DE69622033T2 - Gleitring-wellendichtung und verfahren zur reduzierung des versagens dergleichen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine berührungslose Wellendichtung für Drehwellen in Turbomaschinen und ein Verfahren zur Verringerung des Versagens einer berührungslosen Wellendichtung.
• Diese Art von Wellendichtung wird oft bei Maschinen zum Pumpen von Gas (Stickstoff, Argon, Wasserstoff, Erdgas, Luft usw.) verwendet, wo ein Durchlassen von Gas entlang der Welle verhindert werden muss. Wegen der Hochdruckmaschinen mit hoher Geschwindigkeit, die normalerweise verwendet werden, können die Wellendichtungen Dichtungen vom berührungslosen Typ sein, um den Wärmeaufbau in den Dichtungen und den Verschleiß der Dichtungsteile zu verringern.
• Die DE-U-92 12 923 betrifft eine Wellendichtung. Die Dichtung ist mit Notfall-Laufeigenschaften versehen. Die Dichtung weist eine primäre Dichtung zwischen einem Drehring und einem stationären Element auf. Die Dichtung ist mit einer sekundären Dichtung zwischen dem Dichtungsgehäuse und einer Druckhülse versehen, die in einer der Oberflächen des Dichtungsgehäuses und der Druckhülse bereitgestellt ist.
• Die US-A-3972536 stellt eine Drehwellendichtung zum Abdichten zwischen einer Welle und einem Gehäuseelement mit einem von der Welle getragenen, sich drehenden Dichtungsaufbau und einem vom Gehäuse getragenen stationären Dichtungsaufbau bereit, die beide volle schwebende Aufbauten sind, die wenigstens erste und zweite Ringabschnitte aufweisen, wobei die ersten Ringabschnitte jedes der Aufbauten am Gehäuse bzw. der Welle befestigt sind und die zweiten Abschnitte frei sind, bezüglich der ersten Abschnitte schweben und durch eine Feder von den ersten Abschnitten weg und zueinander gedrückt werden.
• Ein berührungsloser Betrieb vermeidet diesen unerwünschten Flächenkontakt, wenn sich die Welle oberhalb einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit dreht, die oft Abhebegeschwindigkeit genannt wird.
• Berührungslose Wellendichtungen stellen gegenüber Dichtungen, bei denen die Dichtungsflächen einander berühren, auf Grund einer Verringerung des Verschleißes und einer geringeren Wärmeerzeugung Vorteile bereit. Artikel mit dem Titel "Fundamentals of Spiral Groove Non-contacting Face Seals", von Gabriel, Ralph P. (Journal of American Society of Lubrication Engineers, Band 35, 7, S. 367-375), und "Improved Performance of Film-Riding Gas Seals Through Enhancement of Hydrodynamic Effects", von Sedy, Joseph (Transactions of the American Society of Lubrication Engineers, Band 23, 1, S. 35-44), beschreiben eine Technologie berührungslöser Dichtungen und Gestaltungskriterien und werden hier durch Bezugnahme aufgenommen.
• Wie bei gewöhnlichen mechanischen Dichtungen besteht eine berührungslose Flächendichtung aus zwei Dichtungsringen, von denen jeder mit einer sehr genau bearbeiteten Dichtungsfläche versehen ist.
• Diese Flächen haben eine zur Drehachse senkrechte und konzentrische verjüngte Form. Beide Ringe sind einander benachbart angeordnet, wobei die Dichtungsflächen sich unter Bedingungen eines Druckdifferenzials von Null und einer Rotationsgeschwindigkeit von Null berühren. Einer der Ringe ist normalerweise mittels einer Wellenhülse an der drehbaren Welle befestigt, wobei der andere im Dichtungsgehäuseaufbau angeordnet ist und ihm gestattet wird, sich axial zu bewegen. Um eine axiale Bewegung des Dichtungsrings zu ermöglichen und dennoch ein Auslaufen des eingeschlossenen Fluids zu verhindern, ist zwischen dem Ring und dem Gehäuse ein Dichtungselement angeordnet. Dieses Dichtungselement muss einige Gleitbewegung gestatten, während er unter Druck steht, daher wird normalerweise ein hochqualitativer O-Ring für diese Aufgabe ausgewählt. Dieser O-Ring wird oft sekundäre Dichtung genannt.
