Wellendichtung mit einem in einer Bohrung des die Welle umgebenden Gehäuseteils angeordneten, an einem stationären Widerlager anliegenden Gleitring, insbesondere für Ölpumpen
Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Wellendichtung mit einem in einer Bohrung des die Welle umgebenden Gehäuseteils angeordneten, an einem stationären Widerlager anliegenden Gleitring, insbesondere für Ölpumpen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Widerlager aus einem im Sinterverfahren hergestellten Kohlering besteht, der auf seiner Gleitflächenseite eine zur Gleitfläche parallele Anlagefläche aufweist, mit der er durch eine an seinem Rücken angreifende starke Feder in Anlage an einer Abstützfläche des ihm zugeordneten Maschinenteils gehalten ist.
Diese Konstruktion sieht also vor, als Widerlager einen Sinterkörper zu verwenden, der nicht in so grosser Formgenauigkeit hergestellt werden kann wie beispielsweise ein Kunststoff-Pressteil. Für den genauen Sitz kommt es lediglich auf die genaue Zuordnung zweier einander eng benachbarter Flächen, nämlich der Gleitfläche und der ringförmigen Anlagefläche, an. Die Formgenauigkeit aller übrigen Flächen spielt nur eine untergeordnete Rolle. Eine Nachbearbeitung kann daher in weitem Umfang entfallen.
In weiterer Ausgestaltung dieses Grundgedankens hat sich gezeigt, dass auch die Anlagefläche unbearbeiW tet sein kann. Nach der Sinterform ist daher nur noch die Gleitfläche zu bearbeiten. Dieser einzige Nachbearbeitungsgang dient dazu, die Fläche für das Gleiten glatt zu machen. Es genügt hierbei oftmals ein einfaches Läppen.
Trotz der bekannten Formmängel eines Sinterkörpers können zwei einander eng benachbarte Flächen mit genügender Genauigkeit plan- oder planparallel erzeugt werden, sofern das Werkzeug, das beim Fertigsintern verwendet wird, Gegenflächen besitzt, die genau eben und parallel sind. Diese Forderung ist leicht zu erfüllen, da auch die Gegenflächen einander eng benachbart und am gleichen Werkzeugteil ausgebildet sind. Sie können beispielsweise durch Schleifen die gewünschte, genaue Form erhalten.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einem Ausschnitt durch das Gehäuse einer Ölpumpe die Gleitringdichtung im Längsschnitt.
Aus einem Pumpengehäuse 1 ist eine Pumpenwelle 2, die in einem Lager 3 gehalten ist, abgedichtet herausführt.
In eine Ausnehmung 4 des Gehäuses ist ein Gegenlaufring 5 aus gesinterter Kohle eingesetzt. Er besitzt eine Nut an seiner äusseren Umfangskante, in welcher ein elastischer Dichtring 6 angeordnet ist. Mit Hilfe einer gewellten Ringfeder 7, die sich an einem Sprengring 8 abstützt, wird der Gegenlaufring 5 mit einer Anlagefläche 9 gegen eine zur Wellenachse senkrechte, ringförmige Andrückfläche 22 der Aussparung 4 gedrückt, wobei gleichzeitig der Dichtring 6 dichtend gegen diese Andrückfläche 22 gepresst wird. Der Gegenlaufring 5 schliesst eine innere Kammer 10 ab, die mit Öl gefüllt sein kann und über einen Kanal 11 mit der Saugseite der Pumpe in Verbindung steht. Auf der Welle 2 ist in der Kammer ein Stützring 12 aus Metall befestigt, der sich unter Zwischenlage einer Gleitscheibe 13 an der inneren Stirnwand der Kammer 10 abstützt.
Eine Feder 14 liegt mit dem einen Ende an einem Stützring 12 und mit dem anderen Ende an einer Federschale 16 an. Die Feder ist so ausgebildet, dass sie sowohl um den Stützring als auch um die Federschale klemmt und dadurch als Mitnehmer wirkt.
Die Wicklungsrichtung der Feder ist der Drehrichtung der Pumpe angepasst. Finger 15 an der Federschale 16 greifen in entsprechende Aussparungen des mit rotierenden Gleitringes 18. Die Feder 14 wirkt über den Dichtring 17 in axialer Richtung auf den mit rotierendem Gleitring 18, der aus Metall, Gusseisen oder Stahl bestehen kann. Die Feder 14 besitzt eine Kraft, die etwa zehnmal kleiner ist als die der Feder 7. Der statt; sche Dichtring 6 wird daher immer an die Andrückfläche 22 angepresst, so dass an dieser Stelle keine Undichtigkeit entstehen kann.
Der Gegenlaufring 5 und der Metallgleitring 18 liegen längs der Gleitfläche 19 dichtend aneinander, wäh- rend sie aneinander entlanggleiten. In der senkrecht zur Wellenachse stehenden Ebene der Gleitfläche 19 hat der Metallring 18 eine kleinere Querschnittsfläche, während der Gegenlaufring 5 eine grössere Querschnittsfläche aufweist. Der Gegenlaufring 5 besteht aus gesinterten Kohle- oder Graphitkörnern. Seine Gleitfläche 19 und die ringförmige Anlagefläche 9 sind planparallel geformt. Dies geschieht dadurch, dass das Fertigsintern in einem Werkzeug mit eben und parallel geschliffenen Gegenflächen erfolgt, wodurch sich eine genügende Genauigkeit mit Bezug auf die Planheit und Parallelität der beiden Flächen ergibt. Anschliessend ist lediglich die Gleitfläche 19 geläppt worden.
