DE10121540A1 - Geteilte mechanische Flächendichtung - Google Patents

Abstract

Eine geteilte mechnanische Flächendichtungsanordnung, bei welcher Stator- und Rotorflächenrippe und deren jeweiliger umgebende Kranz und Stutzen allesamt im wesentlichen diametral geteilt und teilweise in der Fabrik vormontiert sind, um eine Verschiffung, Handhabung und anschließende Anbringung auf einer Maschine vor Ort zu vereinfachen. Bei dem geteilten Rotorflächenring und dem geteilten Haltekranz sind die zusammenwirkenden Elemente davon zu zwei Teilanordnungen teilmontiert, welche entgegengesetzte Hälften definieren, um zu ermöglichen, daß diese auf diametral gegenüberliegenden Seiten einer Welle angeordnet werden, wobei bei jeder Teilanordnung das Rotorflächenringsegment auf dem Haltekranzsegment getragen wird, und wobei ein elastomerer Dichtungsring, welcher zwischen den Segmenten zusammenwirkt, zwischen diesen vormontiert ist. Der Statorflächenring und dessen Tragstutzenring weisen ebenso die jeweiligen geteilten Segmente davon auf, und die anderen zusammenwirkenden Komponenten, wie Dichtungsringe und ähnliches, werden in der Fabrik vormontiert, um ein Paar von Teilanordnungen zu definieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte geteilte mechanische Flächendichtungsanordnung für Pumpen und ähnliches.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Mechanische Flächendichtungsanordnungen werden bei Maschinen, einschließlich Pumpen und ähnlichem, angewendet, um eine Dichtungsbeziehung zwischen einer Drehwelle und einem umgebenden Gehäuse zu schaffen. Da der Aufbau und der Austausch mechanischer Dichtungsanordnungen, welche einstückige Ringelemente verwenden, zeitaufwendig und komplex ist, wurden geteilte Dichtungsanordnungen entwickelt, so daß der Aufbau und die Reparatur vereinfacht sind.

Die geteilten Dichtungsanordnungen sind typischerweise allgemein diametral längs der Achse der Anordnung derart geteilt, daß die Flächenringe und die Halteringe allesamt diametral geteilt sind, wodurch die Dichtungsanordnungskomponenten auf der Welle angebracht bzw. von dieser entfernt werden können, ohne daß eine übermäßige Zerlegung der gesamten Maschine erforderlich ist.

Obwohl anerkannt ist, daß geteilte mechanische Dichtungsanordnungen wünschenswerte Vorteile aufweisen, stellt der Aufbau geteilter Dichtungsanordnungen nichtsdestotrotz noch immer ein bedeutsames Problem hinsichtlich der Herstellung, des Zusammenbaus und der Leistung davon dar.

Bei den meisten bekannten geteilten mechanischen Flächendichtungsanordnungen sind die Stator- und Rotorflächenringe diametral geteilt und verwenden einen Haltekranz und ein Stutzenelement, welche jeweils mit den Rotor- und Statorflächenringen zusammenwirken und ebenso diametral geteilt sind. Sämtliche anderen zugehörigen Elemente, wie elastomere Dichtungsringe und ähnliches, sind ebenso geteilt, so daß deren Anordnung um die Welle ermöglicht wird. Dieser Aufbau und dessen Mehrfachteile schaffen somit ein bedeutendes Problem hinsichtlich des Zusammenbaus, da die zahlreichen Teile vor Ort auf der Maschine (beispielsweise einer Pumpe) montiert werden müssen, und die Teile müssen mit hoher Genauigkeit zusammenwirken und passen, so daß die gewünschte Dichtungsleistung erzielt wird. Insbesondere ist die Handhabung und der Zusammenbau dieser großen Anzahl von Teilen vor Ort und das gleichzeitige Erzielen bzw. Aufrechterhalten einer geeigneten Passung sowie eines Eingriffs zwischen den Teilen komplex und zeitaufwendig. Ferner wiesen viele der derzeit im Handel erhältlichen geteilten Dichtungen unannehmbare Austrittsniveaus auf.

Ferner wurden aufgrund der Schwierigkeiten hinsichtlich des Erzielens einer geeigneten Flachheit und eines entgegengesetzten Flacheingriffs zwischen gegenüberliegenden Kontaktdichtungsflächen, welche auf diametral geteilten Rotor- und Statorflächenringen definiert sind, bei einigen bekannten Gestaltungen diese Ringe und genauer der Rotor auf elastischen Tragringen getragen, um Unregelmäßigkeiten und Verformungen aufzuheben. Ferner wirkt bei einigen bekannten Gestaltungen der Druck des Arbeitsfluids (das heißt, das Pumpenfluid) in der Stopfbuchse gegen den Rotorflächenring und drängt diesen dichter gegen dessen Haltekranz, und dies führt zu einer weiteren Zunahme einer Verformung und der resultierenden Gesamtleistungsprobleme, welche mit der Dichtungsanordnung einhergehen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte geteilte mechanische Flächendichtungsanordnung zu schaffen, welche viele der Nachteile verbessert und überwindet, die bei vielen der derzeit im Handel erhältlichen geteilten mechanischen Dichtungen auftreten.

Genauer betrifft die Erfindung eine verbesserte mechanische Flächendichtungsanordnung, bei welcher die Stator- und Rotorflächenringe und der jeweilige umliegende Kranz und Stutzen davon allesamt im wesentlichen diametral geteilt und teilweise fabrikvormontiert sind, so daß eine verringerte Anzahl vormontierter Teilanordnungen definiert wird, um eine Verschiffung, Handhabung und einen nachfolgenden Zusammenbau auf einer Maschine an der Baustelle zu vereinfachen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind bei dem geteilten Rotorflächenring und dem geteilten Haltekranz zusammenwirkende Teile davon zu zwei Teilanordnungen teilmontiert, welche entgegengesetzte Hälften definieren, so daß ein Zusammenbau derselben auf diametral gegenüberliegenden Seiten einer Welle ermöglicht wird, wobei bei jeder Teilanordnung das Rotorflächenringsegment auf dem Haltekranzsegment getragen wird, und wobei ein elastomerer Dichtungsring, welcher zwischen den Segmenten wirkt, dazwischen vormontiert ist. Auch bei dem Statorflächenring und dessen Tragstutzenring werden die jeweiligen geteilten Segmente davon sowie die anderen zusammenwirkenden Komponenten, wie Dichtungsringe, in der Fabrik vormontiert, so daß ein Teilanordnungspaar definiert wird.

