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Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung für Wasserturbinen, bestehend aus einem Dichtring mit einer dichtend an einer Keramik-Lauffläche anliegenden elastischen Dichtlippe und in radialer Richtung verlaufende, vorzugsweise in Drehrichtung geneigte Nuten, die eine geringe Leckage zur Schmierung erlauben.
Diese Wellendichtung hat den Zweck, bei Wasserturbinen die aus dem Gehäuse herausführende Welle abzudichten.
Es sind eine Vielzahl von Wellendichtungen bekannt, die sich gut für die Abdichtung von Gehäusen mit herausführenden Wellen eignen. Besonders sind die dem Fachmann bekannten "Simmerringe" zu erwähnen, die im Gehäuse fest untergebracht sind. Zur Welle hin zeigt eine Dichtlippe, die an der Oberfläche mit ihrem Ende an der Welle anliegt. Begünstigt wird die Wirkungsweise dieser Dichtung noch durch die vorhandenen Druckunterschiede, aber auch durch eine Ringfeder wird der notwendige Anpressdruck erzielt.
Auch sind Wellendichtungen bekannt, die mit der Welle fest verbunden sind und wobei die Dichtlippe an einer Lauffläche am Gehäuse anliegt.
Bei Verwendung von solchen Dichtringen in Maschinengehäusen ist in der Regel die Schmierung von sekundärer Bedeutung. Dadurch, dass das im Gehäuse, z. B. eines Getriebes befindliche Schmiermittel am Austritt gehindert werden soll, dient dieses gleichzeitig als Schmiermittel, welches für hohe Standzeiten des Dichtringes sorgt.
In der DE-AS 2453118 ist eine Lippendichtung beschrieben, die aus elastischem Material besteht und gleichmässig am Umfang angeordnete Kanäle enthält. Diese dienen dazu, um die Dichtlippen zu schmieren und damit den Verschleiss zu mindern. Darüber hinaus soll noch das in den Nuten befindliche Medium durch besonders wendelförmige Anordnung zurückgepumpt werden.
Auch ist bekannt, zur Erhöhung der Standzeit solcher Dichtungen, die Lauffläche zu härten oder besondere Vorkehrungen zu treffen, um eine harte Lauffläche zu erzielen. So ist in der FR-PS Nr. 1. 121. 701 eine Dichtung beschrieben, auf der eine Keramikbüchse auf die Welle aufgezogen ist, um über eine harte Lauffläche für die Dichtlippen zu verfügen. Ferner ist auch eine solche Dichtung nach der US-PS Nr. 3, 214, 180 bekannt, in der eine auf eine Büchse aufgebrachte Keramikschicht als Lauffläche erwähnt ist.
Es ist aber nicht immer ein Schmiermittel in Form von Fetten und Ölen abzuschirmen. Es gibt auch Maschinen, wie Pumpen, die andere Medien fördern, so dass diese als Schmiermittel herangezogen werden müssen, obwohl sich diese hiezu nicht eignen. Solange diese Medien keine Verunreinigungen aufweisen, ist für die Standzeit des Dichtringes kein Problem zu ersehen. Schwierig ist die Situation erst, wenn das zu fördernde Medium mit Schmutzteilchen versetzt ist, welche eine enorme schleifende Wirkung haben. Dies kommt insbesondere dann vor, wenn eine Turbine mit Wasser betrieben wird, das einen erheblichen Anteil von Quarzsand enthält. Dies hat zur Folge, dass die aus dem Turbinengehäuse herausführenden Wellen sehr rasch undicht werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Wellendichtung für Wasserturbinen zu schaffen, die auch mit stark verunreinigtem Wasser betrieben werden können und trotzdem hohe Standzeiten der Dichtung garantieren. Hiebei soll eine an sich bekannte Wellendichtung mit einer dichtend an einer Keramik-Lauffläche anliegenden Dichtlippe Verwendung finden und in radialer Richtung verlaufende, in Drehrichtung geneigte Nuten sollen vorhanden sein, welche auch noch eine geringe Leckage zur Schmierung zulassen.
