-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine mechanische Dichtungseinrichtung
mit einer verbesserten Dichtfähigkeit
und einer einfachen Montage auf einer Achsenbuchse. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine mechanische Dichtungseinrichtung, die
für einen
Fluiddruck einer abgedichteten Fluidkammer, einer zwischengeordneten
Kammer und einer Dämpfungsfluidkammer
eine relative Druckdifferenz aufrecht erhält, um ihre Dichtungseigenschaften
zu verbessern.
-
Als
Stand der Technik für
die vorliegende Erfindung ist eine mechanische Dichtungseinrichtung da
gewesen, wie in der 3 gezeigt. Die 3 zeigt
einen Halbschnitt der Achsen-Dichtungseinrichtung.
-
In
der 3 ist eine Achsen-Dichtungseinrichtung 100 zwischen
der Innenumfangsfläche
eines Gehäuses 160 und
der Außenumfangsfläche einer drehbeweglichen
Achse 150 vorgesehen. Die Achsen-Dichtungseinrichtung ist
eine zweigehäusig
ausgelegte mechanische Dichtungseinrichtung. Diese zweigehäusige mechanische
Dichtungseinrichtung umfasst eine berührende mechanische Dichtungseinrichtung 101 in
dem Bereich eines eingeschlossenen Prozessfluids und eine berührungsfreie
mechanische Dichtungseinrichtung, die in dem umgebenden Bereich
vorgesehen ist.
-
Bei
der berührenden
mechanischen stirnseitigen Dichtung 101 sind ein drehbeweglicher
Dichtring 102 und ortsfester Dichtring 103 aneinander
angrenzend und einander gegenüber
liegend angeordnet. Der drehbewegliche Dichtring 102 und
der ortsfeste Dichtring 103 bilden an einer jeweiligen
Dichtfläche 104 und 105 einen
dichtenden Kontakt aus, wobei der drehbewegliche Dichtring 102 fest
mit einem von geteilten Teilen verbunden ist, die eine zweite Achsenbuchse 141 umfassen,
und wobei der passende ortsfeste Dichtring 103 fest mit
einer zweiten Dichtungsabdeckung 131 verbunden ist. Die
Dichtflächen 104, 105 werden
mittels Federn 107, die auf der Rückseite 106 des ortsfesten
Dichtrings 103 vorgesehen sind, elastisch gegeneinander
gedrückt.
Außerdem
drückt
der von dem eingeschlossenen Prozessfluid auf die Rückseite 106 ausgeübte Druck
die Dichtfläche 104 gegen
die Dichtfläche 105.
Ein O-Ring 108 ist auf der Innenumfangsfläche des
ortsfesten Dichtrings 103 vorgesehen, welcher die mit Druck
beaufschlagte Fläche
der Rückseite 106 festlegt.
-
Bei
der berührungsfreien
mechanischen Dichtungseinrichtung 110 bilden ein zweiter
drehbeweglicher Dichtring 111 und ein zweiter ortsfester Dichtring 115 auf
einer zweiten Dichtfläche
jeweils einen dichtenden Kontakt mit Spiralnuten 113 und
einer zweiten Dichtfläche 112 aus.
Ein Kontakt zwischen der zweiten Dichtfläche mit Spiralnuten 113 und
der zweiten Dichtfläche 112 wird
weiter durch eine Feder 116 und dem Druck eines Spülungsgases verstärkt, der
auf eine Rückseite 117 des
ortsfesten Dichtrings 115 ausgeübt wird. Die mit Druck beaufschlagte
Fläche
der Rückseite 117 wird
durch einen O-Ring 119 festgelegt, der in der inneren ringförmigen Nut
der Rückseite 117 vorgesehen
ist. Der zweite ortsfeste Dichtring 115 ist relativ zu
einer ersten Dichtungsabdeckung 132 axial beweglich, so
dass die zweite Dichtfläche 112 durch
die Feder 116 in ausreichendem Maße gegen die zweite Dichtfläche mit
den Spiralnuten 113 vorgespannt ist.
-
Der
drehbewegliche Dichtring 111 passt über eine erste Achsenbuchse 140 und
wird zwischen einer dritten Achsenbuchse 142 und dem darauf
abgestimmten Teil der geteilten Teile der zweiten Achsenbuchse 141 zurück gehalten.
