CH356326A - Vorrichtung zum Abdichten einer Welle - Google Patents

Description

      Vorrichtung        zum        Abdichten        einer    Welle    Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung  zum Abdichten einer aus einem Überdruckraum her  ausragenden, rotierenden oder axial verschiebbaren  Welle und besteht in einer an einem ortsfesten Teil  mittels eines     federnden    Zwischengliedes befestigten  Dichtungsbüchse, die die Welle mit Spiel umschliesst  und mindestens so lang ist, wie der Wellendurchmes  ser beträgt. Infolge der Viskosität des umgebenden  Mediums, z.

   B. der Luft, soll dieses Medium bei der  Rotation oder Achsverschiebung der Welle durch dy  namische Wirkung in den Spalt zwischen Dichtungs  büchse und Welle ständig selbsttätig eingesaugt wer  den und einen Film bilden, durch den die Büchse       während    des Betriebs stets einen sich über den gan  zen Wellenumfang erstreckenden, im     wesentlichen     gleichmässigen Abstand von der Welle     innehält.    Bei       Auslenkungen    der Welle soll die Büchse den     Auslen-          kungen    folgen, sich also weitgehend oder vollständig  von selbst zentrieren, so dass metallische Berührung  und Abnutzung von Welle und Büchse     vermieden     werden.

   Die kritische Drehzahl der Welle kann dann  gefahrlos durchfahren werden.  



  Das Spiel der Dichtungsbüchse gegenüber     einer     z. B. 60 mm Durchmesser     aufweisenden    Welle kann  z. B. bei gasförmigem Zwischenfilm 0,0l bis 0,03 mm,  bei flüssigem Zwischenfilm 0,05 bis 0,1     mm,    also  grössenordnungsmässig etwa 0,03 % des     Wellendurch-          messers    betragen. Unter dem     Überdruckraum    ist z. B.  der vom Gehäuse eines Turbokompressors umschlos  sene Raum und unter der Welle z. B. die des     Kom-          pressors    zu verstehen.  



  Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das  federnde Zwischenglied ein     Federbalgen.     



  Bei einer weiteren     Bauart    der     Erfindung        besitzt     die Dichtungsbüchse     mindestens    eine Bohrung, durch  die     während    des Betriebs Sperrmedium     eingeleitet     wird, das unter grösserem     Druck    steht, als der Druck    in dem Überdruckraum beträgt. Dies     ist    von Vorteil,       wenn    in     denn        Überdruckraum        erheblich    höherer Druck  gegenüber der Umgebung aufrechterhalten werden soll.  



  Die Dichtungsvorrichtung eignet sich besonders,  wenn in dem     Überdruckraum    z. B.     giftiges,    feuer  gefährliches oder andere Werkstoffe     angreifendes    Gas       eingeschlossen    ist, von dem auch nicht geringste Men  gen über die     Wellendurchführung    austreten sollen.  



  Gegebenenfalls wird das eingeleitete Sperrmedium  über eine in der Dichtungsbüchse angebrachte Boh  rung abgesaugt in einem Kreislauf geführt, dem lau  fend eine der an den Enden der Dichtungsbüchse aus  tretenden Menge von     Leckmedium    entsprechende  Menge nachgespeist wird. Wie die Versuche in     einem     Fall ergaben, lässt sich die an den Enden der Dich  tungsbüchse austretende     Leckmenge    von z.

   B. gas  förmigem     Sperrmedium    ausserordentlich gering hal  ten; sie betrug bei der     Versuchsanordnung    höchstens  etwa 10     cm3    je Stunde bei einer Drehzahl von  4500     min-'.       Die Zeichnung zeigt     Ausführungsbeispiele    der Er  findung.  



       Fig.    1 ist ein Schnitt durch     einen    Teil einer     mit     der Vorrichtung     ausgestatteten    Maschine und       Fig.    2 und 3 sind entsprechende Schnitte durch  abgewandelte     Ausführungsformen.     



  Eine     Welle    1 z. B. eines Turbokompressors ist  durch ein     Kompressorgehäuse    2 geschoben     und.    in  zwei nicht dargestellten Lagern     gelagert.    Auf die       Welle    ist eine Dichtungsbüchse 3 aufgeschoben, die  die Welle mit geringem, in der Zeichnung der Deut  lichkeit wegen übertrieben gross dargestelltem Spiel  umschliesst und die erheblich länger ist, als der Durch  messer der Welle 1 beträgt. Die Büchse 3 ist mittels  eines     Federbalgens    4 bei 5 elastisch an dem Gehäuse  2 befestigt.

        Die Dichtungsbüchse 3 enthält     zwei    Ringnuten 6,  7; an     die    Ringnut 6     ist        eine        Sperrgaszuführungsleitung     8 und an die Nut 7 eine     Sperrgasabsaugleitung    9 an  geschlossen. Die     Leitungen    8, 9 bilden einen eine Um  wälzpumpe 11 und     Druckregel-    z. B. Drosselorgane  12, 13 enthaltenden Kreislauf, dem über eine Lei  tung 15     Sperrgas    nachgespeist wird.  



  In dem     Kompressorgehäuse    2 befindet sich unter  dem     Druck        p1    stehendes Gas, z. B. giftiges, gegen  über anderen Werkstoffen aggressives,     gasförmiges          Uranhexafluorid        (UF6).    Sein Druck     p1    ist grösser als  der auf der anderen Seite der Dichtungsbüchse 3  herrschende Druck     p2..    Mittels der Pumpe 11 wird  nun der     Ringnut    6 ständig Sperrgas, z.

