WO2004036053A1 - Einen spalt definierendes, auf einer welle anzuordnendes element - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to an element to be arranged on the shaft of a turbomachine, defining a gap for the limited passage of a flow medium, with a socket-like part to be arranged on the shaft of the turbomachine, which has a recess for a ring on its outer circumference, the one on its end faces ring partially enclosed by annular walls of the recess during the operation of the turbomachine a) forms an axial gap with the annular walls of the recess and forms a radial gap with the base of the recess, b) is held by a rigid wall surrounding the ring by friction.
  • a recess is formed in the rigid wall surrounding the ring, which encloses the free end faces of the ring from the walls of the bush-like part, one of the lateral boundaries of the recess being releasably connected to the rigid wall tubular part is formed.
  • the ring is enclosed on all sides, so that there is no gap into which the ring could escape.
  • a limiting ring which is detachably connected to this part is arranged in the wall of the recess of the piston or the bushing opposite the tubular part.
  • an elastic ring that is separated by a longitudinal gap can also be installed in this way. However, this can also be widened and pushed over one of the side walls of the bush-like part, with less effort for the bush-like part on the shaft side.
  • a particular advantage of the invention is that the entire element, including the surrounding wall, which in this case is also formed by a bushing, can be combined from separately manufactured parts outside the turbomachine to form a cartridge which is ready for assembly.
  • the invention can be used with advantage above all for an axial thrust compensation device or a shaft seal.
  • FIG. 1 is a sectional view of a cartridge designed to be assembled
  • Fig. 2 is a sectional view of a largely corresponding to Fig. 1 cartridge with a closed ring.
  • FIGS. 1 and 2 serve as relief pistons in axial thrust compensation devices. Both versions have in common a - in a - not shown - centrifugal pump housing rotatably and immovably to be arranged socket 1. The remaining parts of the elements are inserted into socket 1, respectively. On the - not shown - shaft of the centrifugal pump, another bush-like element, a piston 2 or 3 is to be arranged.
  • the piston 2 in the embodiment of FIG. 1 has a recess 4 into which a piston ring 5 is inserted.
  • the piston ring 5 is made of elastic material and is separated by an axially extending slot (not shown). The elasticity and the separation make it possible to push the piston ring 5 over the side wall 6 of the piston and to snap it into the recess 4.
  • a tubular retaining ring 7 is provided on the side of the cartridge opposite the side wall 6, which is inserted into the bushing 1 after the piston 2 and the piston ring 5 have been inserted and is fastened to the bushing 1 by screws 8.
  • the retaining ring 7 has two effects: First, it holds the cartridge together. Secondly, it prevents the piston ring 5 from expanding into the area between the piston 1 and the bush 2, as a result of which gradual wear in the area of a gap which is present in the previously known embodiment is avoided.
  • the piston 3 in the embodiment of FIG. 2 has a shoulder 9, on which a closed piston ring 10 is pushed.
  • a limiting ring 12 fastened to the piston 3 by means of screws 11 is attached to the open side of the piston 3, ie opposite the retaining ring 7.
  • the retaining ring 7 and the screws 8 correspond to the embodiment in FIG. 1.
  • a modification results if, instead of a ready-to-install cartridge, a bushing is used which is fastened in the housing of the turbomachine and which is only connected in the housing to the other parts of the element.
  • the invention is nevertheless also used in such an embodiment, which appears to be less advantageous.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein auf der Welle einer Strömungsmaschine anzuordnendes, einen Spalt für den begrenzten Durchtritt eines Strömungsmediums definierendes Element, mit einem auf der Welle der Strömungsmaschine anzuordnenden buchsenartigen Teil (2), welches an seinem Aussenumfang eine Ausnehmung (4) für einen Ring (5) besitzt, wobei der an seinen Stirnseiten von kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung (4) teilweise umschlossene Ring (5) während des Betriebs der Strömungsmaschine a) mit den kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung (4) jeweils einen axialen Spalt und mit dem Grund der Ausnehmung einen radialen Spalt bildet, b) von einer den Ring (5) umgebenden starren Wandung (1) durch Reibschluss gehalten wird. Um den Verschleiss der aus einem weichen, fliessfähigen Material bestehenden Ringe zu verringern, sieht die Erfindung vor, dass in der starren Wandung (1) eine Ausnehmung gebildet wird, die die von den Wänden des buchsenartigen Teils freien Stirnflächen des Rings (5) umschliesst, wobei eine der seitlichen Begrenzungen der Ausnehmung (4) durch ein lösbar mit der starren Wandung (1) verbundenes rohrförmiges Teil (7) gebildet wird (Fig. 1).