-
Der
Flansch der ersten Buchse 140 greift in eine Stufe einer
drehbeweglichen Achse 150 ein. Die erste Buchse 140 fixiert
die zweite Buchse 141 und den zweiten drehbeweglichen Dichtring
mittels der dritten Buchse 142. Außerdem greift eine Feststellmutter 143 in
ein Schraubengewinde 144 ein, das auf der drehbeweglichen
Achse 150 vorbereitet ist, um so eine Bewegung der ersten
Buchse 140 und der dritten Buchse 142 in einer
axialen Richtung zu verhindern. Diese drei Buchsen 140, 141, 142 stellen getrennte
Teile dar und fünf
O-Ringe 146 sind zur Abdichtung vorgesehen.
-
Eine
Dichtungsabdeckung, die fest mit dem Gehäuse 160 verbunden
ist, umfasst eine erste Dichtungsabdeckung 131 und eine
zweite Dichtungsabdeckung 132. Die Dichtungsabdeckungen 131 und 132 werden
mittels einer Stufe des Gehäuses 160 und
einer einen Druck ausübenden
Abdeckung 133 fest gehalten. Die Dichtungsabdeckungen 131 und 132 weisen
einen Durchlass 121 auf, um ein Spülgas in eine zwischengeordneten
Kammer C einzuspeisen. Der Druck des Spülgases wird niedriger eingestellt
als der Druck des eingeschlossenen Prozessfluids.
-
Die
so aufgebaute Achsendichtungseinrichtung 100 muss in der
Lage sein, den Haupt-Dichtring 102 und
den Neben-Dichtring 111 zurückzuhalten, so dass diese frei
drehbeweglich sind. Deshalb werden nicht nur die erste, die zweite
und die dritte Buchse 140, 141, 142 groß, sondern
diese können
auch nicht mehr voneinander getrennt werden. Weil diese voneinander
trennbare Teile darstellen, erfordert dies vergleichsweise viele,
nämlich
fünf O-Ringe 146. Dies
führt seinerseits
zu einer größeren Masse
der ersten, der zweiten und der dritten Buchse, was einen größeren Durchmesser
der drehbeweglichen Achse 150 erfordert, um eine hohe Drehgeschwindigkeit
der Bewegung sicher zu stellen. Außerdem führt der zweigehäusige Aufbau
der mechanischen Dichtungseinrichtung zu einer großen axialen
Länge.
-
Weil
der Druck der zwischengeordneten Kammer C niedriger ist als der
Druck des eingeschlossenen Prozessfluids, kann eine Leckage des eingeschlossenen
Prozessfluids in die zwischengeordneten Kammer auftreten. Auch die
mechanische Dichtungseinrichtung 110, die in dem umgebenden Bereich
vorgesehen ist, ist berührungsfrei,
deshalb kann das Spülgas
in den umgebenden Bereich lecken. Folglich verbleiben Probleme bei
den Dichtungseigenschaften der Achsendichtungseinrichtung 100.
-
US-A-5
421 593 sollte ebenfalls erwähnt werden.
US-A-5 421 593 offenbart eine Achsendichtungseinrichtung, die zwei
mechanische Dichtungen umfasst, um einen eingeschlossenen Fluidbereich von
der Atmosphäre
zu trennen. Eine drehbewegliche Achse erstreckt sich ausgehend von
dem eingeschlossenen Fluidbereich durch ein Gehäuse zu der Atmosphäre bzw.
Umgebung und mechanische Dichtungen trennen den eingeschlossenen
Fluidbereich und die Atmosphäre
von einem Spülbereich
bzw. Reinigungsbereich, der zwischen den Dichtungen ausgebildet
ist. Die Dichtung, die den eingeschlossenen Fluidbereich von dem
gespülten
bzw. gereinigten Bereich trennt, ist eine berührende Dichtung, so dass der
Fluiddruck des abgedichteten Fluidbereichs als Gegendruck auf den
zweiten Dichtring wirkt. Die Dichtung, welche die Atmosphäre von dem
Spülbereich
trennt, ist eine berührende
Dichtung, so dass der Fluiddruck des abgedichteten Fluidbereichs
als Gegendruck auf den zweiten Dichtring wirkt. Die Dichtung, welche
die Atmosphäre
von dem Spülbereich
trennt, ist eine berührungsfreie
Dichtung, so dass der Fluiddruck des Spülbereichs als Gegendruck auf
den zweiten Dichtring wirkt. Der Spül-Fluidbereich wird mit einem
Gas bei einem Druck, der niedriger ist als der Druck in dem abgedichteten
Fluidbereich, gespeist. Ähnliche
Merkmale sind in der 3 dieser Patentanmeldung gezeigt.