Auf diese Weise ist es möglich, einen gesinterten Kohle-Gegenlaufring ohne Nachbearbeitung, abgesehen von der Gleitfläche, anzuwenden, ohne dass die grösseren Herstellungstoleranzen und die grössere Oberflächenrauheit stören.
Auf der Gleitfläche 19 abgewandten Seite des Gegenlaufringes 5 ist eine Aussparung 20 rings um das Mittelloch 21, welches die Welle 2 aufnimmt, vorgesehen. Auf diese Weise kann die trockene Seite der Gleitringdichtung besser entlüftet werden.
Der gesinterte Kohle-Gegenlaufring 5 kann im Vakuum mit Kunststoff oder Metall imprägniert sein.
Hierdurch wird der Ring flüssigkeitsdicht. Da die Imprägnierung im Vakuum erfolgt, dringt das Imprä gnierungsmittel in das Sintermaterial ein. Daher ergeben sich keine störenden Ablagerungen des Imprägnierungsmittels an der Oberfläche. Beispielsweise kann kein Imprägnierungskunststoff an der Gleitfläche 19 die Reibung heraufsetzen.
Shaft seal with a sliding ring arranged in a bore of the housing part surrounding the shaft and resting against a stationary abutment, in particular for oil pumps
The main patent relates to a shaft seal with a sliding ring arranged in a bore in the housing part surrounding the shaft and resting against a stationary abutment, in particular for oil pumps, which is characterized in that the abutment consists of a carbon ring produced in the sintering process, which is on its sliding surface side has a contact surface parallel to the sliding surface, with which it is held in contact with a support surface of the machine part assigned to it by a strong spring acting on its back.
This construction therefore provides for a sintered body to be used as the abutment, which cannot be manufactured with such great dimensional accuracy as, for example, a plastic pressed part. For an exact fit, it is only a question of the exact assignment of two closely adjacent surfaces, namely the sliding surface and the annular contact surface. The dimensional accuracy of all other surfaces only plays a subordinate role. Post-processing can therefore be largely dispensed with.
In a further embodiment of this basic idea, it has been shown that the contact surface can also be unprocessed. After the sintering mold, only the sliding surface needs to be machined. This single post-processing step is to make the surface smooth for sliding. Often a simple lapping is sufficient.
Despite the known form defects of a sintered body, two closely adjacent surfaces can be produced plane or plane-parallel with sufficient accuracy, provided the tool that is used in the final sintering has opposing surfaces that are exactly flat and parallel. This requirement is easy to meet, since the mating surfaces are also closely adjacent to one another and are formed on the same tool part. For example, you can get the exact shape you want by grinding.
The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows the mechanical seal in a longitudinal section through the housing of an oil pump.
A pump shaft 2, which is held in a bearing 3, leads out in a sealed manner from a pump housing 1.
A mating ring 5 made of sintered carbon is inserted into a recess 4 of the housing. It has a groove on its outer peripheral edge in which an elastic sealing ring 6 is arranged. With the help of a corrugated ring spring 7, which is supported on a snap ring 8, the mating ring 5 is pressed with a contact surface 9 against an annular pressure surface 22 of the recess 4 perpendicular to the shaft axis, with the sealing ring 6 being pressed against this pressure surface 22 at the same time. The counter-rotating ring 5 closes off an inner chamber 10 which can be filled with oil and which is connected to the suction side of the pump via a channel 11. A support ring 12 made of metal is fastened in the chamber on the shaft 2 and is supported on the inner end wall of the chamber 10 with a sliding washer 13 in between.
A spring 14 rests with one end on a support ring 12 and with the other end on a spring shell 16. The spring is designed in such a way that it clamps around the support ring as well as around the spring shell and thus acts as a driver.
The direction of winding of the spring is adapted to the direction of rotation of the pump. Fingers 15 on the spring shell 16 engage in corresponding recesses of the rotating sliding ring 18. The spring 14 acts via the sealing ring 17 in the axial direction on the rotating sliding ring 18, which can be made of metal, cast iron or steel. The spring 14 has a force which is about ten times smaller than that of the spring 7. The place; cal sealing ring 6 is therefore always pressed against the pressure surface 22, so that no leak can occur at this point.
The counter-rotating ring 5 and the metal sliding ring 18 lie sealingly against one another along the sliding surface 19 while they slide along one another. In the plane of the sliding surface 19 that is perpendicular to the shaft axis, the metal ring 18 has a smaller cross-sectional area, while the counter-rotating ring 5 has a larger cross-sectional area. The counter ring 5 consists of sintered carbon or graphite grains. Its sliding surface 19 and the annular contact surface 9 are shaped plane-parallel. This takes place in that the final sintering takes place in a tool with flat and parallel ground counter surfaces, which results in sufficient accuracy with regard to the flatness and parallelism of the two surfaces. Subsequently, only the sliding surface 19 has been lapped.
In this way, it is possible to use a sintered carbon mating ring without reworking, apart from the sliding surface, without the larger manufacturing tolerances and the larger surface roughness interfering with.
On the side of the mating ring 5 facing away from the sliding surface 19, a recess 20 is provided around the central hole 21, which receives the shaft 2. In this way, the dry side of the mechanical seal can be better vented.
The sintered carbon mating ring 5 can be impregnated with plastic or metal in a vacuum.
This makes the ring liquid-tight. Since the impregnation takes place in a vacuum, the impregnating agent penetrates the sintered material. Therefore, there are no troublesome deposits of the impregnating agent on the surface. For example, no impregnation plastic on the sliding surface 19 can increase the friction.