• Um wie oben erwähnt einen berührungslosen Betrieb der Dichtung zu erreichen, ist eine der beiden in Kontakt befindlichen Dichtungsflächen mit flachen Oberflächenausnehmungen versehen, die dazu dienen, Druckfelder zu erzeugen, die zwei Dichtungsoberflächen auseinander drücken. Wenn die Größe der Kräfte, die aus diesen Druckfeldern resultieren, groß genug ist, um die Kräfte zu überwinden, die die Dichtungsflächen zusammendrücken, trennen sich die Dichtungsflächen und bilden einen Zwischenraum, der in einem berührungslosen Betrieb resultiert. Wie ausführlich in den Artikeln, auf die oben verwiesen wurde, erläutert ist, ist die Art der Trennungskräfte so, dass ihre Größe mit der Zunahme der Flächentrennung abnimmt. Andererseits hängen entgegengesetzte oder schließende Kräfte vom eingeschlossenen Druckniveau ab und sind als solche von der Flächentrennung unabhängig. Sie ergeben sich aus dem eingeschlossenen Druck und der Federkraft, die auf die Rückseite des axial beweglichen Dichtungsrings wirkt. Da die Trennungs- oder öffnende Kraft von dem Trennungsabstand zwischen den Dichtungsflächen abhängt, baut sich während des Betriebs der Dichtung oder bei Auferlegung eines ausreichenden Druckdifferenzials eine Gleichgewichtstrennung zwischen den Oberflächen selbst auf. Dies tritt auf, wenn schließende und öffnende Kräfte im Gleichgewicht und gleich groß sind. Die Gleichgewichtstrennung ändert sich im Bereich von Spalten ständig. Das Ziel ist es, eine Untergrenze dieses Bereichs über Null zu haben. Ein weiteres Ziel ist es, diesen Bereich so schmal wie möglich zu machen, weil an seinem oberen Ende die Trennung zwischen den Flächen zu erhöhter Undichtheit an der Dichtung führt. Da berührungslose Dichtungen per Definition mit einem Zwischenraum zwischen Dichtungsflächen arbeiten, ist ihre Undichtheit höher als die einer berührenden Dichtung der gleichen Geometrie. Doch das Nichtvorhandensein einer Berührung bedeutet einen Verschleiß von Null an den Dichtungsflächen und daher eine relativ geringe Wärmemenge, die zwischen ihnen erzeugt wird. Es ist diese geringe erzeugte Wärme und das Fehlen von Verschließ, das die Anwendung von berührungslosen Dichtungen bei Turbomaschinen mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, bei denen das eingeschlossene Fluid Gas ist. Turbokompressoren werden verwendet, um dieses Fluid zu komprimieren, und da Gas eine relativ geringe Masse hat, arbeiten sie normalerweise bei sehr hohen Geschwindigkeiten und mit einigen Kompressionsstufen in Reihe.
• Wie in den Artikeln erläutert, auf die oben verwiesen wurde, hängt die Effektivität der Dichtung stark von dem sogenannten Ausgleichsdurchmesser (balance diameter) der Dichtung ab. Dies gilt auch für Berührungsdichtungen.
• Wenn vom Außendurchmesser der Dichtung her Druck angewendet wird, resultierte eine Verringerung des Ausgleichsdurchmessers zu einer größeren Kraft, die die beiden Dichtungsflächen zusammendrückt, und so zu einem kleineren Spalt zwischen den Flächen. Somit strömt weniger Gas aus dem System aus.
