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Stopfbüchse.
Die Erfindung betrifft eine Stopfbüchse, bei aer eine während der Drehung wirkende Abdichtung durch Sperrflüssigkeit unter mehr als Atmosphärendruck durch einen bei ruhendem Maschinenteil sich dicht aufsetzenden Abschluss ergänzt ist, der den Zwischenraum zwischen dem laufenden Maschinenteil und dem ruhenden Maschinenteil (Gehäuse, Lager od. dgl.) bedeckt, und besteht darin, dass als Absperrmittel für den Ruhezustand ein ventilartiger, in Abhängigkeit von der Drehzahl des laufenden Maschinenteiles axial beweglicher Ring dient, der bei ruhender Welle den Zutritt der Sperrflüssigkeit zu dem bei laufendem Maschinenteil wirksam werdenden Flüssigkeitsabschluss sperrt und den Zutritt öffnet, wenn die Welle umläuft.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. l ist ein lotrechter
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umlaufenden Schleuderverdichters abdichten. Das Gehäuse der Stopfbüehse besteht vorzugsweise, aus zwei Teilen 70 und 71, von denen jeder sich über die Hälfte des Wellenumfanges erstreckt, und einer Stirnplatte 72 mit einer mittleren, die Welle durchlassenden Öffnung. Diese Gehäuseteile sind mittels Gewindebolzen oder sonstwie dicht miteinander verbunden und das Gehäuse ist mittels Bolzen 74 starr mit der Druckseite des Verdichtergehäuses verbunden.
Die Fugen zwischen den Stopfbüehsenteilen und der Stopfbüchse und dem Verdichtergehäuse sind gasdicht abgeschlossen, zweckmässig mittels einer Weichmetallpackung bei 7. 5 ergänzt durch einen Fliissigkeitsabschluss. 76 bezeichnet einen Ringkanal für die Absehlussflüssigkeit an der Verbindungsstelle zwischen der Stopfbüchse und dem Verdichter- gehäuse und 76a bezeichnet einen ähnlichen Abschlusskanal an der Verbindungsstelle zwischen der Stirnwand 72 und den beiden Teilen des Stopfbüehsengehäuses. Diese Kanäle sind miteinander durch Abschlusskanäle 76b an Stossstellen der Teile 70 und 71 der Stopfbüchse verbunden und die Abschlussflüssigkeit wird den Kanälen von
Vorratskammern 77 und 77a im Stopfbüchsengehäuse durch geeignete Verbindungskanäle 77b und 77c zugeführt.
Das Stopfbüchsengehäuse ist ferner mit einer Unterdruckkammer 78 ausgestattet. die die Verdichterwelle nahe dem Verdiehtergehäuse umgibt, und die Kammer ist durch ein Rohr 78a od. dgl. mit der Saugseite des Verdichters oder mit einer der Zwischenstufen des Verdichters verbunden, so dass in der Kammer 7, ein Unterdruck aufrecht erhalten wird, um Verflüssigung des durch den Verdichter zu komprimierenden Dampfes in der Stopfbüehse zwischen dem Verdichter und dem später beschriebenen Flüssigkeitsabschluss 79 zu verhindern.
Die Stopfbiehse besitzt eine ringförmig die Verdichterwelle umgebende Abdichtungskammer 79 und beiderseits dieser Kammer ringförmige Hilfskammern 80 und 81. Auf der Verdichterwelle sitzt fest und gasdicht ein Schaufelrad 82 mit Ringflanschen 83 und 84 und Schaufeln 8. und 8Ja, die sich in die Kammern 80 und 81 erstrecken und in ihnen umlaufen.
Zwischen diesen Sehaufelkränzen ist ein
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Abschlusskammer 72 über einen oder mehrere Kanäle 8'1 verbunden, die sich vom äusseren Teil der Kammer 80 nach einwärts erstrecken und die Verbindung mit der Abschlusskammer 79 herstellen, und der innere Teil der Abschlusskammer 79 auf der entgegengesetzten Seite des Abschlussflansches ist mit der andern Kammer 81 nahe deren äusserem Umfang durch einen oder mehrere Kanäle 81a verbunden.
Ein Kanal 78b verbindet die innere Kammer 80 mit der Unterdruckkammer 78. Abschlussflüssigkeit, die der äusseren Kammer 81 zugeführt wird, wie später erläutert, wird durch die Schleuderwirkung der Schaufeln in dieser Kammer nach der Abschlusskammer 79 getrieben und die Schaufeln in der Kammer 80 erzeugen einen Druck, der verhütet, dass die Flüssigkeit aus der Abschlusskammer in die Kammer 80 entweicht.