-
Eine
technische Hauptaufgabe dieser Erfindung besteht darin, das eingeschlossene
Prozessfluid ohne Leckage in den Atmosphärenbereich dadurch einzusammeln,
dass die Dichtungseigenschaften der Dichtungsteile gegen den atmosphärischen Bereich
verbessert werden.
-
Eine
weitere Aufgabe besteht darin, sämtliches
ausleckende Fluid in die zwischengeordnete Kammer ohne weitere Leckage
zu dem atmosphärischen
Bereich dadurch einzusammeln, dass nicht nur der Druck der zwischengeordneten
Kammer niedriger eingestellt wird, als der Druck des eingeschlossenen
Fluids, sondern auch niedriger eingestellt wird als der Druck der
Dämpfungs-Fluidkammer.
-
Noch
eine weitere Aufgabe besteht in der Fixierung von Buchsen ohne die
Verwendung von Anschlusseinrichtungen, um das Gewicht der Buchsen und
deren Anschlusseinrichtungen zu verringern, um eine hochschnelle
Drehbewegung der drehbeweglichen Achse zu erzielen, sowie darin,
die Herstellungskosten durch Verringerung der Anzahl von Teilen
als Ergebnis einer Gewichtsreduzierung der Buchsen zu reduzieren.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine mechanische Dichtungseinrichtung zum Abdichten zwischen
einem Gehäuse,
das ein Prozessfluid unter einem Druck enthält, und einer drehbeweglichen Achse
in dem Gehäuse
bereit gestellt, mit einer mechanischen Achsendichtung, die umfasst:
einen
ortsfesten Dichtungsring und einen drehbeweglichen Dichtungsring,
wobei
der ortsfeste Dichtungsring in abdichtender Weise an dem Gehäuse angebracht
ist, der ortsfeste Dichtungsring in einer Achsenrichtung der drehbeweglichen
Achse elastisch vorgespannt ist, der ortsfeste Dichtungsring eine
Dichtungsfläche
an einem Ende und eine von dem Prozessfluid beaufschlagte Druckfläche auf
einer Rückseite
aufweist, wobei die Rückseite
auf der entgegengesetzten Seite der Dichtungsfläche vorgesehen ist,
wobei
der drehbewegliche Dichtungsring an einer Achsenbuchse befestigt
ist, der drehbewegliche Dichtungsring in Bezug zu dem ortsfesten
Dichtungsring auf der Prozessbereichsseite vorgesehen ist, der drehbewegliche
Dichtungsring in Bezug zu der Dichtungsfläche eine gegenüberliegend
vorgesehene passende Dichtungsfläche
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Stirnseite der
Achsenbuchse in eine Schulter der drehbeweglichen Achse eingreift,
wobei die Schulter in Bezug zu dem ortsfesten Dichtungsring auf
der Seite des Prozessfluidbereichs vorgesehen ist, wobei ein Innendurchmesser
der Stirnseite größer ist
als ein Innendurchmesser der Druckfläche der Rückseite, und dass ein Durchlass
um den ortsfesten Dichtungsring herum ausgebildet ist, damit ein
von dem eingeschlossenen Prozessfluid ausgeübter Druck nicht nur auf die
Stirnseite der Achsenbuchse einwirkt sondern auch auf die Druckfläche der
Rückseite
des ortsfesten Dichtungsrings.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Achsendichtungseinrichtung übt das eingeschlossene
Prozessfluid eine größere Kraft
auf die Rückseite
des ortsfesten Dichtungsrings aus als auf die Stirnseite der Buchse,
weshalb die Buchse in die Schulter der drehbeweglichen Achse eingreifen
kann. Folglich ist für eine
Fixierung der Buchse keine Anschluss- bzw. Montageeinrichtung erforderlich
und resultiert eine Verringerung der Wandstärke der Buchse in einer Verringerung
des Gewichts. Als Folge führt
das Weglassen von Anschlusseinrichtungen und die Verdünnung der
Buchse zu einer Reduzierung der Gesamtgröße der mechanischen Dichtungseinrichtung.