• Während einer typischen Betriebsdauer wird ein Turbokompressor gestartet und der Motor startet die Rotation der Welle. In der anfänglichen Aufwärmstufe des Betriebs können die Wellengeschwindigkeiten ziemlich niedrig sein. Typischerweise wird Öl verwendet, um die Welle an ihren beiden Radiallagern und einem Axiallager zu tragen. Öl wärmt sich in Ölpumpen auf und nimmt auch Scherwärme (shear heat) von Kompressorlagern auf. Das Öl, zusammen mit abwechselnd Turbulenz und Kompression des Prozessfluids, wärmen den Prozessor auf. Wenn die volle Betriebsgeschwindigkeit erreicht ist, erreicht der Kompressor mit der Zeit eine erhöhte Gleichgewichtstemperatur. Beim Abschalten hört die Rotation der Welle auf und der Kompressor beginnt sich abzukühlen. In dieser Situation kühlen sich verschiedene Komponenten des Kompressors mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten ab und, was wesentlich ist, die Welle zieht sich mit abnehmender Temperatur mit anderer Geschwindigkeit zusammen als das Kompressorgehäuse. Diese Anordnungen mit sekundären Dichtungen aus dem Stand der Technik sind beispielsweise in US- Patent Nr. 4 768 790, 5 058 905 oder 5 071 141 zu finden. Der in der Industrie für dieses Phänomen oft verwendete Begriff ist "Dichtungsflächenhänger". Oft gibt es ein sehr starkes Ausströmen des Prozessfluids beim nächsten Mal, bei dem der Kompressor neu gestartet wird, und oft widersteht in solchen Fällen die Dichtung allen Versuchen, sie wieder abzudichten. Die Dichtung muss dann mit beträchtlichen Kosten an Zeit und verlorener Produktion entfernt und ersetzt werden.
• US 5 370 403 und EP-A-0 519 586 beschreiben Verfahren zur Verringerung von Dichtungsflächenhängern, indem versucht wird, die Bewegung der sekundären Dichtung zu verhindern.
• Die vorliegende Erfindung will eine Wellendichtung mit verbesserten Dichtungeigenschaften bei dynamischem Übergangsbetrieb der Dichtung sowie während Bedingungen des Unterdrucksetzens/Druckablassens und Stillstandsbedingungen bereitstellen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine berührungslose Wellendichtung bereitgestellt, die ein Dichtungselement umfasst, das koaxial an einem Radialdichtungsring angebracht ist, um eine primäre Dichtung zwischen entgegengesetzten Flächen davon zu bilden, um im Wesentlichen einen Fluidstrom über die primäre Dichtung von einer radialen Hochdruckseite zu einer radialen Niederdruckseite zu verhindern, wobei das Dichtungselement durch Vorspannmittel, die zwischen einer Druckhülse, die mit dem Dichtungselement verbunden ist, und einem Dichtungsgehäuse mit einer sekundären Dichtung wirken, die zwischen dem Dichtungsgehäuse und der Druckhülse durch ein Dichtungselement gebildet wird, axial zum Radialdichtungsring gedrückt wird, wobei sich das Dichtungselement in einem Kanal befindet, in welchem von Dichtungsgehäuse und Druckhülse sich auch immer die radiale Niederdruckseite befindet, und wobei ferner einander gegenüberstehende Flächen des Dichtungsgehäuses und der Druckhülse den Kanal enthalten und im Wesentlichen axial mit dem Gleichgewichts-Ausgleichdurchmesser bzw. Gleichgewichtsdurchmesser (nachfolgend "Gleichgewichtsdurchmesser" genannt) der primären Dichtung ausgerichtet sind.