Bei der verbesserten geteilten mechanischen Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung, insbesondere bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, ist eine hintere Fläche des geteilten Rotors direkt und im wesentlichen starr gegen eine gegenüberliegende Fläche gesetzt, welche auf dem geteilten Kranz definiert ist, und die Rotor- und Statorflächenringe weisen diametrale Beziehungen auf, so daß, wenn eine äußere Einwirkung darauf durch das unter Druck stehende Pumpen- bzw. Arbeitsfluid erfolgt, das unter Druck stehende Fluid eine unsymmetrische Kraft auf den Rotor ausübt, welche in eine Richtung weg von der Sitzfläche wirkt, wodurch der durch eine Feder bewirkte Sitzkontaktdruck zwischen dem Rotorflächenring und dem Kranz minimiert und tatsächlich möglicherweise verringert werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen geteilten mechanischen Flächendichtungsanordnung.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 2-2 in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 3-3 in Fig. 1.

Fig. 4 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 4-4 in Fig. 1.

Fig. 5 ist eine Teilansicht in vergrößertem Maßstab der in Fig. 2 dargestellten gegenüberliegenden Flächenringen.

Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 6-6 in Fig. 2.

Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 7-7 in Fig. 2.

Fig. 8 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 8-8 in Fig. 2.

Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht in vergrößertem Maßstab entlang einer Linie 9-9 in Fig. 2.

Fig. 10 ist eine Teildraufsicht, welche eine Klemmvorrichtung auf der Rotoranordnung zum Vereinfachen einer Anordnung während des Aufbaus darstellt.

Fig. 11 ist eine Teilschnittansicht entlang einer Linie 11-11 in Fig. 10.

GENAUE BESCHREIBUNG

Fig. 1-3 zeigen Teile einer Fluidhandhabungsvorrichtung 10, wie eine Pumpe, welche ein Gehäuse 11 aufweist, in welchem eine (nicht dargestellte) Fluidkammer definiert ist, und welche mit einer Welle 12 versehen ist, welche sich um die Achse 13 davon dreht, wobei an der Welle in einer typischen Pumpe ein (nicht dargestelltes) Pumpenrad befestigt ist. Die Welle 12 steht nach außen durch einen hülsenartigen Gehäuseabschnitt 14 vor, welcher darin eine ringförmige Kammer 15 definiert, die allgemein als Stopfbuchse bezeichnet wird.

Eine mechanische Flächendichtungsanordnung 20 umgibt die Welle und wirkt mit der Stopfbuchse 14 zusammen, so daß das Innere der Fluidhandhabungsvorrichtung gedichtet und verhindert wird, daß das Pumpen- bzw. Arbeitsfluid in die umgebende Umwelt entweicht.

Die verbesserte mechanische Flächendichtungsanordnung 20 der vorliegenden Erfindung weist eine in Axialrichtung geteilten Aufbau auf, welcher später beschrieben wird, so daß ein Anbringen bzw. Entfernen der Anordnung relativ zu der Welle vereinfacht wird. Die Dichtungsanordnung umfaßt eine Rotoranordnung 21, welche die Welle umgibt und drehfrei an dieser befestigt ist. Die Rotoranordnung wirkt mit einer Statoranordnung 22 zusammen, welche die Welle ebenso im wesentlichen konzentrisch umgibt, jedoch auf dem Gehäuse 11 befestigt ist und daher drehfrei durch das Gehäuse 11 getragen wird. Die Rotor- und Statoranordnungen 21 und 22 wirken zusammen, so daß eine Flächendichtung definiert wird, welche das äußere Ende der Stopfbuchse 14 wirksam dichtet.

Bei der Dichtungsanordnung 20 umfaßt die Rotoranordnung 21 einen hülsenartigen Kranz 23, welcher die Welle 12 konzentrisch umgibt und an der Welle 12 drehfrei und dichtend befestigt ist, und auf diesem Kranz wiederum ist ein Dichtungs- bzw. Flächenring 24 konzentrisch befestigt, welcher oftmals als Rotor bezeichnet wird. Die Statoranordnung 22 umfaßt ein hülsenartiges Halteelement 25, welches allgemein als Stutzen bezeichnet wird, wobei letzteres in umgebender Beziehung zu der Welle angeordnet und fest an dem Gehäuse 11 angebracht ist. An dem Stutzen 25 wiederum ist ein Dichtungs- bzw. Flächenring 26 befestigt, welcher allgemein als Stator bezeichnet wird. Die Flächenringe 24 und 26 sind in im wesentlichen konzentrischer und umgebender Beziehung zu der Welle angeordnet und in Axialrichtung angrenzend in entgegengesetzter Beziehung positioniert und definieren darauf flache ringförmige Dichtungsflächen 27 und 28, welche im wesentlichen innerhalb von Ebenen angeordnet sind, welche in senkrechter Beziehung bezüglich den Achsen der jeweiligen Ringe verlaufen. Die Statoranordnung 22 weist ferner eine Federeinheit 29 auf, welche damit verbunden ist und auf dem äußeren Ende des Flächenrings 26 aufliegt, so daß letzterer in Axialrichtung hin zu dem Flächenring 24 gedrückt wird, wodurch die gegenüberliegenden Dichtungsflächen 27 und 28 in einem angrenzenden und relativ drehbaren Gleitkontakt miteinander gehalten werden, so daß eine ringförmige Kontaktdichtung zwischen Bereichen definiert wird, welche angrenzend an die in Radialrichtung inneren und äußeren Umfangskanten dieser ringförmigen Kontaktdichtung angeordnet sind.

Die Gestaltungs- und Betriebsmerkmale der Dichtungsanordnung 20, welche oben zusammengefaßt sind, sind bekannt.

Unter genauerer Betrachtung der Dichtungsanordnung 20 und unter anfänglicher Bezugnahme auf die Rotoranordnung 21 umfaßt der hülsenartige Kranz 22 einen hinteren ringförmigen Hülsenabschnitt 31 mit einer inneren ringförmigen Umfangswand 32, welche derart bemessen ist, daß diese eng in den Außendurchmesser der Welle 12 paßt. In diese innere Wand 32 ist eine ringförmige Vertiefung 33 eingeschnitten, und in letzterer ist ein ringförmiger elastomerer Dichtungsring 34 zum Erzeugen eines gedichteten Eingriffs mit dem Umfang der Welle 12 aufgenommen. Der Kranz 23 weist ferner einen vorderen Hülsenabschnitt 35 auf, welcher einstückig mit dem hinteren Hülsenabschnitt 31 ausgebildet ist und welcher darin eine vergrößerte ringförmige Bohrung bzw. Kammer 37 definiert, welche in Axialrichtung nach innen ausgehend von der vorderen Stirnfläche 38 des Kranzes 38 offen ist. Die innere ringförmige Wand 37 der Bohrung steht in Axialrichtung nach innen lediglich über einen Abschnitt der Gesamtlänge des Kranzes derart vor, daß diese an einer ringförmigen flachen hinteren bzw. unteren Wand 39 endet, welche in Radialrichtung nach innen verläuft, so daß diese sich mit der inneren ringförmigen Wand 33 schneidet, und ist innerhalb einer Ebene angeordnet, welche im wesentlichen besonders die Längsachse des Kranzes schneidet.