Die Reduzierung des Gewichts bewirkt, dass die mechanische Dichtungseinrichtung
ohne Weiteres einer hochschnellen Drehbewegung ausgesetzt werden kann.
-
Die
Dichtungseinrichtung kann eine Dämpfungs-Fluidkammer,
Dichtungsteile und eine zwischengeordneten Kammer umfassen, wobei
die mechanischen Achsendichtung zwischen dem Gehäuse und einer über die
drehbewegliche Achse aufgepassten Achsenbuchse vorgesehen ist, um
so das eingeschlossene Prozessfluid abzudichten, die Dämpfungs-Fluidkammer zwischen
dem Gehäuse
und der Achsenbuchse in Bezug zu der mechanischen Achsendichtung
auf der gegenüberliegenden
Seite des eingeschlossenen Fluidbereichs vorgesehen ist und mit
einem Dämpfungs-Fluiddurchlass
verbunden ist, wobei die Dichtungsteile einen Spalt zwischen der Achsenbuchse
und dem Gehäuse
innerhalb der Dämpfungs-Fluidkammer
abdichten, wobei die zwischengeordneten Kammer zwischen der mechanischen
Achsendichtung und den Dichtungsteilen vorgesehen ist und mit einem
Abflussdurchlass verbunden ist, wobei der Druck des Dämpfungsfluids
innerhalb der Dämpfungs-Fluidkammer
so eingestellt ist, dass dieser höher ist als der Fluiddruck
innerhalb der zwischengeordneten Kammer.
-
Diese
Ausbildung der Dichtungseinrichtung kann verhindern, dass ein eingeschlossenes
Prozessfluid innerhalb der zwischengeordneten Kammer wegen des Drucks
innerhalb der Dämpfungs-Fluidkammer,
der höher
eingestellt ist als der Druck der zwischengeordneten Kammer, zu
einem atmosphärischen
Bereich bzw. umgebenen Bereich leckt.
-
Die
Dichtungseinrichtung kann in einer solchen Weise aufgebaut sein,
dass der Druck eines eingeschlossenen Prozessfluids niedriger ist
als der Fluiddruck in einer zwischengeordneten Kammer, während gleichzeitig
der Druck in der zwischengeordneten Kammer höher ist als der Fluiddruck
in der Dämpfungs-Fluidkammer.
-
Selbst
wenn die Dichtung der mechanischen Achsendichtung aufgebrochen wird,
wird somit wirkungsvoll verhindert, dass ein schädliches eingeschlossenes Prozessfluid
dadurch zu einem umgebenden Bereich ausleckt, dass dieses aus der
zwischengeordneten Kammer über
einen Abflussdurchlass deshalb zu einer Sammeleinrichtung ausgestoßen wird,
weil der Druck innerhalb der zwischengeordneten Kammer so eingestellt
ist, dass dieser niedriger ist als der Druck der abgedichteten Fluidkammer.
-
Die
Dichtungseinrichtung kann einen trennbaren Schnappring aufweisen,
der in der Nähe
der Stirnseite einer Achsenbuchse vorgesehen ist, um in eine geteilte
Dichtungsabdeckung zum Zurückhalten von
Dichtungsteilen einzugreifen, und der Schnappring wird entfernt,
nachdem die mechanische Dichtungseinrichtung an der Achsenbuchse
montiert ist.
-
In
dieser Ausbildung erfordert die Achsenbuchse keine Anschluss- bzw.
Montageeinrichtungen, um jeweilige Dichtungsteile zurück zu halten, weshalb
die Buchse leicht und schlank ausgeführt sein kann. Außerdem brauchen
eine drehbewegliche Achse und die Buchse nicht in einem umgebenden Bereich übereinander
gepasst zu werden, weshalb die drehbewegliche Achse im Durchmesser
klein gemacht werden kann. Folglich ermöglicht die Reduzierung des
Gewichts, dass sich die drehbewegliche Achse schnell drehen kann.
Auch der Energieverbrauch zum Antreiben der drehbeweglichen Achse kann
verringert werden.