• Durch Bereitstellung des sekundären Dichtungselements in dem Teil der von der Hochdruckquelle radial entfernt ist, liefert die primäre Dichtung schnell eine effektive Barriere. Ferner ist während des Anlaufens der Dichtung das Problem eines Dichtungsflächenhängers stark verringert oder sogar beseitigt. Der Erfinder zieht in Betracht, dass die Verbesserungen auf Grund des Reibungseingriffs des Dichtungselements in die Druckhülse und Gehäuseoberflächen, wenn sich das sekundäre Dichtungselement während des Anlaufens der Maschine axial verschiebt, den Ausgleichsdurchmesser der Wellendichtung dahingehend ändert, dass der Reibungseingriff auftritt. Folglich wird auf Grund dessen, dass sich das Dichtungselement auf der Niederdruckseite befindet, der Ausgleichsdurchmesser dahin verändert, dass die schließende Kraft in der primären Dichtung erhöht wird. Normalerweise wäre die Reibung zwischen dem Gehäuse und der Druckhülse entlang des Gleichgewichtsdurchmessers der Wellendichtung ausgerichtet.
• Vorzugsweise ist die Druckhülse ein L-förmiges Teil, das vom Dichtungselement getrennt ist. Die Feder (Vorspannmittel) wirkt zwischen dem Gehäuse lind einem Schenkel der L- förmigen Hülse parallel zur Rückseite des Dichtungselements. Die sekundäre Dichtung ist zwischen einer Fläche des Gehäuses und dem anderen Schenkel der L-förmigen Hülse ausgebildet. Vorzugsweise liegt der andere Schenkel der Hülse radial nach innen des Gehäuses.
• Vorteilhafterweise ist eine weitere Dichtung durch einen O- Ring zwischen der Druckhülse und dem Dichtungselement bereitgestellt, wobei sich der weitere O-Dichtungsring in einem halben schwalbenschwanzförmigen Kanal angeordnet ist. Normalerweise ist der weitere O-Ring zwischen der Druckhülse und dem Dichtungselement in einem rechteckig gearbeiteten oder Schwalbenschwanz-Kanal bereitgestellt, der in der Hülse bereitgestellt ist. Es wird of der schwalbenschwanzförmige Kanal verwendet, so dass der O-Ring zuverlässig in der Dichtung angebracht werden kann. Während der Abschaltens der Dichtung wird jedoch die Dichtung oft auf Grund des Druckaufbaus im schwalbenschwanzförmigen Kanal, der nicht anders belüftet werden kann, aus dem Kanal herausgeblasen. Die bevorzugte halbe Schalbenschwanzform gestattet eine begrenzte Bewegung des O-Rings, wodurch gestattet wird, dass Druck aus dem Kanal entweicht. Auf Grund der mit dem Abnehmen der Dichtung verbundenen sehr hohen Kosten ist diese Gestaltung besonders vorteilhaft.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Verfahren, das durch den unabhängigen Anspruch 8 definiert ist.
• Es werden nun bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
• Fig. 1 eine Querschnittsansicht der oberen Hälfte der berührungslosen Dichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung der primären Dichtung der vorliegenden Erfindung mit einem darüber gelegten Druckprofil zeigt;
• Fig. 3a eine erste alternative sekundäre Dichtungsanordnung zeigt;
• Fig. 3b eine zweite alternative sekundäre Dichtungsanordnung zeigt.
• Die Erfindung stellt eine Wellendichtung 1 um eine Welle 2 herum bereit. Normalerweise sind zwei Wellendichtungen (nicht gezeigt) entlang der zweiten (stromabwärtigen) Dichtung hintereinandergeschaltet bereitgestellt, die eine Sicherung für die erste Dichtung an einer Welle eines Kompressors, einer Turbine oder einer anderen unter Druck stehenden Maschine bildet.
• Die Dichtung 1 beinhaltet einen Radialdichtungsring 10, der um die Welle 2 herum radial nach außen von einer inneren Hülse 11 angebracht ist, die um die Welle 2 herum angebracht ist.
