CH293218A - Einrichtung zum Abdichten von Maschinenwellen bei Stillstand und im Betriebszustand. - Google Patents

Description

  Einrichtung zum     Abdichten    von     Maschinenwellen    bei Stillstand und im Betriebszustand.         G        iegenstand    vorliegender Erfindung ist  eine Einrichtung zum Abdichten von Maschi  nenwellen, z. B. von Pumpen oder Motoren,  bei Stillstand und im Betriebszustand.  



  Berührungsverschlüsse allein sind bekannt,  haben aber den Nachteil, dass sie im Betriebs  zustand der Maschine sich bald abnützen und  beträchtliche Reibungsverluste erzeugen.  



  Anderseits sind mittels rotierender     Flüs-          sigkeitsverdränger    erzeugte Flüssigkeitsver  schlüsse nur im Betriebszustand dicht, wäh  rend sie bei Stillstand der Maschine- keine       Abdielitung    gewährleisten.  



  Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zwei  derartige Dichtungssysteme miteinander zu  kombinieren. Man hat hierbei eine Flüssig  keit.sdiehtung und eine Berührungsdichtung       koaxial    zueinander angeordnet und mit einer  Vorrichtung versehen, mit deren Hilfe die       Flüssigkeit    für die Flüssigkeitsdichtung in  einen diese Dichtung bewirkenden rotierenden  Ring verwandelt wird, der bewirkt, dass der  Berührungsdruck zwischen den zusammen  arbeitenden Teilen der Berührungsdichtung       wenigstens    teilweise aufgehoben wird.

   Auf  eine solche Anordnung bezieht sich die Erfin  dung, die darin besteht, dass einer der zu  sammenwirkenden Teile der Berührungsdich  tung     zusammen    mit der Vorrichtung, die den  rotierenden Flüssigkeitsring erzeugt, drehbar  ist, während der andere Teil dieser Dichtung  an einem nachgiebigen Teil angeordnet ist,  welcher fest mit einem ihn haltenden Teil ver-         bunden    ist und sich infolge der Erzeugung  eines     Zentrifugaldruckes    in der Flüssigkeit  verlagert. Der nachgiebige Teil, der nicht  oder nur langsam umlaufen kann, kann eine  der Wände des Ringkanals für den Flüssig  keitsring bilden.  



  Vorzugsweise findet eine Berührungsdich  tung Verwendung, deren zusammenwirkende  Teile durch federnde Mittel zusammengepresst  werden; der durch die     Zentrifugalwirkung     erzeugte Druck im     Flüssigkeitsring    wirkt den  federnden Mitteln der Berührungsdichtung  entgegen.

   Bei einer andern     Ausführungsform     können die zusammenwirkenden Teile der Be  rührungsdichtung durch den Druck der Flüs  sigkeit für die     Flüssigkeitsdichtiung        zusam-          mengepresst    werden; dieser Druck muss dann  bei Bildung des Flüssigkeitsringes so ver  ändert werden, dass der Berührungsdruck der       zusammenwirkenden    Teile der Berührungs  dichtung     herabgesetzt    oder aufgehoben wird.  



  Die Berührungsdichtung kann noch einen  oder mehrere zwischengeschaltete Teile auf  weisen, die mit den Dichtungsflächen der zu  sammenwirkenden Teile in dichtenden Kontakt  kommen können.  



  Bei einer Ausführungsform der Einrich  tung läuft ein mit der Welle verbundenes  Schaufelrad in einer zylindrischen, die Welle  umgebenden Nische des Maschinengehäuses  und weist Schaufeln auf, die gegen eine radial  angeordnete runde Scheibenmembran, welche  in einem die Nische verschliessenden Deckel      gegen eine Scheibenfeder eingespannt ist, ge  richtet sind.  



  Dabei können die Schaufeln, je nach den  auftretenden bekannten innern Drücken, über  den     Schaufelradscheibendurchmesser    vorste  hen.  



  Bei einer andern Ausführungsform kann  das Schaufelrad beidseitig seiner Schaufelrad  scheibe Schaufeln aufweisen.  