Der Flächenring 24 besteht typischerweise aus Siliziumkarbid bzw. Keramik, wird dichtend und drehfrei auf dem Kranz 23 getragen und umfaßt einen Nasenabschnitt 41, welcher durch eine äußere ringförmige Umfangswand 42 definiert wird, wobei der Nasenabschnitt 41 in einer generell in Radialrichtung vorstehenden hinteren Wand 48 endet, welche typischerweise ausgehend von der Kranzstirnwand 38 nach vorne in Abstand angeordnet ist. Der Flächenring 24 weist ebenso einen ringförmigen hinteren Abschnitt 43 auf, welcher einstückig mit dem Nasenabschnitt 41 ausgebildet ist und ausgehend von dem Nasenabschnitt 41 nach hinten vorsteht und in einer flachen ringförmigen hinteren Wand 44 endet, welche in einer Ebene angeordnet ist, die die Achse des Flächenrings senkrecht schneidet und in Sitzkontakt mit der gegenüberliegenden Kranzwand 39 gehalten wird. Der hintere Hülsenabschnitt 43 des Flächenrings 24 weist eine hintere ringförmige äußere Umfangswand 45 auf, welche in Axialrichtung nach vorne ausgehend von der hinteren Wand 44 über einen Bruchteil, etwa die Hälfte bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, des Abstands in Richtung der hinteren Wand 48 des Nasenabschnitts vorsteht. Der hintere Hülsenabschnitt 43 weist ferner, angeordnet in Axialrichtung zwischen dem Nasenabschnitt 41 und der hinteren Umfangswand 45, eine mittlere äußere ringförmige Umfangswand 46 auf, welche einen etwas kleineren Durchmesser aufweist als die hintere Umfangswand 45, wobei die beiden Wände durch eine ringförmige Schulter 47 verbunden sind, welche in Radialrichtung zwischen den Wänden 46 vorsteht und welche in Axialrichtung nach vorne in Richtung der hinteren Wand 48 weist.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, ist der hintere Hülsenabschnitt 43 des Flächenrings 24 im wesentlichen konzentrisch innerhalb des vorderen Hülsenabschnitts 35 eines Kranzes 23 angeordnet, und auf letzterem ist ein ringförmiger elastomerer Dichtungsring 51 angebracht, welcher innerhalb einer eingeschnittenen Vertiefung 52 angeordnet ist, die in Radialrichtung nach außen ausgehend von der inneren ringförmigen Wand 37 offen ist. Die Vertiefung 52 und der darin getragene Dichtungsring 51 sind dicht angrenzend an das freie Ende des Hülsenabschnitts 35 des Kranzes angeordnet. Außerdem steht der elastomere Dichtungsring 51 in Radialrichtung nach innen vor, so daß ein ringförmiger gedichteter Eingriff mit dem Äußeren des Flächenrings 24 entsteht, wobei der Dichtungsring derart angeordnet ist, daß dieser in die mittlere äußere Umfangswand 46 genau nach vorne bzw. nach außen bezüglich der Schulter bzw. Stufe 47 eingreift, wenn der Flächenring gegen die hintere Kranzwand 39 gesetzt ist, wodurch der Dichtungsring 51 mit der Schulter bzw. Stufe 47 zusammenwirkt, so daß der Flächenring 24 in Axialrichtung in einer Position gehalten wird, in welcher dieser innerhalb des Kranzes 23 gesetzt ist, im wesentlichen wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt.

Um weiter zu einem Verbinden und drehfreien Koppeln des Kranzes 23 mit dem Flächenring 24 beizutragen, sind an dem Kranz 23 mindestens zwei Antriebsstifte 53 (Fig. 3 und 6) befestigt, indem diese beispielsweise in Bohrungen preßgepaßt sind, welche in Axialrichtung nach innen ausgehend von der hinteren Fläche 39 nahe dem Innendurchmesser 32 vorstehen. Der Antriebsstift 53 steht in Axialrichtung nach außen über die hintere Fläche 39 hinaus vor und ist geeignet, in eine kleine Kerbe bzw. Vertiefung 54 vorzustehen, welche angrenzend an die hintere innere Ecke des hinteren Hülsenabschnitts 43 des Flächenrings 24 ausgebildet ist. Die Kerbe 54 ist in Radialrichtung nach außen ausgehend von der inneren ringförmigen zylindrischen Wand 55 des Flächenrings 24 offen, wobei der Durchmesser davon normalerweise etwas größer ist als der Durchmesser der Wand 32 des Kranzes. Die Kerbe 54 steht in Radialrichtung ausgehend von der inneren Wand 55 über eine geringe Strecke vor, so daß diese an einer in Radialrichtung äußeren Wand 56 endet, welche normalerweise eng angrenzend an die äußere Seite des Stifts 53 angeordnet ist, wenn die mechanische Dichtungsanordnung auf der Welle angebracht ist. Die Umfangsbreite der Kerbe 54 entspricht ferner etwa dem Durchmesser des Stifts 53 und überschreitet diesen lediglich geringfügig, so daß der Stift 53 als Antriebsstift zum drehfreien Koppeln des Kranzes 23 mit dem Flächenring 24 wirkt.

Die Rotoranordnung 21 ist diametral allgemein entlang der Ebene 60 (Fig. 1 und 6) in zwei im wesentlichen identische und im wesentlichen halbkreisförmige Teilanordnungen geteilt, welche als 21A und 21B bezeichnet sind. In dieser Hinsicht führt die Diametralteilung dazu, daß der hülsenartige Kranz 23 in im wesentlichen halbzylindrische Kranzsegmente 61A und 61B geteilt wird, der Rotor bzw. Flächenring 24 in zwei im wesentlichen identische und halbkreisförmige Rotorsegmente 62A und 62B geteilt wird und der elastomere Dichtungsring 51 in zwei im wesentlichen identische halbzylindrische Dichtungsringsegmente geteilt wird.