• Die innere Hülse 11 ist für eine Drehung und eine axiale Verblockung mit der Welle 2 verbunden und der Dichtungsring 10 ist mittels Passstiften 13, die sich in den äußeren radialen Rand des Dichtungsrings 10 hinein erstrecken, für eine Drehung mit der inneren Hülse 11 verbunden. Die innere Hülse 11 beinhaltet einen radialen Flansch, der eine axiale Bewegung des Dichtungsrings 10 in einer Richtung verhindert. Die Passstifte 13 sind an einem sich axial erstreckenden Verstärkungsabschnitt der inneren Hülse 11 befestigt, der vom radialen äußeren Rand des radialen Drehgelenks vorsteht. Andere normale Anordnungen, wie Stifte in der Rückseite des Dichtungsrings 10, könnten ebenfalls eingesetzt werden. Eine zweite Hülse 12 ist bereitgestellt, um eine axiale Bewegung des Dichtungsrings 10 in der anderen axialen Richtung zu verhindern.
• Ein in Drehrichtung stationäres Dichtungselement 14 ist dem Dichtungsring 10 gegenüberstehend angebracht. Eine primäre Dichtung ist zwischen den sich radial erstreckenden Dichtungsflächen des Dichtungsrings 10 und des Dichtungselements 14 ausgebildet, die einander entgegengesetzt sind. Die Dichtungsfläche des Dichtungselements 14 weist flache Nuten auf, die in seine Vorderseite geschnitten sind, um die erforderliche Trennung zwischen den Dichtungsflächen zu erzeugen. Natürlich könnten die Nuten alternativ im Radialdichtungsring 10 ausgebildet sein.
• Bevorzugte Gestaltungen sind ausführlicher in unserer gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. PCT/IB94/00379, eingereicht am 16. November 1994, gegeben und die bevorzugten Gestaltungen der Nut sind hier durch Bezugnahme aufgenommen. Das Dichtungselement 14 besteht normalerweise aus Kohlenstoff oder einem anderen geeigneten Material.
• Das Dichtungselement 14 ist durch Federmittel 15 (teilweise in gepunktetem Umriss gezeigt) axial zum Dichtungsring 10 hin vorgespannt. Das Dichtungselement 14 hat eine begrenzte axiale Bewegung. Die Federmittel 15 umfassen normalerweise eine Mehrzahl (z. B. sechs) Federn, die um die Welle 2 herum angeordnet sind. Die Federn 15 liefert verglichen mit den Trennkräften, die bei Verwendung von der Dichtung erzeugt werden, eine relativ geringe Kraft, aber genug, um die Dichtungsflächen unter Bedingungen ohne Druck in Kontakt zu bewegen. Die Feder 15 wirkt über eine L-förmige Druckhülse 17, um die Rückseite des Dichtungselements 14 axial zum Dichtungsring 10 hin zu drücken.
• Die Feder 15 wirkt auf einen nach innen gerichteten radialen Flansch des Gehäuses 19 der Dichtung 1.
• Aus dem Gehäuse 19 wird ein Hochdruckgas dem radialen äußeren Rand des Dichtungsrings 10 und dem Dichtungselement 14 zugeführt. Dieses Gas ist normalerweise ein sauberes Gas, das für ein Ablassen in die Atmosphäre geeignet ist, anstatt das Arbeitsfluid der Maschine, in welchem Fall der Abgang zum Verbrennen (Abfackeln) durch Rohre geleitet werden kann.
• Der Hochdruck erstreckt sich über die Dichtungsfläche des Dichtungselements 14 und um seine Rückseite herum. Es sind sekundäre Dichtungen bereitgestellt, um zu verhindern, dass der Hochdruck um das Dichtungselement 14 herum abgelassen wird.
