Rotierende mechanische Dichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine rotierende mechanische Dichtung für Wellen oder andere rotie rende Körper, welche bestimmt ist, zwischen zwei relativ zueinander drehenden Körpern, beispielsweise der Antriebswelle einer Pumpe und dem Pumpen gehäuse, einen flüssigkeitsdichten Abschluss zu bil den.
Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf Flächendichtungen, d. h. auf solche, bei welchen die Gleitflächen der relativ rotierenden Teile der Dichtung sich radial erstrecken.
Es ist bekannt, solche Dichtungen in gespalteter Form herzustellen, indem man die ringartigen Flächendichtungsglieder, welche miteinander in Be rührung stehen, dadurch abgenützt werden und von Zeit zu Zeit ersetzt werden müssen, in zwei oder mehrere bogenförmige Abschnitte aufzuteilen. In dieser Weise können die Dichtungsteile in ihre die Welle umgebende Lage gebracht werden, ohne dass hierfür das Freimachen des Wellenendes notwendig wäre. Es wird erhebliche Demontage- und Montage arbeit beim Ersetzen der abgenützten Dichtungsteile eingespart.
Wenn auch das Ersetzen von abgenützten Dich tungsringen einfacher wird, so bringen die geteilten Ringe doch besondere Schwierigkeiten. So ist - um nur ein Beispiel zu nennen - die einwandfreie Funk tion der Dichtung abhängig von der Oberflächengüte und der perfekten Ebenheit der Reibungsflächen der Dichtungsglieder, wobei es ausserordentlich schwierig ist, diese Bedingung bei einem mehrteiligen Ring mit der notwendigen Genauigkeit zu erfüllen. Dar über hinaus besteht die Gefahr, dass durch die Stoss fuge zwischen zwei benachbarten Ringteilen das ab zudichtende Fluidum entweicht.
Es ist anderseits zutreffend, dass ein oberhalb des atmosphärischen Druckes liegender Fluidum- druck bestrebt ist, die Ringteile gegeneinander zu drücken, doch kann bei rotierenden Dichtungen die Zentrifugalkraft, insbesondere bei hohen Drehzahlen, diese Wirkung des Fluidumdruckes aufheben und die Ringteile radial nach aussen drücken, so dass die Stossfuge geöffnet wird.
Ein weiterer Nachteil geteilter Dichtungsringe zeigt ,sich in der Schwierigkeit, die beim Einsetzen der Dichtung in bezug auf das Zusammenhalten der Ringteile in .ihrer die Welle umgebenden Lage auftritt, wobei es vor allem schwierig ist, den mehr teiligen Ring in die Stopfbüchse der Pumpe oder andersartigen Maschine einzuführen, namentlich wenn es sich um eine enge, schlecht zugängliche Anordnung handelt.
Ausserdem ergeben sich Schwierigkeiten, wenn mehrteilige Dichtungsringe z. B. beim Ersetzen de montiert werden müssen, namentlich insofern, als sie mit enger Passung in einer Bohrung eines Ma schinenteiles gehalten werden.
Ein Zweck der Erfindung ist, eine rotierende Dichtung mit geteiltem Dichtungsring zu schaffen, welche bar der erwähnten Nachteile ist.
Erfindungsgemäss umfasst die Dichtung ein rotie rendes Flächendichtungsglied, welches mit einer Welle oder mit einem anderen rotierenden Körper verbunden und in federnd nachgiebiger Weise gegen ein nichtrotierendes Flächendichtungsglied gedrückt wird, welches seinerseits mit einem Gehäuse oder einem anderen feststehenden Teil verbunden ist, wo bei wenigstens das eine Flächendichtungsglied in Segmente unterteilt ist, so dass es demontiert werden kann, ohne dass hierfür die Freilegung des Wellen endes notwendig wäre.
Die Erfindung besteht darin, dass das geteilte Dichtungsorgan in einen Tragkörper dichtend eingesetzt und von einem Ring aus einem dehnbaren absorbierenden Material umgeben ist, wel- eher in einer Ringnut zwischen dem Dichtungsorgan und dem Tragkörper angeordnet ist, wobei der dehn bare Ring mit dem abzudichtenden Fluidum in Be rührung steht, so dass er dieses Fluidum absorbiert und dabei eine Schwellung erleidet, um dabei auf den ganzen Umfang des geteilten Dichtungsorgans einen radialen Druck auszuüben und die Segmente zusammenzuhalten.