Jede der Rotorteilanordnungen 21A und 21B kann zuerst fabrikvormontiert werden, um die Verschiffung, Handhabung und anschließende Montage vor Ort zu vereinfachen. Betrachtet man die Rotorteilanordnung 21A als Beispiel, so wird das Rotorsegment 62A in Axialrichtung in das jeweilige Kranzsegment 61A derart eingesetzt, daß der Rotor ein Zusammendrücken des jeweiligen Segments des elastischen Dichtungsrings 51 bewirkt, welcher durch das Kranzsegment 61A getragen wird. Das Rotorsegment 62B wird in Axialrichtung in das Kranzsegment eingeführt, bis die gegenüberliegenden Wände 39 und 44 aneinander stoßen, wobei sich in dieser Position das elastische Dichtungsringsegment 51 weitet, so daß dieses in die ringförmige Wand 46 direkt nach vorne bezüglich der Stufe bzw. der Schuler 47 eingreift, um das Dichtungsringsegment 51 in Axialrichtung innerhalb des Kranzes zu halten. Gleichzeitig steht, während eines Einführens des Flächenringsegments 62A in das Kranzsegment 61A, der Antriebsstift 53 des Kranzsegments in die Kerbe 54 vor, welche infolge der engen Lagebeziehung zwischen dem Stift 53 und der angrenzenden in Radialrichtung äußeren Wand 56 der Kerbe 54 bewirkt, daß der Stift 53 wirksam in die äußere Kerbenwand 56 infolge des elastischen Drängens des elastischen Dichtungsrings 51 eingreift. Die mit der in Radialrichtung äußeren Wand der Kerbe zusammenwirkende Antriebstift 53 und der mit der Schulter 47 zusammenwirkende Dichtungsring 52 wirken somit derart, daß diese das Kranzsegment und das Flächenringsegment 61A, 62A zusammen sicher halten, um eine vormontierte bzw. einheitliche Rotorteilanordnung 21A zu bilden. Beide Rotorunteranordnungen 21A und 21B werden auf diese Weise vormontiert.

Um obige Beziehung zu optimieren, sind der Antriebsstift 53 und die mit diesem zusammenwirkende Kerbe 54 allgemein innerhalb einer Ebene 61 angeordnet, welche die Teilungsebene 60 allgemein an der Längsmittelachse 31 der Rotoranordnung senkrecht derart schneidet, daß sich der Stift und die Kerbe somit auf halbem Wege zwischen den Enden der halbkreisförmigen Segmente befinden. Während diese Anordnung zum Optimieren der Verwendung eines einzigen Antriebsstifts pro Segment bevorzugt ist, ist klar, daß jedes Segment mit zwei oder mehr Antriebsstiften versehen und in diesem Fall die Anordnung derselben variiert werden kann.

Um eine feste Anbringung der Rotorteilanordnungssegmente 21A und 21B an der Welle 12 in einer diese umgebenden Beziehung zu ermöglichen, sind die gegenüberliegenden Enden der Kranzsegmente 61A und 61B mit Öffnungen 65 versehen, welche in senkrechter Weise ausgehend von den flachen Stirnflächen 66 der Kranzsegmente verlaufen, wobei die Stirnflächen allgemein durch die Teilungsebene 60 definiert sind, und wobei die Öffnungen 65 in den Enden der Rotorsegmente ausgerichtet sind, wenn die gegenüberliegenden Stirnflächen 66 aneinander stoßen. Ein Paßstift 64 wird durch Preßpassung innerhalb der Öffnung 65 einer der Kranzsegmente befestigt und steht davon nach außen zum Gleit- Paßeingriff mit der gegenüberliegenden Öffnung 65 des anderen Kranzsegments vor. Ein derartiger Paßstift 64 ist an jedem Ende eines der Kranzsegmente derart vorgesehen, daß das Paar von Paßstiften somit gleitfähig in die Öffnungen in dem anderen Kranzsegment eingreift, so daß ermöglicht wird, daß die beiden Kranzsegmente in geeigneter Weise auf gegenüberliegenden Seiten der Welle ausgerichtet sind, und diese werden dann in vollkommenen Eingriff miteinander in konzentrischer Beziehung bezüglich der Welle bewegt.

Um anschließend die Rotorteilanordnungen 21A und 21B aneinander zu befestigen, weist das Kranzsegment 61B eine glatte Bohrung 67 auf, welche senkrecht weg von der flachen Stirnfläche 66 an jedem ende des Kranzsegments vorsteht, und das andere Kranzsegment 61A weist eine Gewindebohrung 68 auf, welche weg von der Stirnfläche 66 an jedem ende des Kranzsegments offen ist. Die Gewindebohrungen 68 sind jeweils mit den gewindelosen Bohrungen 67 ausgerichtet, und ein Paar von Gewindebefestigungselementen 69, wie Kopfschrauben, werden durch die glatten Bohrungen 67, welche an gegenüberliegenden Enden des Kranzsegments 61B vorgesehen sind, eingeführt und in die ausgerichteten Gewindebohrungen 68 geschraubt, welche in gegenüberliegenden Enden des Kranzsegments 61A vorgesehen sind, wodurch die Kranzsegmente sicher aneinander befestigt werden, und wodurch eine starre ringförmige Struktur geschaffen wird. Die Kranzsegmente können mit Taschen 70 versehen sein, welche nach innen ausgehend von dem Außenumfang davon offen sind, so daß ein Zugang der Befestigungselemente vereinfacht ist.

Um wiederum zu ermöglichen, daß die aus den Rotorteilanordnungen 21A und 21B zusammengebaute Rotoranordnung 21 drehfrei an der Welle 12 befestigt wird, umfaßt die Rotoranordnung eine Wellenbefestigungsanordnung 71, welche durch ein Paar von Gewindefeststellschrauben 72 definiert ist, die individuell mit jeweiligen in Radialrichtung über den Kranz 23 ausgebildeten Gewindebohrungen 72 zusammenwirken. Die Bohrungen 72 verlaufen in Radialrichtung derart, daß diese im wesentlichen die Wellenachse 13 schneiden, und die Bohrungen sind eng angrenzend, jedoch auf in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seiten einer der Kopfschrauben 69 angeordnet, im wesentlichen wie in Fig. 6 dargestellt, wodurch eine dieser Bohrungen 73 angrenzend an das Ende des Kranzsegments 61A und das andere Ende der Bohrung angrenzend an das gegenüberliegende Ende des anderen Kranzsegments 61B angeordnet wird. Das Paar von Bohrungen 73 und deren enge Spreizbeziehung bezüglich der angrenzenden Kopfschraube 69 sowie die Radialausrichtung der Bohrungen 73 sind überaus wünschenswert, da dies dazu führt, daß die Haltekraft zwischen den Feststellschrauben und der Welle vorherrschend in eine Richtung ausgerichtet ist, welche senkrecht zu der Längsachse der Kopfschraube verläuft, und da auf diese Weise die Kräfte in hohem Maße minimiert werden, welche von den Feststellschrauben 72 erzeugt werden und derart wirken, daß eine Trennung der Kranzsegmente erfolgt.