• Eine erste sekundäre Dichtung ist durch O-Ring 20 zwischen der Druckhülse 17 und dem sich nach innen erstreckenden radialen Flansch des Gehäuses 19 ausgebildet. Fig. 3a und 3b zeigen alternative Anordnungen der ersten sekundären Dichtung. Fig. 3a zeigt eine erste Alternative, bei der die erste sekundäre Dichtung von einem O-Ring 20a und einem Stützring 20b gebildet wird. Der Stützring 20b kann z. B. aus Teflon bestehen und ist auf der Niederdruckseite des Kanals 21 angeordnet. Fig. 3b zeigt eine zweite Alternative, bei der die erste sekundäre Dichtung von einer mit einer Feder beaufschlagten Polymerdichtung 20 gebildet wird.
• Der O-Ring 20 ist in einem Kanal 21 angeordnet, der im sich axial erstreckenden Schenkel der L-förmigen Druckhülse 17 ausgebildet ist. Der O-Ring dichtet an der sich axial erstreckenden Fläche des radialen Flansches des Gehäuses 19 ab. Die benachbarten Flächen der Druckhülse 17 und des radialen Flansches des Gehäuses 19 erstrecken sich im Wesentlichen entlang einer Linie beim Gleichgewichtsdurchmesser für die Dichtung, wenn sie bei ihrem hergestellten Gleichgewicht arbeitet. Da der Schenkel der Druckhülse vom radialen Flansch des Gehäuses 19 radial nach innen liegt, bewirkt die Wirkung eines Reibungseingriffs des O-Rings nur, dass der Ausgleichsdurchmesser abnimmt, weil der Reibungseingriff entweder auf dem oder innerhalb des Gleichgewichtsdurchmessers liegt. Eine Verringerung des tatsächlichen Ausgleichsdurchmessers erhöht die schließende Kraft auf die primäre Dichtung.
Beispiel
• Eine Wellendichtung, die eine Welle mit 115 mm abdichtet, die unter einen Druck von 100 bar gesetzt ist. Der Gleichgewichtsdurchmesser ist auf 150,8 mm eingestellt, bei dem an der primären Dichtung eine schließende Kraft von 400 bis 500 N erzeugt wird. Der erste sekundäre O-Dichtungsring (20) hat eine radiale Ausdehnung von etwa 3,5 mm (neu). Falls der Reibungseingriff zwischen dem O-Ring (20) dazu führte, den tatsächlichen Ausgleichsdurchmesser während einer Gleitbewegung mit dem O-Ring (20) zu erhöhen, d. h. der Umstand aus dem Stand der Technik, könnte der Ausgleichsdurchmesser auf ein Maximum von 157,8 mm erhöht werden. Bei diesem Ausgleichsdurchmesser gibt es netto eine öffnende Kraft an der primären Dichtung von etwa 12000 N. Dieses Beispiel nimmt den Fall an, in dem sich der O-Ring nicht im Kanal 21 bewegt. Normalerweise würde sich der O-Ring 20 unter niedrigeren Drücken bewegt haben, aber die öffnende Kraft könnte nett noch höher sein als die schließende Kraft der Federn (die typischerweise im Bereich von 50 N liegt).
• Die ist in Fig. 2 dargestellt, die ein schematisches Druckprofil zeigt, das über die primäre Dichtung der Wellendichtung 1 gelegt ist. Der Abstand zwischen dem Dichtungsring 10 und dem Dichtungselement 14 wurde zu Veranschaulichungszwecken übertrieben. Der Pfeil 30 mit ausgefüllter Spitze stellt die Hochdruckquelle am Außendurchmesser det Dichtung dar.
• Linie a stellt das Druckprofil dar, das erzeugt wird, wenn die Dichtung 1 bei stabilen Bedingungen läuft. Der höchste Druck wird am radial einwärts liegenden Ende der Nuten (die in diesem Fall am Dichtungsring 10 gezeigt sind) erzeugt, das als Linie d dargestellt ist. Wie zu sehen ist, ist dieser Druck größer als der hohe Druck, der am Punkt f unter stabilen Laufbedingungen, Linie a, gezeigt ist. Der Ausgleichsdurchmesser ist für diese stabile Bedingung als Linie e, der Gleichgewichtsdurchmesser, gezeigt.