-
Für ein besseres
Verständnis
der Erfindung und zur Darlegung, wie diese realisiert werden kann, wird
nun in beispielhafter Weise auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen
werden, worin:
-
1 eine
Teilschnittansicht ist, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer mechanischen Dichtungseinrichtung
zeigt,
-
2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnittes der in der 1 gezeigten
mechanischen Dichtungseinrichtung ist, und
-
3 eine
Teilschnittansicht einer mechanischen Dichtungseinrichtung ist.
-
In
der 1 und der 2 ist eine
mechanische Dichtungseinrichtung 1 zwischen der Innenoberfläche eines
Gehäuses 60 und
einer drehbeweglichen Achse 50 vorgesehen. Die mechanische
Dichtungseinrichtung 1 umfasst im Wesentlichen einen ortsfesten
Dichtungsring 3 und einen drehbeweglichen Dichtungsring 10.
-
Der
ortsfeste Dichtungsring 3 ist in einer ringförmigen Nut
einer Dichtungsabdeckung 30 zurück gehalten, so dass dieser
in einer axialen Richtung frei beweglich ist. Auf der Rückseite 5 des
ortsfesten Dichtungsrings 3 sind mehrere Rückstellfedern
konzentrisch und unter gleichen Abständen zueinander vorgesehen.
Ein primärer
O-Ring 19, der aus Gummi besteht, ist zwischen einer Umfangsfläche der
ringförmigen
Nut und einer Innenumfangsfläche
des ortsfesten Dichtungsrings 3 vorgesehen. Durch Verwendung
des primären
O-Rings 19 übt
das eingeschlossene Prozessfluid auf eine Fläche, die sich von dem Innendurchmesser
des primären
O-Rings 19 radial zu der Außenumfangsfläche des
ortsfesten Dichtungsrings 3 hin erstreckt, einen Druck
aus. Die mit Druck beaufschlagte Fläche der Oberfläche wird gleich
der Fläche
einer Rückseite,
auf die das eingeschlossene Prozessfluid und die Rückstellfeder 4 einen
Druck ausüben,
um den ortsfesten Dichtungsring 3 vorwärts zu treiben.
-
Dieser
ortsfeste Dichtungsring 3 ist so zurück gehalten, dass ein Hohlraum 7 und
ein primärer Sperrzapfen 15,
der in den Hohlraum 7 eingeführt ist, verhindern, dass sich
der Ring 3 dreht, und dass eine Dichtungsfläche 6 auf
einer vorderen Stirnseite des ortsfesten Dichtungsrings 3 gegenüberliegend
der Rückseite 5 ruht.
-
Bei
dem drehbeweglichen Dichtungsring 10, der gegen den ortsfesten
Dichtungsring 3 vorgesehen ist, ist eine Dichtungsfläche 16 in
solcher Weise vorgesehen, dass die Fläche 16 für einen
dichtenden Kontakt zu der Dichtungsfläche 6 sorgt. Der drehbewegliche
Dichtungsring 10, der über
die drehbewegliche Achse 50 gepasst ist, ist so ausgelegt,
dass dieser sich aufgrund eines Drehverhinderungsmechanismus gemeinsam
mit der Achse 50 dreht, worin ein vorstehender Antriebszapfen 44 in
eine Verriegelungsbohrung 12 eingeführt ist. Ein sekundärer O-Ring 47 ist
zwischen den beiden Passflächen
des drehbeweglichen Dichtungsrings 10 und der Achsenbuchse 40 vorgesehen,
um so einen abdichtenden Kontakt zwischen dem drehbeweglichen Dichtungsring 10 und
der Achsenbuchse 40 zu erzielen.
-
Die
drehbewegliche Achse 50 weist eine Schulter 52 in
dem abgedichteten Fluidbereich HP auf. Ein sekundärer Sperrzapfen 53 ist
in der Nähe der
Schulter 52 fest mit der drehbeweglichen Achse 50 verbunden.
Eine Umfangsfläche,
wo der sekundäre
Sperrzapfen 53 befestigt ist, bildet eine Passfläche 51 aus.
Die drehbewegliche Achse 50 ist im Durchmesser in einem
umgebenden Bereich LP kleiner ausgeführt.
