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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.
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Stuffing box.
The invention relates to a stuffing box, in which a seal acting during rotation is supplemented by sealing liquid under more than atmospheric pressure by a closure that sits tight when the machine part is at rest, which closes the gap between the running machine part and the machine part at rest (housing, bearing or the like .), and consists in the fact that a valve-like ring, axially movable depending on the speed of the running machine part, serves as the shut-off means for the idle state, which blocks the access of the barrier liquid to the liquid seal that becomes effective while the machine part is running and prevents access when the shaft is stationary opens when the shaft rotates.
Two embodiments of the invention are shown in the drawing. Fig. L is a perpendicular
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seal the rotating centrifugal compressor. The housing of the stuffing box preferably consists of two parts 70 and 71, each of which extends over half the circumference of the shaft, and an end plate 72 with a central opening through which the shaft passes. These housing parts are tightly connected to one another by means of threaded bolts or in some other way, and the housing is rigidly connected to the pressure side of the compressor housing by means of bolts 74.
The joints between the stuffing box parts and the stuffing box and the compressor housing are sealed gas-tight, expediently by means of a soft metal packing at 7. 5 supplemented by a liquid seal. 76 denotes an annular channel for the sealing liquid at the junction between the stuffing box and the compressor housing and 76a denotes a similar closing channel at the junction between the end wall 72 and the two parts of the stuffing box housing. These channels are connected to one another by closing channels 76b at joints of the parts 70 and 71 of the stuffing box and the closing liquid is removed from the channels
Storage chambers 77 and 77a in the stuffing box housing are supplied through suitable connecting channels 77b and 77c.
The gland housing is also equipped with a vacuum chamber 78. which surrounds the compressor shaft close to the compressor housing, and the chamber is connected by a pipe 78a or the like to the suction side of the compressor or to one of the intermediate stages of the compressor, so that a negative pressure is maintained in the chamber 7 in order to liquefy the to prevent vapor to be compressed by the compressor in the stuffing box between the compressor and the later-described liquid seal 79.
The stuffing sleeve has an annular sealing chamber 79 surrounding the compressor shaft and annular auxiliary chambers 80 and 81 on both sides of this chamber.A paddle wheel 82 with annular flanges 83 and 84 and paddles 8 and 8, which extend into chambers 80 and 81, sits firmly and gas-tight on the compressor shaft extend and circulate in them.
Between these wreaths there is a
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Closing chamber 72 connected via one or more channels 8'1 which extend inward from the outer part of the chamber 80 and establish the connection with the closing chamber 79, and the inner part of the closing chamber 79 on the opposite side of the closing flange is with the other chamber 81 connected near their outer circumference by one or more channels 81a.
A channel 78b connects the inner chamber 80 with the negative pressure chamber 78. Closing liquid, which is supplied to the outer chamber 81, as explained later, is driven by the centrifugal action of the blades in this chamber to the closing chamber 79 and the blades in the chamber 80 create one Pressure that prevents the liquid from escaping from the closure chamber into chamber 80.
A supply of sealing liquid is maintained by centrifugal action on the outside of the circumference of the sealing chamber 79 and the outer edge of the flange 85, which itself creates a liquid seal, dips into this liquid ring in order to prevent the flow of steam or air along the passage opening of the stuffing box for the Wave, both in and out of the compressor. The vanes in the chambers 80 and 81 on both sides of the closure chamber assist the vanes in the latter chamber in producing an effective liquid closure.
88 denotes a valve which, next to the impeller 82, can be displaced longitudinally on the compressor shaft, so that it can come into and out of contact with the end face of the hub of the impeller 82. The opposing surfaces of the valve E8 and the impeller 82 are expediently similar frustoconical surfaces so that a tight seal is achieved when the valve is on the
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effect that the sealing liquid that gets into the space between the valve and the impeller 82 is conveyed through a channel 89 into the outer impeller chamber 81.
Between valve 88 and impeller 8, in, preferably on the inside of the valve, an annular groove 90 is provided, which is supplied from a suitable container through a pipe 91 and through a channel 91a sealing liquid. The valve 88 is connected to the stuffing box housing and secured against rotation by bolts 92 or the like, which are fastened in the end face of the stuffing box and extend through the eyes of an annular flange 93 of the valve.