• Linie b stellt die vorliegende Erfindung dar, wobei sie das Druckprofil während des Anlaufens der Maschine zeigt. Wenn der Ausgleichsdurchmesser verringert wird, ist die durch Linie b dargestellte schließende Kraft höher als der Druck im stabilen Lauf, Linie a, weil der Abstand zwischen dem Dichtungsring 10 und dem Dichtungselement 14 geringer ist. Die Dichtung wird somit ungeachtet des Reibungseingriffs des O-Rings 20 zu ihren stabilen Laufbedingungen gebracht.
• Linie c stellt die Situation aus dem Stand der Technik dar, bei der O-Ring steckenbleibt und den Ausgleichsdurchmesser erhöht, der beim Anlaufen erzeugt wird. Weil die schließende Kraft nie die öffnende Kraft (Hochdruck) überwindet, wird die Dichtung durch Blasen geöffnet und wird, wie einzusehen ist, nicht genügend Kraft erzeugt, um zu gestatten, dass sich die primäre Dichtung ausbildet.
• Bei Ausführungsformen, nicht gezeigt, bei denen sich der Hochdruck radial einwärts vom Gleichgewichtsdurchmesser erstreckt, kann der äquivalente O-Ring der ersten sekundären Dichtung in einem Kanal in dem Teil radial außerhalb des Gleichgewichtsdurchmessers angeordnet sein. In diesem Fall trägt der Reibungseingriff des O-Rings dazu bei, den tatsächlichen Ausgleichsdurchmesser zu erhöhen, was wiederum dazu beiträgt, die schließende Kraft zu erhöhen, die an der primären Dichtung erzeugt wird.
• Eine weitere sekundäre Dichtung ist ebenfalls zwischen der Rückseite des Dichtungselements 14 und dem sich radial erstreckenden Schenkel der Druckhülse 17 ausgebildet. Der O-Ring 24 ist ein einem Kanal 25 angeordnet, der in der Druckhülse 17 ausgebildet ist (der aber in der Rückseite des Dichtungselements 14 ausgebildet sein könnte). Der Kanal 25 ist ein halber Schwalbenschwanzkanal. Diese Form des Kanals 25 verhindert einen Druckaufbau im Kanal 25, der dazu führt, dass der O-Ring 24 während des Ablassens von Druck aus der Maschine oder anderen Übergangsbedingungen aus dem Kanal heraus geblasen wird. Diese Form des Kanals 25 könnte bei allen Gehäusen für Wellendichtungen vorteilhaft verwendet werden, die eine ähnlich angeordnete sekundäre Dichtung verwenden.
• Natürlich könnten für die weitere sekundäre Dichtung Standard-Gestaltungen des Kanals (nicht gezeigt) verwendet werden, aber dies ist nicht bevorzugt.
• Die in Fig. 3a und 3b gezeigten alternativen Dichtungsmittel könnten auch an allen anderen Stellen eingesetzt werden, wo O-Ringe in den dargestellten Ausführungsformen verwendet werden. Die in Fig. 3b gezeigte, mit einer Feder beaufschlagte Teflon-Dichtung vom "U"-Typ wird wegen ihres guten Verhaltens während des Ablassens von Druck oft verwendet.
• Wie oben erwähnt, werden entlang einer Welle 2 Tandemdichtungen 1 verwendet, wobei die zweite Dichtung 1 als Sicherung für die erste Dichtung wirkt. Es könnten auch eine oder mehrere weitere Dichtungen entlang der Welle bereitgestellt werden, falls erforderlich.