Bei der dargestellten Anordnung ist ein weiteres Paar Feststellschrauben 74 innerhalb der Gewindebohrungen 75 vorgesehen, wobei letztere ebenso in einer in Radialrichtung kreuzenden Beziehung bezüglich der Achse 13 verlaufen. Die Bohrungen 75 spreizen die Bohrungen 73 und sind in Umfangsrichtung eng angrenzend an die Bohrungen 73 derart angeordnet, daß wiederum die Haltekraft der Feststellschraube, welche derart wirkt, daß eine Trennung zwischen den Kranzsegmenten erfolgt, minimiert wird. Die vorherrschende Feststellschraubenkraft wirkt somit allgemein nach unten, so daß, wie in Fig. 6 dargestellt, die untere Seite der Welle sicher mit der unteren Umfangsfläche des Kranzes in Eingriff ist.

Die Mittellinie der Kopfschrauben 69 sowie die Mittellinien der Feststellschrauben 72 und 74 sind allesamt vorzugsweise innerhalb einer einzigen Querebene 76 (wie in Fig. 6 dargestellt) angeordnet, welche in senkrechter Beziehung bezüglich der Achse 13 verläuft und welche bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nahe der durch die hintere Kranzwand 39 definierten Querebene angeordnet ist. Diese Beziehung und insbesondere die Anordnung der Kopfschraube und der Feststellschrauben innerhalb einer gemeinsamen Ebene eliminiert somit Torsions- und Momentkräfte in der Axialrichtung und minimiert somit deutlich derartige Momente und Kräfte, welche dazu neigen, den Kranz durch Torsion zu verformen und somit ein geeignetes Setzen des Flächenrings 24 innerhalb des Kranzes 23 stören. Diese Minimierung der Verformung des Rotors 24 minimiert somit eine Verformung der Dichtungsfläche 27 und liefert einen verbesserten Kontakt zwischen den gegenüberliegenden flachen Dichtungsflächen 27 und 28.

Es ist bevorzugt, daß die Wellenbefestigungsanordnung 71, welche durch die Feststellschrauben 72 und 74 definiert ist, lediglich auf einer Diametralseite des Kranzes 73, das heißt, lediglich an einem der gegenüberliegenden Enden der Kranzsegmente, wie in Fig. 6 dargestellt, vorgesehen ist, wobei das andere der gegenüberliegenden Enden der Kranzsegmente in zusammenwirkender Weise lediglich über den Paßstift und die Kopfschraube in Eingriff ist. Ferner ist ersichtlich, daß, während der zweite Satz von Feststellschrauben 74 zum Liefern von Redundanz hinsichtlich der Befestigung des Kranzes der Welle erwünscht ist, der zweite Satz von Feststellschrauben 74 nicht erforderlich ist und auf Wunsch weggelassen werden kann.

Hinsichtlich des Aufbaus der Statoranordnung 22, und genauer des Aufbaus des Stutzens 25, weist dieser eine gestufte Bohrung 81 auf, welche in Axialrichtung dadurch hindurch verläuft und durch eine innere ringförmige Umfangswand 82 definiert ist, welche durch den Hauptteil der Axialdicke des Stutzenelements verläuft. Das Stutzenelement, welches an die äußere Wand davon angrenzt, weist einen ringförmigen Wandabschnitt 83 auf, welcher in Radialrichtung nach innen ausgehend von der inneren ringförmigen Wand 82 vorsteht und an einer inneren ringförmigen Wand 84 endet, welche in Axialrichtung nach außen verläuft. Die Wand 84 weist eine darin ausgebildete eingeschnittene ringförmige Vertiefung 85 auf, und ein ringförmiger elastomerer Dichtungsring 86 ist in der Vertiefung 5 aufgenommen und steht in Radialrichtung nach innen zum Dichtungseingriff mit dem Stator 26 vor.

Der Stator bzw. Flächenring 26 besteht typischerweise aus Siliziumkarbid bzw. Kohlenstoff und weist an dem inneren Ende davon einen ringförmigen Nasenabschnitt 87 auf, welcher durch eine äußere ringförmige Umfangswand 88 definiert ist. Der Nasenabschnitt auf dem vorderen Ende davon definiert die ringförmige Dichtungsfläche 28, welche mit der gegenüberliegenden Dichtungsfläche 27 auf dem Rotor 24 zusammenwirkt.

Der ringförmige Nasenabschnitt 87 des Stators ist einstückig mit einem hinteren bzw. äußeren Hülsenabschnitt 89 verbunden, welcher in Axialrichtung in die Bohrung vorsteht, welche durch die innere ringförmige Wand 84 auf dem Stutzen definiert ist. Dieser hintere Hülsenabschnitt 89 steht in Axialrichtung nach hinten weg von der ringförmigen hinteren Wand 90 des Nasenabschnitts vor und weist eine mittlere äußere ringförmige Wand 92 auf, welche weg von der hinteren Nasenwand 90 bis zu einer ringförmigen Schulter 93 vorsteht, welche in Radialrichtung nach außen vorsteht und hin zu der hinteren Nasenwand 90 weist. Diese ringförmige Schulter 93 steht in Radialrichtung nach außen über einen kleinen Bereich vor und berührt eine hintere ringförmige äußere Wand 91, welche anschließend weiterhin in Axialrichtung nach außen bzw. nach hinten derart vorsteht, daß diese in einer allgemein diagonalen ringförmigen Stirnwand 94 endet.

Die äußere ringförmige Wand 91 ist derart bemessen, daß diese in Axialrichtung gleitfähig mit der inneren ringförmigen Wand 84 des Stutzens in Eingriff ist, und die mittlere äußere ringförmige Wand 92 ist derart bemessen, daß diese gleitfähig, jedoch dichtend, mit dem elastomeren Dichtungsring 86 in einer normalerweise in Axialrichtung von der Schulter 93 in Abstand angeordneten Beziehung in Eingriff ist.