Es wird ein Vorrat von Abschlussflüssigkeit durch Schleuderwirkung aussen am Umfang der Abschlusskammer 79 aufrecht erhalten und in diesen Flüssigkeitsring taucht der äussere Rand des Flansches 85, der für sich einen Fliissigkeitsabschluss herstellt, zwecks Verhütung des Durchflusses von Dampf oder Luft entlang der Durchtrittsoffnung der Stopfbüchse für die Welle, sowohl in der Richtung aus dem Verdichter heraus als auch in ihn hinein. Die Schaufeln in den Kammern 80 und 81 zu beiden Seiten der Abschlusskammer unterstützen die Schaufeln in letzterer Kammer bei der Herstellung eines wirksamen Flüssigkeitsabschlusses.
88 bezeichnet ein Ventil, das neben dem Schaufelrad 82 auf der Verdichterwelle längsversehiebbar ist, so dass es in und ausser Berührung mit der Stirnfläche der Nabe des Schaufelrades 82 kommen kann. Die einander gegenüberstehenden Flächen des Ventils E8 und des Schaufelrades 82 sind zweckmässig gleichartige Kegelstumpfflächen, so dass ein dichter Abschluss erzielt wird, wenn sich das Ventil auf die
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wirkung, dass die Abschlussflüssigkeit, die in den Zwischenraum zwischen dem Ventil und dem Schaufelrad 82 gelangt, durch einen Kanal 89 in die äussere Schaufelradkammer 81 gefördert wird.
Zwischen Ventil 88 und Schaufelrad 8, in, vorzugsweise innen am Ventil, ist eine Ringnute 90 vorgesehen, welcher aus einem geeigneten Behälter durch ein Rohr 91 und durch einen Kanal 91a Abschlussflüssigkeit zugeführt wird. Das Ventil 88 ist mit dem Stopfbüchsengehäuse verbunden und gegen Drehung gesichert durch Bolzen 92 od. dgl., die in der Stirnfläche der Stopfbüchse befestigt sind und sich durch Augen eines Ringflansehes 93 des Ventils erstrecken.
Federn 94, welche diese Bolzen umgeben und zwischen den Augen der Stopfbüchsen liegen, sind bestrebt, das Ventil zu öffnen, d. h : es von der Stirnfläche des Schaufelrades 8 ? abzuheben. 95 bezeichnet einen ringförmigen Metallbalg oder eine dehnbare Hülse, die die benachbarten Enden des Schaufelrades 82 und des Ventils umschliesst und einerseits mit der Stopfbüchse, anderseits mit dem Ringflansch 93 des Ventils dicht verbunden ist. Dieser Balg bildet eine gas-und flüssigkeitsdichte Kammer um die benachbarten Enden des Ventils 88 und des Schaufelrades 82 zur Aufnahme der Abschlussflüssigkeit und zur Verhinderung eines Ausgleiches des unterdrucks bzw. des Eintritts von Luft, während er gleichwohl das Öffnen und Schliessen des Ventils zulässt.
Zweckmässig ist in den Hohlräumen der dehnbaren Hülse 95 ein Stoff 95a untergebracht, der die Abschlussflüssigkeit aufsaugen kann, so dass in diesem Stoff die Abschlussflüssigkeit zurückgehalten werden kann, damit in weitgehendem Masse die Flüssigkeit verhindert wird, aus der Hülse auszutliessen, wenn der Verdiehter stillgesetzt wird.
Damit das Ventil abgehoben und offen gehalten wird, solange der Verdichter umläuft, und geschlossen wird, wenn der Verdichter stehen bleibt, ist eine Steuerungsvorrichtung nach Art eines Fliehkraftreglers vorgesehen. Diese Vorrichtung besteht aus einem Ring 96, der auf der Verdichterwelle mittels Schrauben 97 oder anderer geeigneter Befestigungsmittel befestigt ist, und einem beweglichen Ring 98, der sich in axialer Richtung auf der Welle verschieben kann. Der bewegliche Ring ist zweckmässig mit der Welle durch Feder 99 und Nut 100 verbunden. Die zwei Ringe 96 und 98 stehen miteinander durch die Gelenkarme 101 und 202 in Verbindung.
Der bewegliche Ring 98 greift mit Mitnehmern-M-3 in eine Ringnut 104 des Ventils 88, so dass eine Auswärts- oder Einwärtsbewegung des Ringes 98 eine entsprechende Bewegung des Ventils zur Folge hat. Eine Schraubenfeder 105 umgibt den festen und den beweglichen Ring 96 bzw. 98 und drückt auf Schultern an den Ringen, um den beweglichen Ring und das Ventil in Richtung des Ventilschlusses zu bewegen. Wenn der Verdichter läuft, so bewegt die Schleuderwirkung der Regler-
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keine Reibung stattfindet, wenn das Ventil offen ist und der Verdichter läuft.