Springs 94, which surround these bolts and lie between the eyes of the stuffing boxes, tend to open the valve, i. h: it from the face of the paddle wheel 8? take off. 95 denotes an annular metal bellows or an expandable sleeve which surrounds the adjacent ends of the impeller 82 and the valve and is tightly connected on the one hand to the stuffing box and on the other hand to the annular flange 93 of the valve. This bellows forms a gas- and liquid-tight chamber around the adjacent ends of the valve 88 and the paddle wheel 82 for receiving the sealing liquid and for preventing the negative pressure or the entry of air from being balanced out, while at the same time allowing the valve to open and close.
A substance 95a is expediently accommodated in the cavities of the expandable sleeve 95, which can absorb the closing liquid so that the closing liquid can be retained in this substance so that the liquid is largely prevented from flowing out of the sleeve when the twisted person is stopped .
So that the valve is lifted off and kept open as long as the compressor is rotating and is closed when the compressor stops, a control device is provided in the manner of a centrifugal governor. This device consists of a ring 96 which is fastened to the compressor shaft by means of screws 97 or other suitable fastening means, and a movable ring 98 which can slide in the axial direction on the shaft. The movable ring is conveniently connected to the shaft by means of a spring 99 and a groove 100. The two rings 96 and 98 are connected to each other by the hinge arms 101 and 202.
The movable ring 98 engages with drivers-M-3 in an annular groove 104 of the valve 88, so that an outward or inward movement of the ring 98 results in a corresponding movement of the valve. A coil spring 105 surrounds the fixed and movable rings 96 and 98, respectively, and presses shoulders on the rings to move the movable ring and valve in the direction of valve closure. When the compressor is running, the centrifugal effect of the regulator
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there is no friction when the valve is open and the compressor is running.
The storage container for the sealing liquid of the stuffing box is designated with 107. This container can be designed in any way, but it is advisable to place it on a vertical tube 205
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to be arranged, which is attached to the stuffing box and connects the container with the storage chamber 77 in the stuffing box, so that the latter through the Vorra. t container and the pipe is filled. The storage container is expedient with a water level glass 109 and with a sight glass. HO is provided in the feed pipe 91, which leads to the seat of the valve 88, so that the inflow of the barrier fluid can be observed and regulated in the required manner.
A special feed pipe m with a control valve 118 allows barrier fluid to flow after the bore of the valve 88 in order to lubricate this valve. These tubes are expediently flexible or constructed so that they do not hinder the movement of the valve 88. A return channel is designated by IM, which connects the first chamber with a tube 114, which expediently extends through the support tube 108 upwards into the container, above the highest liquid level in the container.
The excess of sealing liquid over the amount required to produce the seal in the closing chamber 79 is called back through the tube 114 into the container by means of the blade ring in the first chamber 81. In this way, an uninterrupted supply of excess barrier liquid is achieved and continuously circulated through the expandable liquid chamber which surrounds the valve seat and the chambers 81 connected to it. Any suitable liquid such as glycerine, water or oil, can be used as the barrier liquid. to be used. When the compressor is shut down, the closing valve 88 immediately blocks the entry of barrier liquid and prevents it from being wasted or from entering the compressor.
The annular groove 90 on the valve is filled with the barrier liquid when the valve closes, and then forms a liquid seal that complements the action of the valve.
During the rotation of the machine part to be sealed, the stuffing box described results in a liquid seal achieved by centrifugal action without significant friction and a mechanical valve seal when the machine part comes to a standstill, and in all cases ensures a gas-tight seal at the opening for the shaft or the like Stuffing box is therefore particularly suitable for centrifugal compressors with a high number of revolutions, for vacuum pumps and other rotating machines, where it is a matter of eliminating any leakage while avoiding any friction as much as possible.
PATENT CLAIMS:
1. Stuffing box, in which a seal acting during the rotation by sealing liquid under more than atmospheric pressure is supplemented by a seal that sits tight when the machine part is at rest, which closes the gap between the running machine part and the stationary machine part (housing, bearing or the like). covered, characterized in that a valve-like ring (88), axially movable depending on the speed of the running machine part, serves as a shut-off means for the idle state, which, when the shaft is at rest, blocks the entry of the barrier liquid to the liquid seal that becomes effective while the machine part is running, and prevents access opens when the shaft rotates.