Erfindungsgemäss wird das Ziel dadurch erreicht, dass als Lauffläche ein aus mehreren Einzelteilen bestehender Keramikring verwendet wird, wobei um auf einfache Weise den Keramikring für grosse Wellendurchmesser erstellen und befestigen zu können, dieser mit stirnseitiger Lauffläche aus einzelnen Segmenten stufenfrei zusammengefügt oder mit axialer Lauffläche aus Halbschalen gebildet ist.
Durch diese Ausbildung der Keramik-Lauffläche in Verbindung mit dem an sich bekannten Dichtring mit einer elastischen Dichtlippe wird nun für den Grossmaschinenbau erreicht, dass die Dichtung leicht herstell-und montierbar ist und das mit Quarzsand versetzte Förderwasser keinen Einfluss auf die Standzeit der Dichtung ausübt.
An Hand eines Ausführungsbeispieles sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Dichtring, Fig. 2 Anordnung der Schmiernut am Dichtring, Fig. 3 Betriebszustand des Dichtringes mit flachem Keramikring, Fig. 4 auf einer Welle aufgebrachte Keramikhalbschalen als Lauffläche.
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Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines Dichtringes, der aus einem Gummikörper besteht, an dem seitlich etwa in einem Winkel von 450 die Dichtlippe --2-- absteht. Die Dichtlippe --2-- ist nach aussen hin schlanker ausgebildet, damit sie sich an die Lauffläche federnd anlegen kann. Strichliert ist noch eine Nut --3-- eingezeichnet, die sich entlang der Dichtlippe --2-- erstreckt.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt dieses Dichtringes --1-- in Ansicht. Hiebei ist die Breite und Lage der Nut --3-- ersichtlich, die als Schmiernut dient. Diese Nut --3-- ist gleichmässig am Umfang verteilt im Bereich der Dichtlippe --2-- angebracht und weist eine Tiefe von 0, 6 mm und eine Breite von 5 mm auf. Der Querschnitt kann einen Radius von 10 mm haben. Diese Nut --3-ist nun nicht streng geometrisch in radialer Richtung angeordnet, sondern in einem Winkel von 10 bis 20 , vorzugsweise 150 in Drehrichtung A des Dichtringes-l-geneigt angebracht.
Durch diese geneigte Anordnung der Nut --3-- wird erreicht, dass der Durchlass des Druckwassers durch diese Nuten --3-- begünstigt wird und somit eine Schmierwirkung für die Dichtlippe --2-- garantiert wird.
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ring ist aus Segmenten hergestellt und fugenlos zusammengefügt und im Gehäuse --6-- befestigt.
Er besteht aus Aluminiumoxyd und eignet sich besonders mit dem gummiartigen Kunststoff als Werkstoffpaarung. Die an der Dichtlippe --2-- angeordnete Nut --3-- lässt eine geringe Leckage zu, auch wenn die Dichtlippe --2-- mit einem gewissen Druck an die Lauffläche --5-- anliegt und daher durchgebogen ist.
Fig. 4 zeigt eine Ausbildungsvariante mit in einem Gehäuse --11-- eingebautem Dichtring --1--.
Dieser weist die gleiche Dichtlippe --2-- auf mit einer Anzahl von Nuten --3--. Auf der Welle --10-ist ein aus zwei Halbschalen gebildeter Keramikring --8-- befestigt. Mit seiner Lauffläche --9-- wird mit der Dichtlippe Dichtung-l-erstellt.
Wesentlich ist, dass eine Keramik-Lauffläche aus einzelnen Segmenten zusammengefügt ist.
Bei axialer Lauffläche wird der Keramikring aus Halbschalen gebildet. Dadurch werden nicht nur hohe Standzeiten für die Dichtung erreicht, auch wenn stark schleifende Elemente, wie Quarzsand im Fördermedium, enthalten sind, sondern auf wirtschaftliche Weise Dichtungen für grosse Wellendurchmesser leicht herstellbar und montierbar geschaffen.
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