Mit 107 ist der Vorratsbehälter für die Absehlussflüssigkeit der Stopfbüchse bezeichnet. Dieser Behälter kann irgendwie ausgeführt sein, doch empfiehlt es sich, ihn auf einem senkrechten Rohr 205
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anzuordnen, das auf der Stopfbüchse befestigt ist und den Behälter mit der Vorratskammer 77 in der Stopfbüchse verbindet, so dass letztere durch den Vorra. tsbehälter und das Rohr gefüllt wird. Der Vorratsbehälter ist zweckmässig mit einem Wasserstandsglas 109 und mit'einem Schauglas. HO in dem Zuführungsrohr 91 versehen, welch letzteres nach der Sitzfläche des Ventils 88 führt, so dass der Zufluss der Sperrflüssigkeit in der erforderlichen Weise beobachtet und geregelt werden kann.
Ein besonderes Zuführungsrohr m mit einem Regelventil 118 lässt Sperrflüssigkeit nach der Bohrung des Ventils 88 fliessen, um dieses Ventil zu schmieren. Diese Rohre sind zweckmässig biegsam oder so gebaut, dass sie die Bewegung des Ventils 88 nicht hindern. Mit IM ist ein Rüeklaufkanal bezeichnet, der die erste Kammer mit einem Rohr 114 verbindet, das sich zweckmässig durch das Tragrohr 108 nach oben in den Behälter erstreckt, über den höchsten Flüssigkeitsstand in dem Behälter.
Der Überschuss an Sperrflüssigkeit über die zur Herstellung des Abschlusses in der Abschlusskammer 79 benötigte Menge wird durch das Rohr 114 in den Behälter mittels des Schaufelkranzes in der erstenKammer 81 zurückbefordert. Auf diese Weise wird eine ununterbrochene Zuführung von Sperrflüssigkeit im Überschuss erzielt und zu dauerndem Umlauf durch die dehnbare Flüssigkeitskammer gebracht, welche den Ventilsitz umgibt und die damit in Verbindung stehenden Kammern 81. Als Sperrflüssigkeit kann jede dazu geeignete Flüssigkeit, wie Glyzerin, Wasser oder Öl, benutzt werden. Wenn der Verdichter stillgesetzt wird, so sperrt das schliessende Ventil 88 augenblicklich den Zutritt von Sperrflüssigkeit ab und verhütet deren Vergeudung oder Eindringen in den Verdichter.
Die Ringnut 90 am Ventil wird mit der Sperrflüssigkeit ausgefüllt, wenn das Ventil sich schliesst, und bildet dann einen die Wirkung des Ventils ergänzenden Flüssigkeitsabsehluss.
Die beschriebene Stopfbüchse ergibt während des Umlaufes des abzudichtenden Maschinenteiles einen durch Schleuderwirkung erzielten Flüssigkeitsabschluss ohne wesentliche Reibung und einen mechanischen Ventilabschluss, wenn der Maschinenteil zum Stillstand kommt, und gewährleistet so auf alle Fälle einen gasdichten Abschluss an der Durchtrittsöffnung für die Welle od. dgl. Diese Stopfbüchse eignet sich daher besonders für Schleuderverdichter von hoher Umdrehungszahl, für Vakuumpumpen und andere umlaufende Maschinen, wo es sieh darum handelt, unter möglichster Vermeidung jeglicher Reibung jede Undichtheit auszuschliessen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Stopfbüchse, bei der eine während der Drehung wirkende Abdichtung durch Sperrflüssigkeit unter mehr als Atmosphärendruck durch einen bei ruhendem Maschinenteil sich dicht aufsetzenden Abschluss ergänzt ist, der den Zwischenraum zwischen dem laufenden Maschinenteil und dem ruhenden Maschinenteil (Gehäuse, Lager od. dgl.) bedeckt, dadurch gekennzeichnet, dass als Absperrmittel für den Ruhezustand ein ventilartiger, in Abhängigkeit von der Drehzahl des laufenden Maschinenteiles axial beweglicher Ring (88) dient, der bei ruhender Welle den Zutritt der Sperrflüssigkeit zu dem bei laufendem Maschinenteil wirksam werdenden Flüssigkeitsabschluss sperrt und den Zutritt öffnet, wenn die Welle umläuft.