Die Federeinheit 29 wirkt mit der äußeren Stirnwand 94 des Stators derart zusammen, daß normalerweise letzterer in Berührung mit dem Rotor gebracht wird. Der Stutzen 25 weist eine ringförmige Abdeckung 100 auf, welches darauf zum Halten und Begrenzen der Federeinheit 29 vorgesehen ist. Die Abdeckung 100 umfaßt eine äußere ringförmige Wand 101, welche in Axialrichtung über eine ausgewählte Strecke in konzentrischer umgebender Beziehung bezüglich der Achse 13 vorsteht, und an dem äußeren Ende davon verbindet sich diese einstückig mit einer ringartigen Stirnwand 102, welche in Radialrichtung nach innen bis zu einem Durchmesser vorsteht, welcher größer ist als der Durchmesser der Welle. Die Federeinheit 29 umfaßt ein ringförmiges Druckelement 03 mit einer diagonalen, flachen, ringförmigen Vorder- bzw. Stirnfläche 104, welche normalerweise in Angrenzeingriff mit der Stirnfläche 94 des Stators gehalten wird. Das Schiebeelement 103 weist ferner eine Vielzahl von in Umfangsrichtung in Abstand angeordneten Taschen bzw. Blindbohrungen auf, welche darin ausgebildet sind und ausgehend von der gegenüberliegenden Stirnfläche 115 davon nach innen offen sind. Jede dieser Taschen 105 umfaßt ein kleines Vorspannelement, wie eine Druckschraubenfeder 106, und letzteres steht in Axialrichtung hin zu der Innenfläche der Stirnwand 102 der Abdeckung vor und ist an einem Ende davon mit der Innenfläche der Stirnwand 102 der Abdeckung in Eingriff. Jede Feder 106 weist ferner einen Führungsstift 107 auf, welcher damit verbunden ist und in Axialrichtung nach außen derart vorsteht, daß dieser gleitfähig innerhalb einer jeweiligen Öffnung 108, welche durch die Stirnwand 102 der Abdeckung ausgebildet ist, in Eingriff ist. Der Eingriff der Stifte 107 innerhalb der Öffnungen 108 sowie die Begrenzung der Federn 106 innerhalb der Taschen 105 schafft somit eine drehfreie Verbindung zwischen der Stutzenabdeckung 100 und dem Schiebeelement 103.

Die äußere ringförmige Wand 114 des Druckrings ist derart bemessen, daß dieser in Axialrichtung gleitfähig mit der inneren ringförmigen Wand 113 der umgebenden Abdeckungswand 101 in Eingriff ist. Außerdem weist das Schiebeelement 103 eine Ringfläche 109 auf, welche angrenzend an den Außendurchmesser davon und in Axialrichtung nach innen in entgegengesetzter Beziehung zu einer ringförmigen Anschlagfläche 110 ausgebildet ist, welche auf der angrenzend an die innere ringförmige Wand 84 definierten Stutzenwand 83 definiert ist, so daß die Einwärts- Federdrängposition des Schiebeelements 103 begrenzt wird.

Das Schiebeelement 103 weist ferner ein Paar von daran befestigten Stiften 111 auf, vorzugsweise an diametral entgegengesetzten Positionen, wobei die Stifte in Axialrichtung nach außen ausgehend von der Vorderfläche des Schiebeelements und in Axialrichtung in entgegengesetzte kleine Vertiefungen bzw. Kerben 112 vorstehen, welche in dem angrenzenden gegenüberliegenden Ende des Stators ausgebildet sind. Die Kerben 112 sind in Radialrichtung nach außen ausgehend von der inneren ringförmigen Wand 116 des Stators offen, wobei die Wand 116 derart bemessen ist, daß diese etwas größer ist als der Wellendurchmesser. Die Größe und Position der Kerbe 112 und das Zusammenwirken davon mit dem Stift 111 sind im wesentlichen identisch mit den Größen- und Positionsbeziehungen des Stifts 53 und der Kerbe 54 der Rotoranordnung, so daß eine weitere Beschreibung des Stifts 111 und der Kerbe 112 als unnötig erachtet werden.

Die Statoranordnung 22 ist ferner, wie oben beschrieben, längs der Diametralebene 60 in der gleichen Weise wie die Rotoranordnung geteilt. Genauer führt die Diametral- und Axialteilung der Statoranordnung zu zwei im wesentlichen identischen und im wesentlichen halbkreisförmigen Stutzensegments 117, welche an gegenüberliegenden Enden davon flache Stirnflächen 118 aufweisen, welche im wesentlichen angrenzend mit den gegenüberliegenden Stirnflächen des anderen Stutzensegments in Eingriff sind, wenn die beiden Stutzensegmente miteinander verbunden sind.

Der Statorring 26, der elastomere Dichtungsring 86 und der Schiebering 103 sind ebenso diametral in zwei im wesentlichen identische halbkreisförmige Segmente geteilt, so daß diese zusammenwirkend auf den jeweiligen halbkreisförmigen Stutzenelementsegmenten angebracht werden und eine Vormontage bezüglich derselben ermöglicht wird. In dieser Hinsicht wird das geteilte Schieberingsegment gleitfähig in dem jeweiligen Stutzensegment infolge des Eingriffs der Federgleitstifte 107 in die Abdeckungsöffnungen 108 und des Eingriffs des Stifts 111 in die Kerbe 112 gehalten, wodurch ein Stift 111 das Statorsegment in Radialrichtung in Eingriff mit dem Stutzensegment und genauer in zumindest teilweise gedrücktem Eingriff mit dem Segment des elastomeren Dichtungsrings hält. Das Segment des Schieberings ist ebenso in Axialrichtung infolge der Anschlagfläche 109 begrenzt, welche an die Anschlagfläche 110 auf dem Stutzensegment stößt, und das Statorsegment wird in Axialrichtung infolge der Behinderung in Axialrichtung gehalten, welche zwischen dem Segment des elastomeren Dichtungsrings 86 und der in Radialrichtung vorstehenden Schulter 93 des Statorsegments geschaffen wird. Somit können bei jedem Stutzensegment dessen jeweilige Stator-, Dichtungsring- und Druckringsegmente in der Fabrik daran befestigt werden, so daß eine einheitliche Teilanordnung geschaffen wird, wodurch ein Verschiffen, Handhaben und eine anschließende Montage dieser Statorteilanordnungen an der Welle vereinfacht werden.

Um ein festes Anbringen der beiden Statorteilanordnungen aneinander zu ermöglichen, damit diese um die Welle 12 angeordnet werden können, weisen die flachen Stirnflächen 118 jedes Stutzensegments jeweils ein Paar von Öffnungen 119 auf, welche in Einwärtsrichtung davon ausgebildet sind, wobei die Öffnungen 119 sowie die Stirnfläche des Stutzensegments bezüglich der entsprechenden Öffnungen in der gegenüberliegenden Stirnfläche des Stutzensegments ausgerichtet sind. Es ist am zweckmäßigsten, daß die Öffnungen 119 in einem Stutzensegment gleichmäßige Bohrungen und die Öffnungen 119 in dem anderen Stutzensegment Gewindebohrungen sind, so daß die Gewindebefestigungselemente, welche als Kopfschrauben 120 ausgebildet sind, gleitfähig durch die beiden Öffnungen an gegenüberliegenden Enden eines Stutzensegments eingeführt und mit den in gegenüberliegenden Enden der gegenüberliegenden Stutzensegmente ausgebildeten Öffnungen in Gewindeeingriff gebracht werden können, so daß die beiden Stutzensegmente fest aneinander geklemmt werden und somit eine starre ringförmige Struktur bilden.