-
Die
Achsenbuchse 40, die über
die drehbewegliche Achse 50 gepasst ist, ist in ihrer Wandstärke in dem
abgedichteten Fluidbereich HP größer ausgeführt und
eine Stirnseite 42 der Buchse 40 ist an der Grenzfläche ausgebildet,
wo die Buchse in die Schulter 52 der drehbeweglichen Achse 50 eingreift.
-
Innerhalb
der Umgebung der Stirnseite 42 der Achsenbuchse 40 ist
eine primäre
Innenumfangsfläche 41 ausgebildet,
die über
die Passfläche 51 gepasst
ist. Ein dritter O-Ring 56 ist zwischen der Passfläche 51 und
der primären
Innenumfangsfläche 41 vorgesehen.
Der dritte O-Ring 56 sorgt für eine Dichtung zwischen der
Passfläche 51 und
der primären
Innenumfangsfläche 41.
Außerdem
ist eine kegelstumpfförmige
Schulter innerhalb der Achse 40 zwischen der primären Innenumfangsfläche 41 und einer
sekundären
Innenumfangsfläche 41A vorgesehen
und ist ein Hilfsdurchlass 45 in der kegelstumpfartigen
Schulter ausgebildet. Ein vierter O-Ring 57 ist auf der
atmosphärischen
Seite LP der kegelstumpfartigen Schulter zwischen der Achsenbuchse 40 und
der drehbeweglichen Achse 50 vorgesehen. Für den Fall
einer Leckage des eingeschlossenen Prozessfluids von dem dritten
O-Ring 56 behindert der vierte O-Ring 57 eine
weitere Leckage, so dass das ausgetretene Fluid geführt wird,
um über
einen Hilfsdurchlass 45 in eine zwischengeordnete Kammer
B zu strömen.
-
Ein
symmetrisches gegenüber
liegendes Paar aus einem ersten Dichtungsteil 20A und einem zweiten
Dichtungsteil 20B ist auf der Innenseite einer Dämpfungs-Fluidkammer
C vorgesehen, die innerhalb der Dichtungsabdeckung 30,
die an dem Gehäuse 60 befestigt
ist, und auch gegen die atmosphärische
Seite der Abdeckung 30 abgestützt ist. Der erste Dichtungsteil 20A und
der zweite Dichtungsteil 20B sind Segmentdichtungen. Außerdem sind
mehrere Rückstellfedern
konzentrisch und unter gleichen Abständen zueinander zwischen dem
ersten Dichtungsteil 20A und dem zweiten Dichtungsteil 20B vorgesehen.
Die Federn 24 wirken auf den ersten Dichtungsteil 20A und
den zweiten Dichtungsteil 20B in axial entgegen gesetzte
Richtungen ein, so dass eine erste Dichtungsfläche 21A des ersten
Dichtungsteils 20A für
einen dichtenden Kontakt mit der Passfläche der Dichtungsabdeckung 30 sorgt,
während
eine zweite Dichtungsfläche 21B des
zweiten Dichtungsteils 20B einen dichtenden Kontakt zu
der passenden Stirnseite einer Dichtungsabdeckung einer segmentierten
Dichtungsabdeckung 39 ausbildet.
-
In
sich geschlossene ringförmige
Schraubenfedern 24 und 25 greifen in Außenumfangsflächen des
ersten Dichtungsteils 20A bzw. des zweiten Dichtungsteils 20B ein
und der erste Dichtungsteil 20A und der zweite Dichtungsteil 20B,
die aus konzentrischen und unter gleichen Abständen zueinander angeordneten
Segmenten bestehen, sind radial einwärts gerichtet gegen die drehbewegliche
Achse 50 befestigt. Der erste Dichtungsteil 20A und
der zweite Dichtungsteil 20B bilden mit der drehbeweglichen
Achse 50 eine gute Dichtung aus, und zwar über eine
abdichtende Innenumfangsfläche 22A des ersten
Dichtungsteils 20A und eine abdichtende Innenumfangsfläche 22B des
zweiten Dichtungsteils 20B. Die erste Dichtung 20A und
die zweite Dichtung 20B werden mittels jeweiliger Sperrzapfen 26 zurück gehalten,
die fest mit der Dichtungsabdeckung 30 verbunden sind.