Description

K S B A k t i e n g e s e l l s c h a f t
Beschreibung
Einen Spalt definierendes, auf einer Welle anzuordnendes Element
Gegenstand der Erfindung ist ein auf der Welle einer Strömungsmaschine anzuordnendes, einen Spalt für den begrenzten Durchtritt eines Strömungsmediums definierendes Element, mit einem auf der Welle der Strömungsmaschine anzuordnenden buchsenartigen Teil, welches an seinem Außenumfang eine Ausnehmung für einen Ring besitzt, wobei der an seinen Stirnseiten von kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung teilweise umschlossene Ring während des Betriebs der Strömungsmaschine a) mit den kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung jeweils einen axialen Spalt und mit dem Grund der Ausnehmung einen radialen Spalt bildet, b) von einer den Ring umgebenden starren Wandung durch Reibschluß gehalten wird.
Ein solches Element wurde bereits bei den Gegenständen der DE 100 38 586 A1 und der DE 100 62 204 A1 verwendet. Dort diente es als Entlastungskolben in einer Axialschubausgleichseinrichtung bzw. als Dichtbuchse in einer
Wellenabdichtung. Gemeinsam war beiden Anwendungen, daß ein geschlitzter elastischer Ring eingesetzt wurde, der während des Betriebes der Strömungsmaschine durch den anstehenden Druck geringfügig aufgeweitet, gegen die Gehäuseinnenwand gepreßt und solchermaßen fixiert wurde. Die Erfindung zielt aber nicht allein auf Elemente mit geschlitzten Ringen, sie soll auch bei geschlossenen Ringen anwendbar sein. Unabhängig von der Gestaltung ergibt sich bei Ringen aus einem weichen, fließfähigen Material das Problem, daß sie durch den auf ihnen lastenden Druck mit ihrer Randzone auf der einen Seite allmählich in den Spalt zwischen dem auf der Welle angebrachten Kolben bzw. der Buchse und der umgebenden Gehäusebohrung gepreßt werden. Hieraus ergibt sich ein zunehmender Verschleiß des Ringes und die Gefahr eines Nachlassens der Dichtwirkung. Aufgabe der Erfindung ist es, den angesprochenen Verschleiß zu vermeiden und damit die Standzeit des Ringes, also auch des eingangs beschriebenen Elementes zu verlängern.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der den Ring umgebenden starren Wandung eine Ausnehmung gebildet wird, die die von den Wänden des buchsenartigen Teils freien Stirnflächen des Rings umschließt, wobei eine der seitlichen Begrenzungen der Ausnehmung durch ein lösbar mit der starren Wandung verbundenes rohrförmiges Teil gebildet wird.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird der Ring allseitig umschlossen, es verbleibt somit kein Spalt, in den der Ring ausweichen könnte.
Um einen geschlossenen Ring in seine Position innerhalb des Kolbens bzw. der wellenseitigen Buchse bringen zu können, ist in der dem rohrförmigen Teil gegenüberliegenden Wand der Ausnehmung des Kolbens bzw. der Buchse ein lösbar mit diesem Teil verbundener Begrenzungsring angeordnet.
Selbstverständlich läßt sich auf diese Weise auch ein elastischer, durch einen längs verlaufenden Spalt aufgetrennter Ring montieren. Dieser kann allerdings, bei geringerem Aufwand für das wellenseitige buchsenartige Teil, auch aufgeweitet und über eine der seitlichen Wände des buchsenartigen Teils geschoben werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das gesamte Element einschließlich der umschließenden Wandung, die in diesem Fall ebenfalls von einer Buchse gebildet wird, aus gesondert hergestellten Teilen außerhalb der Strömungsmaschine zu einer montagefertigen Patrone zusammengefaßt werden kann.
Die Erfindung ist vor allem für eine Axialschubausgleichseinrichtung oder eine Wellenabdichtung mit Vorteil einzusetzen.
Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines als montierbare Patrone gestalteten
Elements mit einem in Achsrichtung durch einen Schlitz aufgeteilten elastischen Ring;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer weitgehend der Fig. 1 entsprechenden Patrone mit einem geschlossenen Ring.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Patronen dienen als Entlastungskolben in Axialschubausgleichseinrichtungen. Beiden Ausführungen gemeinsam ist eine in einem - nicht dargestellten - Kreiselpumpengehäuse drehfest und unverschieblich anzuordnende Buchse 1. Die übrigen Teile der Elemente sind jeweils in die Buchse 1 eingefügt. Auf der - nicht dargestellten - Welle der Kreiselpumpe ist ein weiteres buchsenartiges Element, ein Kolben 2 bzw. 3 anzuordnen.