Der Ring ist vorzugsweise ebenfalls geteilt, so dass er gleichzeitig mit dem Dichtungsorgan ersetzt werden kann. Bei der Wahl des Materials des Ringes ist das abzudichtende Fluidum zu berücksichtigen, doch besteht der Ring im allgemeinen aus einem Fasermaterial. Im Zusammenhang mit Wasser oder wässrigen Lösungen sind vulkanisierte Textilfasern, hergestellt z. B. aus Lumpen, geeignet, oder eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von gepress tem Asbest.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung schematisch dargestellt; es zeigt Fig. 1 eine Wellendichtung, bei welcher das ro tierende Dichtungsorgan in dem Tragkörper ange ordnet ist und das .stillstehende Dichtungsorgan sich in einem Gehäuse befindet, und Fig. 2 eine modifizierte Anordnung des rotieren den Dichtungsorgans in seinem Tragkörper.
Gemäss der Fig. 1 ist eine Welle 1 in einem Gehäuse 2 drehbar gelagert, und das Gehäuse soll so abgedichtet werden, dass das Fluidum entlang der Welle 1 nicht entweichen kann. Die diesem Zwecke dienende Dichtung umfasst ein stillstehendes Dichtungsorgan 3 in Form eines Ringes aus einem geeigneten Material, beispielsweise aus Metall oder Kohle, welcher in dem Gehäuse 2 angeordnet ist, ferner ein rotierendes Dichtungsorgan 4, welches mit der Welle drehfest verbunden ist. Das rotierende Dichtungsorgan 4 wird mit Hilfe von im Umfangsinne verteilten Federn, von welchen eine bei 5 ersichtlich ist, in axialer Richtung dichtend gegen das Dichtungs organ 3 gepresst.
Dichtungsorgane dieser Art sind an sich gut bekannt.
Beide Dichtungsorgane 3 und 4 sind in zwei oder mehrere Segmente unterteilt, so dass sie ohne Freimachung des Endes der Welle 1 ersetzt werden können, wenn dies die vorzeitige Abnützung erfor derlich macht. Dies ist ein grosser Vorteil, vielfach sogar unbedingt erforderlich, wobei jedoch die Schwierigkeiten, insbesondere was das Lecken durch die Stossfugen anbelangt, vermieden werden.
Gemäss der Fig. 1 ist das stillstehende Dich tungsorgan 3 in einer Bohrung 6 des Gehäuses 2 angeordnet und abgedichtet durch einen O-Ring 7, welcher ,sich in einer im Querschnitt rechteckigen Ringnut 8 befindet, sowie durch einen Ring 9 mit quadratischem Querschnitt, welcher aus Fasermate rial besteht und in einer Nut 10 von quadratischem Querschnitt angeordnet ist.
Die axiale Tiefe der Nut 8 ist kleiner als die Dicke des O-Ringes 7, so dass dieser O-Ring für das Organ 3 ein nachgiebiges Widerlager bildet, welches unter der Wirkung der in axialer Richtung wirkenden Federn 5 steht, und dessen Nachgiebig keit kleinere Deformationen oder Rauhigkeit der Oberfläche ausgleicht, so dass die Dichtungsflächen der Segmente des Dichtungsorgans tatsächlich in einer Ebene liegen können.
Das rotierende Dichtungsorgan ist an seinem äusseren Umfang abgesetzt und weist dabei eine Schulter 11 auf, welche in eine Traghülse 12 eingreift, wobei das hintere Ende des Organs 4 sich in eine an der Stirnfläche der Traghülse 12 angeordnete Ringnut 13 erstreckt. Durch eine Ausdrehung ist in der Ringnut eine Schulter 15 gebildet, und zwi schen dieser und der Schulter 11 ist ein Ring 16 aus Fasermaterial angeordnet.
Die beiden Ringe 16 und 9 bestehen aus einem solchen Fasermaterial, welches das abzudichtende Fluidum absorbiert und dabei anschwillt. Der Ring 9 ist in der Nut 10 eingeschlossen und steht mit dem Fluidum auf der gemäss Fig. 1 linken Seite in Berührung. Beim Anschwellen wird auf die Seg mente des Organs 3 ein starker, radial nach innen gerichteter Druck ausgeübt, wodurch die Segmente zusammengedrückt werden und ein Lecken durch die Stossfugen unterbunden wird.
Der Ring 16 ist in der im Querschnitt recht- eckförmigen Ringnut zwischen der zylindrischen und der radialen Fläche der Hülse 12 und dem Organ 4 eingeschlossen. Das die Hülse 12 umgebende Flui dum erreicht diesen Ring durch den Spalt zwischen dem Ende der Hülse 12 und dem Flansch des Organs 4, es wird von dem Ring 16 absorbiert, wo bei dieser anschwillt. Der Ring 16 kann sich in axialer Richtung nicht ohne weiteres ausdehnen, zu mal die unter dem starken Druck der Feder 5 stehende Hülse 12 über diesen Ring gegen das Dichtungsorgan 4 abgestützt ist.
