een bijbehorende uitvoering van de tegenovergelegen pompkamerwand 34.

Fig. 6 toont een axiale verschuifbaarheid van de ring 19 door een geleiding 31 op de asvoering 16. De geleiding 31 is in het uitvoerings-voorbeeld als spiegroefvertanding uitgevoerd. Axiale afstandhouders 20 15 houden de afstand tot het afdichtingshuis constant, dat in dit gebied is uitgevoerd als axiaallager 21.

In fig. 7 is een afdichting van de glijring 13 met een koolstof-inzetstuk 25 door afdichtringen 22 en 23 alsmede het opwekken van de aan-drukkracht door drukveren 24 weergegeven.

$ 7 o 1 ft A 3 O / y i \j \j> v

Claims (11)

1. Vloeistof-afgedichte asafdichting voor het afdichten van een tussen een binnenruimte (1) en een buitenruimte (2) liggende doorvoer van een as (3) met toevoerboringen (4) voor onder hogere druk dan de druk in de binnenruimte toegevoerde afdichtvloeistof, alsmede zich aan 5 beide zijden van deze toevoergaten uitstrekkende deelafdichtspleten (5, 6), waarbij de binnengelegen deelafdichtspleet (5) is uitgevoerd als schroefdraad-asafdichting met terugvoer in de richting van de toevoer van de af dichtvloeistof, met het kenmerk, dat tussen de binnen- en buitengelegen deelafdichtspleten een schijf (7) met een grotere buitendia-10 meter dan de diameter van de binnengelegen deelafdichtspleet is aangebracht, die met een afdichtingshuis (8) een pompkamer (9) vormt, waarin bij hogere toerentallen een radiale drukstijging in de toegevoerde af-dichtvloeistof optreedt en in het radiaal buitengelegen 'gedeelte (10) waarvan, boringen (11) uitmonden, die in verbinding staan met een druk-15 kamer (12), die gevormd wordt door het afdichtingshuis en een aan de zijde van de binnenruimte gelegen eind van de schroefdraad-asafdichting aangebrachte glijring (13), die bij stilstand van de as en bij lage toerentallen door een axiale kracht in de richting van de buitenruimte opwekkende elementen (14) en gaskrachten axiaal tegen de as (3) respec-20 tievelijk een asvoering (16) wordt gedrukt en die bij hogere toerentallen door de via de roterende schijf opgewekte radiale drukstijging van de as respectievelijk de asvoering wordt afgelicht.

2. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de binnengelegen deelafdichtspleet (5) radiaal aan de buiten- 25 zijde door een zwevende ring (15) wordt begrensd.

3. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusie 2, met het * kenmerk, dat de zwevende ring (15) L-vormig is.

4. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de buitengelegen afdichtspleet (6) wordt gevormd door de as 30 (3) respectievelijk asvoering (16) en een zwevende ring (17).

5. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de buitengelegen afdichtspleet wordt gevormd door meerdere zwevende ringen.

6. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-5, met het 35 kenmerk, dat aan één of aan beide zijden van de kopse kanten van de schijf 0701039 -8- f CC (7) verheffingen (18) zijn aangebracht, die de drukstijging in de afdicht-vloeistof beïnvloeden.

7. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de schijf (7) aan één of aan beide zijden axiale verbredin- 5 gen (33) en/of insnoeringen (32) bezit, en dat de pompkamerwanden (34) daarmee in overeenstemming zijn uitgevoerd.

8. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de schijf (7) wordt vervangen door een ring (19) , die door een geleiding (31) axiaal op de as beweegbaar is.

9. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de axiaal verschuifbare ring (19) door afstandshouders (20) en lagervlakken (21) in zijn axiale stand ten opzichte van de pompkamer wordt gehouden.

10. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-9, met het 15 kenmerk, dat de glijring (13) door een vouwbalg (14) en een dichtring (22) ten opzichte van het afdichtingshuis (8) is afgedicht.

11. Vloeistof-afgedichte asafdichting volgens conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de glijring (13) in zijn radiaal buitengelegen gebied door afdichtringen (22, 23) ten opzichte van het afdichtingshuis (8) is 20 afgedicht en de axiale aandrukkracht door veren (24) wordt uitgeoefend. 8701039