  Bei einer weiteren Ausführungsform kann  die radial zur Welle angeordnete     Scheiben-          inembran    ringförmige Wellen aufweisen,  welche den     Berührungsverschluss    im Stillstand  der Maschine gewährleisten.  



  Ebenso kann die zylindrische Nische für  das Schaufelrad als Boden die Gehäusewand  benützen, wobei die zylindrische Begrenzungs  wand der Nische aus einem die Membran bil  denden Balg besteht, der dicht an einer unter       i    der Spannung einer Schraubenfeder stehen  den Platte befestigt ist, die ihrerseits die  Welle mit Abstand umschliesst und die eine  Fläche des Berührungsverschlusses aufweist,  die sich bei stillstehender Welle gegen einen  auf dieser sitzenden     Bundring    abstützt.  



  Je nach den Betriebsverhältnissen, unter  denen im rotierenden Zustand der Maschine  deren Dichtheit gewährleistet werden soll,  kann die radiale Scheibenmembran mit ihrer       den        Berührungsverschluss    herbeiführenden  Scheibenfeder so angeordnet sein, dass zu ihrer  Abhebung eine Vergrösserung des auf sie wir  kenden Druckes der Sperrflüssigkeit nötig ist.  



  Unter anders gearteten Betriebsverhältnis  sen, unter denen im rotierenden Zustand der  Maschine deren Dichtheit gewährleistet wer  den soll, kann die- radiale Scheibenmembran       finit    ihrer den     Berührungsverschluss    herbei  führenden     Seheibenfeder    so angeordnet sein,  dass zu ihrer Abhebung eine Verminderung  des Druckes der Sperrflüssigkeit auf den Teil  der Membran nötig ist, der mit der einen  Dichtfläche versehen ist.  



  Bei einer weiteren Ausführungsform der  Einrichtung kann der Boden der Nische, über  dem die Scheibe des Schaufelrades rotiert,  ruhende Leitschaufeln aufweisen, welche der    Leitung der Flüssigkeit aus der Nische zum  Wellenlager dienen.  



  Für Betriebsverhältnisse, bei denen bei  spielsweise gegen höhere innere Drücke Sperr  flüssigkeit zirkulieren und der     Berührungs-          versehluss    bei Rotation aufgehoben werden  soll, kann das     Sehaufelrad    als Gehäuse mit, an  seinen radialen     Wänden        anf    der Innenseite  angeordneten Schaufeln und mit nach innen  gerichtetem Hals, in den ein Teil des die  Welle aufnehmenden Maschinengehäuse hin  einragt, ausgebildet sein, wobei dieser     (-ze-          häuseteil    im Innern des Schaufelrades eine  radiale Scheibe und im Abstand zu dieser,  durch eine Ringwand festgehalten, eine radiale  Membran mit einem Berührungsring,

   der sich  bei stillstehender Welle auf die benachbarte  Stirnfläche des Halses des     Sehaufelrades    ab  stützt, trägt.  



  In der Zeichnung sind mehrere beispiels  weise Ausführungsformen der Einrichtung  dargestellt. Es zeigt:       Fig.    1 einen Längsschnitt durch eine Aus  führungsform, über der Achse der Welle im  Zustand bei stillstehender Welle, unter der  Achse der Welle im Zustand bei rotierender  Welle,       Fig.    2 einen Teillängsschnitt einer andern       Ausführun        gsform,          Fig.    3 einen Teillängsschnitt einer Ausfüh  rungsform für die Welle einer Rotations  pumpe,

         Fig.        -1    einen Teillängsschnitt einer wei  teren Ausführungsform und       Fig.    5 einen     Teillängssehnitt    einer Ausfüh  rungsform mit im Innern des Schaufelrades       angeordnetem        Berührungsverschluss.     



  Nach     Fig.    1 ist 1 eine     Antriebs-    bzw. Ab  triebswelle,     \?    ist das Schaufelrad mit seinen  radialen Schaufeln 3, welches im Betriebszu  stand die Abdichtung der Welle durch einen       Flüssigkeitsverschluss    bewirkt. 4 ist. die Nische  in der Gehäusewand C, in welcher Nische das  Schaufelrad 2 rotiert. Die Nische 4 ist nach  aussen durch eine Scheibe 8 verschlossen.