Die gegenüberliegenden Stutzensegments sind ferner vorzugsweise mit Paßstiften 122 versehen, welche mit ausgerichteten Öffnungen 121 an gegenüberliegenden Enden der Stutzensegmente zusammenwirken. Diese Stifte sind den Paßstiften der Kranzsegmente dahingehend ähnlich, daß ein Ende jedes Stifts vorzugsweise fest an dessen jeweiligem Stutzensegment befestigt ist, wie beispielsweise durch eine Preßpassung, und nach außen ausgehend von der Stirnfläche derart vorsteht, daß dieses in eine Öffnung eingeführt wird, welche nach innen ausgehend von der gegenüberliegenden Stirnfläche des anderen Stutzensegments offen ist. Ein einzelner derartiger Paßstift, welcher zum Zusammenwirken zwischen jedem entgegengesetzten Paar von Stirnflächen vorgesehen ist, vereinfacht in hohem Maße die Ausrichtung der beiden Statorteilanordnungen, so daß diese gleitfähig zusammen bewegt und durch die Kopfschrauben 120 fest befestigt werden können, während gewährleistet ist, daß eine geeignete konzentrische Ausrichtung zwischen den halbzylindrischen Segmenten erzielt wird.

Eine der gegenüberliegenden Stirnflächen 118 an jedem Ende der beiden Stutzensegmente ist ferner vorzugsweise mit einer zugehörigen flachen dünnen Dichtungsmanschette versehen, welche sich entlang einer Stirnfläche erstreckt, die an die innere ringförmige Wand davon angrenzt, im wesentlichen wie in Fig. 2 dargestellt, so daß eine wirksame Dichtung zwischen den gegenüberliegenden Stutzenelementsegmenten erzielt wird, wenn diese aneinander geklemmt sind, wodurch in Umfangsrichtung dichtend die ringförmige Kammer 124 eingeschlossen wird, welche die Dichtungsringe umgibt.

Ferner ist die innere Stirnwand des Stutzens geeignet, die Stirnfläche des Gehäuseabschnitts im wesentlichen anstoßend zu berühren, und eine ringförmige flache Dichtungsmanschette 125 ist typischerweise an der Grenzfläche zwischen diesen Wänden vorgesehen, so daß eine Dichtung geschaffen wird. Um die Leistung dieser Dichtungsmanschette zu verbessern und zu verhindern, daß diese durch Druck herausgeblasen bzw. ausgestoßen wird, ist die Stirnwand des Stutzens dort, wo diese mit der Druckmanschette 125 in Eingriff ist, vorzugsweise mit flachen Kerben bzw. Vertiefungen versehen, indem beispielsweise eine flache Spiralvertiefung bzw. eine Vielzahl flacher Vertiefungen unterschiedlichen Durchmessers gebildet werden. Somit bewirkt das Zusammendrücken der Dichtungsmanschette 125 zwischen den gegenüberliegenden Wänden auf dem Gehäuse und dem Stutzen, daß sich das Dichtungsmanschettenmaterial verformt bzw. in die Vertiefungen fließt, so daß eine mechanische Verriegelung und somit ein stärkerer Widerstand gegen ein Herausblasen der Dichtungsmanschette infolge von Druck geschaffen wird.

Um die Statoranordnung an dem Gehäuse zu befestigen, weist der Stutzen eine Vielzahl von Öffnungen bzw. Schlitzen auf, welche in Axialrichtung dadurch verlaufen, und herkömmliche Befestigungselemente, wie Kopfschrauben 126, verlaufen durch die Öffnungen und sind mit (nicht dargestellten) Gewindeöffnungen in Eingriff, welche in der Stirnfläche des Gehäuses ausgebildet sind.

Um ein Anordnen der Rotoranordnung auf der Welle auf der Baustelle zu vereinfachen, weist jede vormontierte Rotorteilanordnung 21A und 21B eine Positionierklemmanordnung 131 (Fig. 10 und 11) darauf auf, welche ein generell T-förmiges Klemmelement 132 mit einem Basisschenkel 133 umfaßt, welcher über der äußeren ringförmigen Wand des vorderen Hülsenabschnitts 35 des Kranzsegments liegt. Dieser Basisschenkel verbindet sich mit einem Innenschenkel 134, welcher in Radialrichtung nach innen derart vorsteht, daß dieser die Axialstirnfläche 137, welche zwischen den vorderen und hinteren Hülsenabschnitten des Kranzsegments definiert ist, überlappt und wirksam an diese angrenzt. Ein weiterer Schenkel 135 steht nach außen ausgehend von dem Basisschenkel 133 in generell senkrechter Beziehung mit diesem vor, und der Innen- und der Außenschenkel 134-135 weisen eine gemeinsame Stirnfläche 138 auf, welche generell senkrecht zu der Achse der Rotoranordnung verläuft und, während eines Anordnens der Rotoranordnung auf der Welle, derart angeordnet ist, daß diese in Anstoßeingriff mit der Stirnfläche des Stopfbuchsengehäuses 14 gelangt, so daß eine geeignete Positionierung der Rotoranordnung relativ zu dem Stopfbuchsengehäuse ermöglicht wird.

Jedes Rotorsegment ist vorzugsweise mit mindestens einer derartigen Positionierklemme 131 darauf versehen, vorzugsweise im wesentlichen an der Mitte des halbzylindrischen Aufbaus der Teilanordnung. Das Klemmelement 132 ist an dem Kranzsegment mittels eines Kunststoffbefestigungselements 136 befestigt, wobei der Schaft davon durch eine Öffnung in dem Basisschenkel 133 in eine Blindbohrung 139 vorsteht, welche in Radialrichtung nach innen ausgehend von der äußeren ringförmigen Wand des vorderen Hülsenabschnitts des Kranzes offen ist. Der Schaft des Befestigungselements weist darauf verformbare Flansche zum Greifen in die Bohrung auf, wobei ein derartiges Befestigungselement herkömmlich und dem Typ ähnlich ist, welcher oftmals als Tannenbaum-Befestigungselement bezeichnet wird.

Es folgt eine kurze Beschreibung der Vor-Ort-Montage auf der Welle 12 einer Fluidhandhabungsvorrichtung 10.