   B.     Stickstoff          (N2),    zugeführt und in der Nut 6 ein Druck     p1'    auf  rechterhalten, der grösser ist     als    der Druck     p1.    Aus  der Ringnut 7 wird ein Teil des Sperrgases laufend  abgesaugt. Der Rest strömt bei 16 in das Gehäuse 2  und bei 17     in    die Atmosphäre als     Leckgas    ab.

   Durch  die     Druckregelorgane    12, 13 wird der Druck     p1'    ein  gestellt,     und    es wird durch sie ferner dafür gesorgt,  dass in der Ringnut 7 ein Druck     p2'    aufrechterhalten  wird, der kleiner als der Druck     p1'    und etwas grösser  als der Atmosphärendruck     p2    ist. Hierdurch wird in  dem zwischen Büchse 3 und Welle 1 befindlichen  Spalt 18 ein     Sperrgasfilm    gebildet, durch den sich die  Büchse 3 ständig auf der Welle 1 zentriert.

   Bei einem  Beispiel betragen die bei 16 eintretenden Verluste 20       Normal-cm3/Stunde    und die bei 17 eintretenden Ver  luste 4     Normal-cm3/Stunde,    zusammen als 24     Nor-          mal-em3/Stunde.     



  Bei dem Beispiel nach     Fig.    2 ist der höhere Druck       p1    ausserhalb des Gehäuses 2, in dem der tiefere  Druck     p2    herrscht. Entsprechend ist der Kreislauf  für das Sperrgas     umgekehrt    als bei dem Beispiel nach       Fig.    1 an die Büchse 3 angeschlossen. Ausserdem ist  das eine -Lager der Welle 1 dargestellt und mit 21  bezeichnet.

   Das Gehäuse 2 enthält einen Kanal 22,  an den eine gestrichelt eingezeichnete Steuerleitung  23 angeschlossen ist, über die eine in dem     Kreislauf     enthaltene     Differentialdruck    - Regelvorrichtung 24  selbsttätig in Abhängigkeit von dem in dem Gehäuse  2     herschenden    Druck     p2    gesteuert wird. Die Regel  vorrichtung 24 arbeitet derart, dass der Druck     p2'     ständig     etwas    grösser als der Druck     p2    und der Druck       p1'    etwas grösser als der Druck     p1    ist, wobei überdies  der Druck     p1'    grösser als der Druck p2 ist.  



  Bei der Bauart nach     Fig.    3, die im übrigen  den     Druckverhältnissen    nach     Fig.2    entspricht, ist  statt eines     Federbalgens    eine federnde, nämlich ge  wellte Membran 26 zum Befestigen der Dichtungs  büchse 3 verwendet.     Gegebenenfalls    kann die Mem  bran auch ohne     wellenförmigen    Teil, also vollständig  glatt ausgebildet .sein; sie muss dann aber gleichwohl  federnd, und zwar auch     in    Richtung ihrer Fläche         federnd    sein, was z. B. durch     Verwendung    eines ent  sprechenden Materials für die Membran, z. B.     Gummi,     erzielt werden kann.

   Eine solche Ausführungsform  ist etwa für Fälle geeignet, in denen mit geringen Aus  lenkungen der Welle zu rechnen ist.  



  Bei allen Ausführungsbeispielen muss in Kauf ge  nommen werden, dass eine geringe Menge von Leck  med:ium in das im Gehäuse 2 befindliche Gas eintritt.  Gegebenenfalls wird das     Leckmedium    später aus dem  Gemisch wieder ausgeschieden.  



  Weitere Abwandlungen ergeben sich, wenn statt  eines Sperrgases eine Sperrflüssigkeit     benutzt    wird.  Das Zwischenglied, z. B. der Balgen 4 oder die Mem  bran 26 oder auch Zwischenglieder von anderer Ge  stalt, z. B. eine konisch ausgebildete Membran,     soll     allgemein in der Weise federnd ausgebildet sein, dass  die Büchse 3 den     Auslenkungen    der Welle 1 folgt,  ohne dabei wesentlichen Widerstand zu leisten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zum Abdichten einer aus einem über- druckraum herausragenden, rotierenden oder axial verschiebbaren Welle, gekennzeichnet durch eine an einem ortsfesten Teil mittels eines federnden Zwi schengliedes befestigte Dichtungsbüchse, die die Welle mit Spiel umschliesst und mindestens so lang ist, wie der Wellendurchmesser beträgt. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das federnde Zwischenglied ein Federbalgen ist. 2. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das federnde Zwischenglied eine Membran ist. 3.

   Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Dichtungsbüchse mindestens eine Bohrung besitzt, durch die während des Betriebs Sperrmedium eingeleitet wird, das unter grösserem Druck steht, als der Druck in dem Überdruckraum beträgt. 4. Vorrichtung nach Patentanspruch und Unter anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das ein geleitete Sperrmedium über eine in der Dichtungs büchse angebrachte Bohrung abgesaugt und in einem Kreislauf geführt wird, dem laufend eine der an den Enden der Dichtungsbüchse austretenden Menge von Leckmedium entsprechende Menge nachgespeist wird. 5.

   Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmedium-Kreislauf eine Differentialdruck-Regelvorrichtung enthält, durch die der Druck des in die Dichtungsbüchse eingeleiteten Sperrmediums selbsttätig in Abhängigkeit vom Druck in dem überdruckraum höher als dieser gehalten wird.