   Zwi  schen dieser und dem Gehäuse sind eine bieg  same, beispielsweise aus Gummi hergestellte,  mit einer zentralen Öffnung für die Durch-           führung    der Welle 1 versehene Membran 5  und eine im     ungespannten    Zustand flache  Scheibenfeder 6 so fest eingespannt,     da.ss    die       Scheibenfeder    6 die radial innere Partie 7 der  Membran 5     bzw.    eine an den Rand der ge  nannten Öffnung anschliessende Ringfläche  der Membran gegen die äussere Stirnfläche  der Nabe des Schaufelrades presst. Der     Aussen-          durehmesser    der Membran ist grösser als der  jenige des Schaufelrades.  



  In der Ausführung nach     Fig.    2 ist wieder  1 die Welle, 2 das Schaufelrad mit den Schau  feln 3. Hier wird die Nische 4 einerseits durch  die Gehäusewand G, anderseits durch eine  Scheibe 9 gebildet, die fest mit einem     zylin-          drisehen    elastischen, eine Umfangswand der  Nische bildenden Balg 10 verbunden ist, der  seinerseits fest mit der Haube 13 verbunden  ist, welche die Teile 9 und 10, welche die  Nische umgrenzen, umschliesst.

   14 ist ein  Bund auf der Welle 1, der einerseits mit sei  ner einen Stirnfläche gegen die Nabe des       Sehaufelrades    anliegt, anderseits mit seiner  andern Stirnfläche die Berührungsfläche er  gibt, gegen die sich die Gegenfläche 11 der       Seheibe    9 abstützt, wenn Betriebsstillstand  herrscht.<B>12</B> ist eine in die Haube 13 einge  setzte Schraubenfeder, gegen deren Druck die  vom Schaufelrad 2 in Umlauf versetzte Sperr  flüssigkeit den mechanischen     Berührungs-          versehluss    im Betriebszustand aufhebt.  



       Fig.    3 zeigt eine Ausführungsform für die  Wellen von Rotationspumpen. 1 ist wieder die  Welle, 2 das Schaufelrad, welches mit seiner  Nabe direkt an das     Rollentraglager    L anschliesst.  Der     Maschinengehäuseteil    G' enthält wieder  die Nische 4 für das Schaufelrad 2. Im Ge  häuse befindet sich eine     Bohrring    20, durch  die Öl zwecks Schmierung des Lagers L zuge  führt wird. Das Schaufelrad 2 weist auf den  Seitenflächen der     Schaufelradscheibe    ungleich  lange Schaufeln 17 und 18 auf, wobei die  Schaufeln 17 länger sind.

   Im rotierenden Zu  stand wird, analog wie bei den     vorbeschrie-          benen    Beispielen, die in der Nische 4 befind  liclie Dichtungsflüssigkeit mittels des Schau  felrades in einen rotierenden Flüssigkeitsring  verwandelt, welcher eine Vergrösserung des ge-    samten auf die Membran 15     wirkenden    Flüs  sigkeitsdruckes bewirkt und unter Bewegung  des Dichtungsringes nach aussen die     Auf-          liebung    des mechanischen     Berühriuigsver-          schlusses    bewirkt, welcher     koaxial    zu dem  durch den Flüssigkeitsring gebildeten Flüssig  keitsverschluss angeordnet ist.

   Die Nische wird  in diesem Fall nach aussen durch eine mit  Ringwellen versehene Metallmembran 15 ab  geschlossen, die nächst ihrer Bohrung den Be  rührungsring 16 trägt, der sich im Betriebs  stillstand gegen den     Bundring    14 der Welle  abstützt. Die Membran 15 wird durch den  Deckel 8 mit dem Gehäuse zusammengespannt.  Zur Bildung einer Sammelrinne für- an der  Innenfläche der Membran 15 herunterlau  fende Flüssigkeit weist der Ring 16 eine eine  radiale Profilverdickung bildende ringförmige  Lippe 37 auf. Die am Gehäuse befestigten  Schaufeln 19 verbinden eine Rotation des in  der Nähe der Nabe des Schaufelrades 2 be  findlichen Öls während der     Drehiuig    dieses  Rades.  