Die Dämpfungs-Fluidkammer
C wird folglich von dem ersten Dichtungsteil 20A und dem zweiten
Dichtungsteil 20B eingeschlossen.
-
Eine
segmentierte Dichtungsabdeckung 39, die in dem umgebenden
Bereich LP über
die Dichtungsabdeckung 30 gepasst ist, wird mittels eines Schnapprings 27 innerhalb
der Dichtungsabdeckung 30 zurück gehalten. Der Schnappring 27 greift
in eine ringförmige
Nut ein, die in der Dichtungsabdeckung 30 vorgesehen ist.
Ein Positionierungs-Schnappring 49, der auf der Umgebungsseite
LP der Achsenbuchse 40 vorgesehen ist, greift in eine ringförmige Nut 48 der
Achsenbuchse 40 in trennbarer Weise ein. Der Schnappring 49 ist
in einer solcher Weise vorgesehen, dass nicht nur die mechanische
Achsendichtung 2 sondern auch das erste Dichtungsteil 20A und
das zweite Dichtungsteil 20B gemeinsam zwischen der Dichtungsabdeckung 30 und
der Achsenbuchse 40 zurückgehalten
werden. Deshalb kann der Schnappring 49 nach vollständiger Montage
von der Buchse 40 entfernt werden.
-
Wenn
die mechanische Dichtungseinrichtung 1 in eine hydraulische
Maschine eingebaut ist, treibt der Druck des eingeschlossenen Prozessfluids die
Buchse 40 fest gegen die Schulter 52 der drehbeweglichen
Achse 50, selbst nachdem der Schnappring 49 von
der Achsenbuchse 40 entfernt wurde, weil die mit Druck
beaufschlagte Fläche
der Rückseite 5 des
ortsfesten Dichtungsrings 3 größer ist als die mit Druck beaufschlagte
Fläche
der Stirnseite 42 der Achsenbuchse 40. Der Druckkontaktzustand
erklärt sich
durch die Tatsache, dass ein Innendurchmesser D der primären Innenumfangsfläche 41 der
Achsenbuchse 40 größer eingestellt
ist als ein Innendurchmesser d der Rückseite 5 des ortsfesten
Dichtungsrings 3 und dass ein auf den Abschnitt der Rückseite 5 in
Entsprechung zu der Durchmesserdifferenz D-d ausgeübter Druck
dazu führt,
dass die Achsenbuchse 40 gegen die Schulter 52 der
drehbeweglichen Achse 50 gedrückt wird.
-
Die
Dichtungsabdeckung 30 greift in das Gehäuse 60 ein und wird
dadurch innerhalb des Gehäuses 60 zurückgehalten,
dass ein Flansch 70A eines Rückhalterings 70 mittels
Schraubbolzen 71 fest mit dem Gehäuse 60 verbunden ist.
Die Anordnung der Dichtungsabdeckung 30 kann durch Halten
der rechten Stirnseite der Abdeckung 30 mittels des Rückhalterings 70 erzielt
werden, wie man in der Figur erkennen kann, und erfordert nicht,
dass die linke Stirnseite der Abdeckung 30 in eine Stufe
einer Schulter eingreifen muss. Diese Beziehung gilt für die vorgenannte
Abhängigkeit
der Gegendrücke,
von denen der eine der auf die Rückseite 5 des
ortsfesten Dichtungsrings 3 ausgeübte Druck ist und von denen
der andere der auf die Stirnseite 42 ausgeübte Druck
ist.
-
Die
zwischengeordnete Kammer B ist zwischen einem aus dem Dichtungsteil 20A und
dem Dichtungsteil 20B ausgebildeten Paar und der mechanischen
Achsendichtung 2 für
die Innenumfangsfläche
der Dichtungsabdeckung 30 vorgesehen, die über das
Gehäuse
gepasst ist. Ein Abflussdurchlass 38, der in der Dichtungsabdeckung 30 vorgesehen ist,
stellt eine Durchgangsbohrung dar, die mit der zwischengeordneten
Kammer B verbunden ist. Der Abflussdurchlass 38 ist über einen
ringförmigen Hohlraum 34 unmittelbar
mit einem hohlen Abfluss 62 verbunden. Eine Einrichtung,
um gefährliche
Gase, wie beispielsweise Ethylen-Gas
oder Propylen-Gas zu verarbeiten, ist an dem Auslass des hohlen
Abflusses 62 vorgesehen. Der Druck der zwischengeordneten
Kammer B ist niedriger eingestellt als derjenige einer abgedichteten
Fluidkammer A.