Claims (8)

1. Berührungslose Wellendichtung (1), die ein Dichtungselement (14) umfasst, das koaxial an einem Radialdichtungsring (10) angebracht ist, um eine primäre Dichtung zwischen entgegengesetzten Flächen davon zu bilden, um im Wesentlichen einen Fluidstrom über die primäre Dichtung von einer radialen Hochdruckseite zu einer radialen Niederdruckseite zu verhindern, wobei das Dichtungselement (14) durch Vorspannmittel (15), die zwischen einer Druckhülse (17) die mit dem Dichtungselement (14) verbunden ist, und einem Dichtungsgehäuse (19) mit einer sekundären Dichtung wirken, die zwischen dem Dichtungsgehäuse (19) und der Druckhülse durch ein Dichtungselement gebildet ist, axial zum Radialdichtungsring (10) hin gedrückt wird, wobei sich das Dichtungselement (20) in einem Kanal (21) befindet, worin von Dichtungsgehäuse (19) und Druckhülse (17), welches auch immer, sich an der radialen Niederdruckseite befindet, und wobei ferner einander gegenüberstehende Flächen des Dichtungsgehäuses (19) und der Druckhülse (17) den Kanal enthalten und im Wesentlichen axial mit dem Gleichgewichtsdurchmesser der primären Dichtung ausgerichtet ist.

2. Wellendichtung nach Anspruch 1, bei der die radiale Hochdruckseite die radiale Außenseite ist und der Kanal (21) an der Druckhülse (17) ausgebildet ist.

3. Wellendichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Dichtungselement (20) ein O-Ring ist.

4. Wellendichtung nach Anspruch 3, bei der die sekundäre Dichtung ferner einen Stützring (20b), der zum Beispiel aus Teflon besteht, im Kanal (21) beinhaltet.

5. Wellendichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner eine weitere Dichtung beinhaltet, die von einem O-Ring (24) zwischen der Druckhülse (17) und dem Dichtungselement (14) bereitgestellt ist, wobei der weitere O-Dichtungsring in einem halben schwalbenschwanzförmigen Kanal (25) angeordnet ist.

6. Anordnung, die eine Vielzahl von Wellendichtungen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, die entlang derselben Welle (2) in einer Reihe oder in entgegengesetzten Richtungen angebracht sind.

7. Turbomaschine oder andere unter Druck stehende Maschine, die Eine Wellendichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 oder die Anordnung nach Anspruch 6 beinhaltet.

8. Verfahren zur Verringerung eines Versagens einer berührungslosen Wellendichtung (1), die eine primäre Dichtung aufweist, die zwischen sich radial erstreckenden Flächen eines Radialdichtungsringes (10) und einem Dichtungselement (14) ausgebildet ist, um im Wesentlichen zu verhindern, dass ein Fluid über die primäre Dichtung von einer radialen Hochdruckseite zu einer radialen Niederdruckseite fließt, wobei das Dichtungselement (14) durch Vorspannmittel (15), die zwischen dem Gehäuse (19) und dem Dichtungselement (14) über eine Druckhülse (17) mit einer sekundären. Dichtung wirken, die durch ein Dichtungselement (20) zwischen der Druckhülse (17) und dem Dichtungsgehäuse (19) gebildet wird, axial zum Radialdichtungsring (10) gedrückt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Anordnen des Dichtungselements (20) in einem Kanal (21), worin von Dichtungsgehäuse (19) und Druckhülse (17), welches auch immer, sich an der radialen Niederdruckseite befindet, und (b) Anordnen einander gegenüberstehender Flächen von Dichtungsgehäuse (19) und Druckhülse (17), um den Kanal (21) zu enthalten und im Wesentlichen axial mit dem Gleichgewichtsdurchmesser der primären Dichtung ausgerichtet zu sein; wodurch das Verfahren den Gleichgewichtsdurchmesser der Dichtung während einer axialen Bewegung des Dichtungselements (14), kombiniert mit der Reibung des Dichtungselementes, so verändert, dass die in der primären Dichtung erzeugte öffnende Kraft verringert wird.