  Nach     Fig.    4 weist das Schaufelrad 2 auf  seiner gegen die Membran 22 zu gerichteten  Scheibenfläche Schaufeln 27 auf, die bei der  Rotation einen Flüssigkeitsring erzeugen,     wel-          eher    eine Verminderung des auf den radial       innern    Teil der Membran wirkenden     Druk-          kes        bewirkt,    so dass die an ihrem Aussenrand  fest eingespannte Membran 22 mit ihrer Ring  fläche 23,

   die in diesem Fall zusammen mit  einem aussen liegenden     Blind    24 bei Stillstand  den durch den Druck der nach aussen zu  lecken suchenden Flüssigkeit in der Nische 4  bewirkten mechanischen     Berührungsverschluss     bildet, im Betriebszustand gegen das Schaufel  rad 2 zu abgehoben wird. 25 sind die Schau  feln eines je nach den Druckverhältnissen  angeordneten zweiten Schaufelrades. Die  Ringfläche 23 schliesst an den Rand der zen  tralen     Membranöffnung    für die Durchfüh  rung der Welle 1 an. 26 ist eine Scheiben  feder, welche den     Berührungsverschluss    aufzu  heben sucht. Der Aussendurchmesser der  Membran ist grösser als jener des Rades 2,  und dessen Schaufeln könnten auch über den  Rand der Radscheibe hinausragen.

        In der Anordnung nach     Fig.    5 stellt das       Sehaufelrad    ein durch die radialen Wände 31  und 32 und eine zylindrische Wand 33 ge  bildetes Gehäuse dar, in dessen Innenraum  an den Wänden 31 und 32 Schaufeln 38 und  39 angeordnet sind. Die Wand 31 ist mit der  Welle 1 starr verbunden. Die Wand 32 weist  einen in das Innere des     Schaufelradgehäuses     31, 32, 33     hineinragenden    Hals 42 auf, dessen  Bohrung 34 mit. Abstand den Hals 35 des  Maschinengehäuses 36 umschliesst, welcher  Hals ebenfalls in das Innere des Schaufelrad  gehäuses hineinragt. Dort trägt der Hals 35  eine radiale Scheibe 47, durch die das Innere  des     Schaufelradgehäuses        -unterteilt    wird.

   Die  Scheibe 47 trägt an ihrem Umfang einen  starren Ring 43, welcher starr mit einer mit       Ringwellen    versehenen elastischen     Metall-          inembran    41 verbunden ist, die einen Ring 40  aufweist, dessen eine gegen den Hals 42 zu  gerichtete Stirnfläche den mechanischen     Be-          rührungsverschluss    ergibt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Einrichtung zum Abdichten von Maschi nenwellen bei Stillstand und im Betriebszu stand, mit einer Flüssigkeitsdichtung und einer koaxial dazu angeordneten Berührungs dichtung und mit einer Vorrichtung, mit deren Hilfe die Flüssigkeit für die Flüssig keitsdichtung in einen diese Dichtung bewir kenden rotierenden Ring verwandelt wird, der bewirkt, dass der Berührungsdruck zwischen den zusammenarbeitenden Teilen der Berüh rungsdichtung wenigstens teilweise aufge hoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zusammenwirkenden Teile der Be rührungsdichtung zusammen mit der Vor richtung, die den rotierenden Flüssigkeitsring erzeugt, drehbar ist, während der andere Teil dieser Dichtung an einem nachgiebigen Teil angeordnet ist,

   welcher fest mit einem ihn hal tenden Teil verbunden ist und sich infolge der Erzeugung eines Zentrifugaldruckes in der Flüssigkeit verlagert. UNTERANSPRÜCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der nachgiebige Teil eine der Wände des Ringkanals für den Flüssigkeitsring bildet. 2. Einrichtung nach Patentansprtteh und Unteransprueh 1, dadurch gekennzeichnet, da.ss ein Schaufelrad (2, 3) in einem Raum (4) dreht, der im Masehinengehä.use ausgebil det ist und die vom Schaufelrad in Drehung versetzte Flüssigkeit aufnimmt. 3.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekenn zeichnet, dass das Sehaufelrad in Form einer Scheibe (2) ausgebildet, ist, die auf mindestens einer der beiden Seiten radial angeordnete Schaufeln aufweist. 4. Einriehtung nach Patentanspruch und Unteransprüelien 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die Schaufeln (3) in radialer Richtung über den Rand der Scheibe hinaus ragen. 5.