Der Kolben 2 in der Ausführung der Fig. 1 besitzt eine Ausnehmung 4, in die ein Kolbenring 5 eingesetzt ist. Der Kolbenring 5 besteht aus elastischem Material und ist durch einen - nicht dargestellten - axial verlaufenden Schlitz aufgetrennt. Die Elastizität und die Auftrennung ermöglichen es, den Kolbenring 5 über die Seitenwand 6 des Kolbens zu schieben und in die Ausnehmung 4 einrasten zu lassen. Auf der der Seitenwand 6 gegenüberliegenden Seite der Patrone ist ein rohrförmiger Haltering 7 vorgesehen, der nach dem Einfügen des Kolbens 2 und des Kolbenringes 5 in die Buchse 1 eingesetzt und durch Schrauben 8 an der Buchse 1 befestigt wird. Der Haltering 7 hat zwei Wirkungen: Erstens wird durch ihn der Zusammenhalt der Patrone bewerkstelligt. Zweitens verhindert er eine Ausdehnung des Kolbenringes 5 in den Bereich zwischen Kolben 1 und Buchse 2, wodurch ein allmählicher Verschleiß im Bereich eines bei der vorbekannten Ausführung vorhandenen Spaltes vermieden wird.
Der Kolben 3 in der Ausführung der Fig. 2 besitzt einen Absatz 9, auf den ein geschlossener Kolbenring 10 aufgeschoben ist. Um eine vollständige Ausnehmung, in welcher der Kolbenring gehalten wird, zu bilden, wird auf der offenen Seite des Kolbens 3, also gegenüber dem Haltering 7, ein mittels Schrauben 11 am Kolben 3 befestigter Begrenzungsring 12 angebracht. Der Haltering 7 und die Schrauben 8 entsprechen der Ausführung der Fig. 1. Eine Abwandlung ergibt sich, wenn statt einer einbaufertigen Patrone eine im Gehäuse der Strömungsmaschine befestigte Buchse verwendet wird, die erst im Gehäuse mit den übrigen Teilen des Elementes verbunden wird. Auch bei einer solchen, weniger vorteilhaft erscheinenden Ausführung wird gleichwohl die Erfindung genutzt.
Obwohl einem anderen Zwecke dienend, ist der Aufbau eines Elementes zur Wellenabdichtung grundsätzlich der gleiche wie bei den hier erläuterten Entlastungseinrichtungen. Dort werden die entsprechenden Teile allerdings mit anderen Bezeichnungen belegt als in den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen.

Claims

Patentansprüche
1. Auf der Welle einer Strömungsmaschine anzuordnendes, einen Spalt für den begrenzten Durchtritt eines Strömungsmediums definierendes Element, mit einem auf der Welle der Strömungsmaschine anzuordnenden buchsenartigen
Teil (2, 3), welches an seinem Außenumfang eine Ausnehmung (4, 9) für einen Ring (5, 10) besitzt, wobei der an seinen Stirnseiten von kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung (4, 9) teilweise umschlossene Ring (5, 10) während des Betriebs der Strömungsmaschine a) mit den kreisringförmigen Wänden der Ausnehmung (4, 9) jeweils einen axialen Spalt und mit dem Grund der Ausnehmung einen radialen Spalt bildet, b) von einer den Ring (5, 10) umgebenden starren Wandung (1 ) durch Reibschluß gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der starren Wandung (1 ) eine Ausnehmung gebildet wird, die die von den Wänden des buchsenartigen Teils freien Stirnflächen des Rings (5, 10) umschließt, wobei eine der seitlichen Begrenzungen der Ausnehmung (4, 9) durch ein lösbar mit der starren Wandung (1 ) verbundenes rohrförmiges Teil (7) gebildet wird.
2. Element nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die dem rohrförmigen Teil (7) gegenüberliegende Wand der Ausnehmung (9) im buchsenartigen Teil (3) durch einen lösbar mit dem buchsenartigen Teil (3) verbundenen Begrenzungsring (12) gebildet wird.
3. Element nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen elastischen Ring (5), der durch einen längs verlaufenden Spalt aufgetrennt ist und der durch Aufweiten über eine der seitlichen Wände (6) des buchsenartigen Teils zu schieben und zum Einrasten in der Ausnehmung (4) des Teils (2) zu bringen ist, wobei das reibschlüssige Anlegen des Rings (5) an die ihn umgebende starre Wandung (1 ) durch ein während des Betriebs der Strömungsmaschine erfolgendes Aufweiten geschieht.
4. Element nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen starren Ring (10), der mit Reibschluß in die ihn umschließende starre Wandung (1 ) eingefügt ist.
5. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ring (5, 10) umschließende Wandung von einer drehfest und unverschieblich im Gehäuse der Strömungsmaschine zu befestigenden Buchse (1 ) gebildet wird.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Element als außerhalb der Strömungsmaschine zu komplettierende, montagefertige Patrone gestaltet ist.
7. Verwendung eines Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für eine Axialschubausgleichseinrichtung.
8. Verwendung eines Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für eine Wellenabdichtung.
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