-
Außerdem ist
ein Zirkulationsdurchlass 32 in der Dichtungsabdeckung 30 vorgesehen,
um die mechanische Achsendichtung 2 dadurch abzukühlen, dass
das Fluid zirkuliert, beispielsweise ein Öl von der abgedichteten Fluidkammer
A. Der Zirkulationsdurchlass 32 ist über einen ringförmigen Hohlraum 33 unmittelbar
mit einem hohlen Durchlass 61 verbunden. Eine Sperre 58 ist
auf dem Außenumfangsbereich
der mechanischen Achsendichtung 2 vorgesehen, um eine Zirkulation
entlang der Dichtungsfläche 6 der
mechanischen Achsendichtung 2 und der passenden Dichtungsfläche 16 zu
ermöglichen.
Die Dichtungsabdeckung 30 und der Rückhaltering 70 sind über Schraubbolzen 72 miteinander
verbunden.
-
Ein
Dämpfungsfluid-Durchlass 37,
der in der Dichtungsabdeckung 30 vorgesehen ist, verbindet die
Dämpfungsfluid-Kammer
C über
einen ringförmigen
Hohlraum unmittelbar mit einem hohlen Durchlass 63 für das Dämpfungsfluid.
Der Druck der Dämpfungsfluid-Kammer
C ist höher
eingestellt als derjenige der zwischengeordneten Kammer B.
-
Als
Folge wird eine Beziehung zwischen den Innendrücken der abgedichteten Fluidkammer
A, der zwischengeordneten Kammer B und der Dämpfungsfluid-Kammer C dargestellt
durch A > B und C > B. Deshalb wird das
eingeschlossene Prozessfluid aus dem Abflussdurchlass 38 ausgestoßen, ohne
durch das erste Dichtungsteil 20A und das zweite Dichtungsteil 20B,
die in der Dämpfungsfluid-Kammer
C vorgesehen sind, zu lecken. Fluid, das aus der abgedichteten Fluidkammer
A ausleckt, wird ebenfalls aus dem Abflussdurchlass 38 ausgestoßen.
-
Es
wird erwartet, dass mechanische Dichtungseinrichtungen gemäß der vorliegenden
Erfindung in den nachfolgenden Weisen wirkungsvoll sein können.
-
Bei
einer mechanischen Dichtungseinrichtung 1 übt ein eingeschlossenes
Prozessfluid einen größeren Druck
auf die Rückseite
eines ortsfesten Dichtungsrings 3 aus als auf die Stirnseite 42 einer Achsenbuchse 40,
weshalb die Buchse 40 in eine Schulter 52 einer
drehbeweglichen Achse 50 eingreifen kann. Folglich ist
keine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Buchse 40 erforderlich
und führt eine
Verringerung der Wandstärke
der Buchse zu einer Gewichtsreduzierung. Als Folge führt das
Weglassen von Anpassungseinrichtungen und die Verdünnung der
Buchse 40 zu einer Reduzierung der Gesamtgröße der mechanischen
Dichtungseinrichtung. Die Reduzierung des Gewichts ermöglicht dann ohne
Weiteres, dass die mechanische Dichtungseinrichtung 1 einer
hochschnellen Drehbewegung ausgesetzt werden kann.
-
Außerdem kann
aufgrund der Tatsache, dass der Druck innerhalb der Dämpfungsfluid-Kammer C höher eingestellt
wird, als der Druck der zwischengeordneten Kammer B, eine Leckage
des eingeschlossenen Prozessfluids aus der zwischengeordneten Kammer
B in den umgebenenden Bereich verhindert werden.
-
Selbst
für den
Fall eines Versagens der Dichtung der mechanischen Dichtungseinrichtung 2 wird das
ausgetretene schädliche
Fluid wirkungsvoll aufgefangen und über den Abflussdurchlass 38 ohne Leckage
zu dem umgebenden Bereich HP zu einer Sammeleinrichtung ausgestoßen, weil
der Druck der zwischengeordneten Kammer B niedriger ist als der Druck
der abgedichteten Fluidkammer A.