Zufolge dessen wird beim Anschwellen des Ringes 15 ein starker, radial nach innen gerichteter Druck auf die Segmente des Organs 4 ausgeübt, so dass diese gegen die trennende Wirkung der Zentrifugalkraft zusammengehalten wer den.
Die Wahl des Materials für die Ringe 16 und 9 ist von der Natur des abzudichtenden Fluidums ab hängig, wobei der auf diesem Gebiet bewanderte Fachmann mit der Materialwahl keine Schwierigkei ten haben wird. Für Wasser und wässrige Lösungen können die Ringe aus vulkanisierten Textilfasern, hergestellt aus Lumpen, oder aus gepressten Asbest fasern bestehen.
Es ist klar, dass die Ringe 16 und 9, ferner der O-Ring 7 nicht geschlossen, sondern an einer Stelle gespalten sind. Diese Ringe können daher ähnlich den Organen 3 und 4 demontiert und ersetzt wer den, ohne dass dazu die freie Zugänglichkeit vom Ende der Welle her erforderlich wäre. Bei der Mon tage soll die Stossfuge der Ringe zwischen den Stoss fugen des zugeordneten Dichtungsorgans liegen. Die Traghülse 12 ist auf einer Hülse 17 axial verschiebbar, welche ihrerseits durch eine Schraube 18 mit der Welle 1 verbunden ist.
Die Hülse 12 ist gegenüber der Hülse 17 durch einen O-Ring 19 abgedichtet, und die letztgenannte Hülse ist gegen über der Welle durch einen O-Ring 20 abgedichtet, wobei beide O-Ringe in an sich bekannter Weise in Ringnuten angeordnet sind.
Die Hülse 17 besitzt, wie ersichtlich, eine Anzahl im Umfangsinne versetzte Ausnehmungen, in welchen die Federn 5 angeordnet sind, welche auf der hinteren Fläche der Traghülse 12 abgestützt sind und diese nach Massgabe der Abnützung der Dichtungsorgane 3 und 4 verschieben.
Dem Antrieb des rotierenden Dichtungsorgans, d. h. der drehfesten Verbindung desselben mit der Welle, dient eine weitere Hülse 22, die mit der Welle 1 durch eine Schraube 23 verbunden ist. Keile 24, welche am einen Ende der Hülse 22 im Umfangsinne verteilt angeordnet sind, greifen in Keilnuten 25 der Traghülse 12 ein. Die Traghülse 12 ist mit axialen Stiften 26 versehen, welche in Ausnehmungen 27 auf der hinteren Fläche des Dichtungsorgans 4 eingreifen, um dieses Organ in Drehung zu versetzen.
Die Hülse 22 besitzt indessen eine weitere Funk tion. Zufolge der festen Umklammerung des Dich tungsorgans 4 durch den Ring 16 kann dieses Dich tungsorgan nur schwer demontiert werden, insbe sondere wenn die Dichtung selber in einem engen Raum angeordnet ist, wie dies gewöhnlich zutrifft. Die Keile 24 sind in der Hülse 22 axial angeordnet, und das Dichtungsorgan 4 ist mit einem Innenflansch 28 versehen, welcher einen kleineren Innendurch messer aufweist als der Umkreis der Spitzen der Keile 24. Um das Dichtungsorgan 4 nach dem Öffnen des Gehäuses 1 und Entfernen des Dichtungsorgans 3 herauszunehmen, wird die Schraube 23 gelöst und die Hülse 22 gemäss der Fig. 1 nach rechts ver schoben.
Durch Eingriff der Keile 24 mit dem Flansch 28 wird das Dichtungsorgan 4 aus dem Träger herausgeschoben und kann dann ohne weiteres ersetzt werden.
Fig. 2 zeigt eine modifizierte Ausführung des rotierenden Dichtungsorgans 4 und dessen Trägers 12. Hier ist der Ring 16 in einer im Querschnitt rechteckigen Ringnut des Dichtungsorgans 4 ange ordnet, so dass er nicht dem axialen Druck der Feder ausgesetzt ist, sondern sich genauso benimmt wie der Ring 9 gemäss der Fig. 1. Er schwillt und dehnt sich in radialer Richtung gegen die Traghülse 12 aus, wobei am Dichtungsorgan 4 ein radial nach innen gerichteter Druck wirksam wird. Das Fluidum hat zu dem Ring von rechts durch den Spalt zwi- sehen der Traghülse und dem Dichtungsorgan Zu tritt.