   Einrichtung nach Patentansprueli und Unteransprüchen 1 bis 4-, dadurch gekenn zeichnet, dass der Aussendurchmesser der ela stisch nachgiebigen Wand wenigstens so gross ist wie der des Schaufelrades. 6. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die erwähnte Wand des Ring- ka.nals für den Flüssigkeitsring biegsam ist.

   7. Einriehtunu nach Patentanspruch und U nteransprüchen @1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, da.ss die zusammenwirkenden Teile der Berührun-sdiehtung durch federnde Mit tel zusammengepresstwerden. B. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspriiehen 1 bis 7, dadurch dass die federnden Mittel die Form einer im ungespannten Zustand flachen Schei benfeder besitzen. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die zusammenwirkenden Teile der Berührungsdichtung so ausgebildet sind, dass sie bei Stillstand der Welle durch den Druck der nach aussen zu lecken suchenden Flüssigkeit zusa.mmengepresst werden. 10. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass federnde Mittel so angeordnet sind, dass sie die zusammenwirkenden Teile der Berührungsdichtung zu trennen suchen. 11..

   Einrichtung nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die eine Seitenwand des Ring kanals durch eine biegsame Membran ge bildet und durch die Wirkung des Zentrifugal- Flüssigkeitsdruekes vom Schaufelrad fort bewegt wird, und dass diese Membran eine Mittelöffnung zur Durchführung der Welle und beim. Rand dieser Mittelöffnung eine Ring fläche aufweist, die durch die genannten federnden Mittel dichtend an eine mit dem Schaufelrad umlaufende Gegenfläche gepresst wird. 12.

   Einrichtung nach Patentanspruch und 1'nteransprüchen 1 bis 5 und 10, dadurch ge kennzeichnet, dass die erwähnte Wand des Ringkanals für die Flüssigkeitsdichtung die Form einer biegsamen Membran mit einer Mittelöffnung zur Durchführung der Welle und beim Rand dieser Mittelöffnung eine Ringfläche hat, die mit einer mit dem Schau felrad umlaufenden Gegenfläche in dichtende Berührung gebracht werden kann, dass das Seliaufelrad in umlaufendem Zustand den Druck der Flüssigkeit auf die Membran in der Nachbarschaft ihrer ringförmigen Berüh- rungsdiehtfläehe herabsetzt,

   damit die Be- rührungsdichtung mit Hilfe der genannten federnden Mittel aufgehoben werden kann. 13. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der der Berüh rungsdichtung benachbarte Wandungsteil des Ringkanals für den Flüssigkeitsring an seiner Innenseite mit einem mit einer radialen Pro filverdickung versehenen Ring (16) ausge rüstet ist, welche Verdickung eine Sammel- rinne für Flüssigkeit bildet, die an dieser Innenseite herunterläuft. 14.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Ringkanal für den Flüssigkeitsring in Verbindung mit einer Zuleitung steht, durch welche Flüssigkeit für den Flüssigkeitsring zuströmen kann, und dass die in dem Ringkanal unter dem Zentrifugal druck stehende Flüssigkeit den nachgiebigen Teil und den an ihm vorgesehenen Teil der Berührungsdichtung nach aussen von dem andern Teil der Berührungsdichtung fort drückt. 15.

   Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der nachgiebige Teil in der Mitte eine Öffnung besitzt, durch welche dieWelle hindurchgeht und mit einem benachbarten Teil. durch einen elastischen Balg verbinden ist, der eine Umfangswand des Ringkanals für den Flüssigkeitsring bildet.