Die Kopfschrauben 69 der Rotoranordnung 21 werden entfernt, so daß eine Teilung der Rotorteilanordnungen 21A und 21B ermöglicht wird. Diese Teilanordnungen werden dann auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Welle 12 derart angeordnet, daß das Paar von Paßstiften, welche wirksam auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Welle angeordnet sind, mit den in den Enden des entgegengesetzten Kranzsegments ausgebildeten gegenüberliegenden gleichmäßigen Bohrungen ausgerichtet sind, wobei die Stifte und Bohrungen wechselseitig passend sind und die entgegengesetzten Rotorsegmente gleitfähig hin zueinander bewegt werden, bis die Stirnflächen angrenzen. Der Eingriff des Innendurchmessers des Kranzsegments auf die Welle und genauer der Eingriff des dadurch getragenen elastomeren Dichtungsrings 34 gewährleistet, daß die Rotoranordnung in geeigneter Weise auf der Welle mittig angeordnet wird. Die Kopfschrauben 69 werden erneut durch die gleichmäßigen Bohrungen 67 eingeführt und mit den entgegengesetzten Gewindebohrungen 68 in Eingriff gebracht, so daß die entgegengesetzten Rotorsegmente aneinander befestigt werden, um einen festen Eingriff jeweils zwischen den entgegengesetzten Enden der Kranz- und Rotorsegmente zu gewährleisten. Nach Anziehen der Kopfschrauben 69 wird die Endpositionierung der Rotoranordnung relativ zu der Welle und dem Gehäuse durchgeführt. In dieser Hinsicht wird der Rotor derart auf der Welle angeordnet, daß die Stirnflächen 138 der Positionierklemmen 131 in Angrenzeingriff mit der Stirnfläche des Stopfbuchsengehäuses gebracht werden. Die Feststellschrauben 72 werden dann nach unten gegen die Welle angezogen, um zu gewährleisten, daß die diametral entgegengesetzte Seite der Rotoranordnung in Paßeingriff mit der Welle gebracht wird. Ist das andere Paar von Feststellschrauben 74 vorgesehen, so wird dieses ebenso derart angezogen, daß es in Paßeingriff mit der Welle gelangt. Nachdem sämtliche Feststellschrauben angezogen wurden, entfernt der Montagearbeiter die Positionierklemmen 131. Dies kann erreicht werden, indem die Flachklinge eines Schraubendrehers unter den Basisschenkel 133 geschoben und hochgestemmt wird, wodurch typischerweise ein Entfernen des Kunststoffbefestigungselements 136 bewirkt wird, so daß die gesamte Klemme einfach entfernt und abgenommen werden kann.

Die Statoranordnung 22 ist nun bereit, auf der Welle angebracht zu werden. Zu diesem Zweck werden die Kopfschrauben 120 entfernt, so daß eine Trennung der halbzylindrischen Stutzensegmente erfolgt, welche dann auf diametral gegenüberliegenden Seiten derart angeordnet werden, daß die Paßstifte 122, welche die Welle diametral spreizen, mit den entgegengesetzten ausgerichtet werden und die Stutzenteilanordnungen gleitfähig mit den Paßstiften in Eingriff gelangen und gleitfähig zu einer Position bewegt werden, in welcher die entgegengesetzten Stirnflächen 118 der Stutzensegmente im wesentlichen angrenzen. In der letztgenannten Position werden die Kopfschrauben 120 in die geeigneten Öffnungen derart eingeführt, daß die Stutzensegmente durch Gewinde verbunden werden und eine geeignete dichte Passung zwischen diesen entsteht, wobei die zwischen den Stirnflächen angeordneten Dichtungsmanschetten 123 eine Dichtung zwischen den Stutzensegmenten erzeugen. Die Statoranordnung, welche aneinander befestigt in Position um die Welle angeordnet ist, wird dann in Axialrichtung hin zu der Rotoranordnung bewegt, so daß die Dichtungsfläche 28 auf dem Stator an die entgegengesetzte Dichtungsfläche 27 auf dem Rotor stößt und bewirkt, daß sich der Stator 26 in Axialrichtung auswärts (rückwärts) relativ zu dem Stutzen derart bewegt, daß eine Auswärtsbewegung des Druckrings sowie ein teilweises Zusammendrücken der Federn bewirkt wird. Der Stutzen wird nach vorne hin zum Rotor bewegt, bis die Stirnfläche des Stutzens, und genauer die darauf angeordnete ringförmige Dichtungsmanschette 125, an die Stirnfläche des Stopfbuchsengehäuses stößt. Bei einer derartigen Anordnung werden die Befestigungskopfschrauben in Axialrichtung durch die geeigneten Stutzenöffnungen eingeführt und in das Stopfbuchsengehäuse geschraubt, so daß eine sichere Festverbindung des Stutzens daran erfolgt.

Um die Anordnung der Stutzenmontage auf der Welle zu unterstützen, ist jedes Stutzensegment vorzugsweise mit zwei oder mehr (nicht dargestellten) Kunststoff-Zentriernasen versehen, welche auf der äußeren Stirnfläche davon angebracht sind und in Radialrichtung nach innen zu einer Stelle vorstehen, welche dem Durchmesser der Welle entspricht, so daß die Statoranordnung relativ zu der welle konzentrisch angeordnet wird, wobei die Zentriernasen entfernt werden, nachdem die Statoranordnung fest an dem Gehäuse angebracht wurde. Die Verwendung derartiger Zentriernasen bei einem Stutzen ist üblich.

Alles in allem verwendet die Dichtungsanordnung ein Paar von Antriebsstiften, welche sowohl mit den Stator- als auch mit den Rotorflächenringen zusammenwirken, wobei mindestens einer dieser Antriebsstifte zur Zusammenwirkung mit jedem Rotor- und Statorflächenringsegment angeordnet ist. Diese Antriebsstifte verhindern nicht nur, daß die Flächenringe relativ zu dem jeweiligen Kranz und Stutzen während des Betriebs Drehen bzw. Rotieren, sondern halten ferner die Flächenringsegmente in Radialrichtung relativ zu den jeweiligen Kranz- und Stutzen- Segmenten während einer Verschiffung und eines Aufbaus. Außerdem weist jedes Flächenringsegment eine Stufe bzw. eine Schulter auf, welche wirksam gegen das jeweilige O-Ring-Segment anschlägt, wobei die O-Ringe 51 und 86 vorzugsweise einen quadratischen bzw. rechteckigen Querschnitt aufweisen, um diese Funktion zu erfüllen. Die letztgenannte Beziehung hält somit den jeweiligen Flächenring in Axialrichtung relativ zu dessen Haltekranz bzw. Stutzen, während gleichzeitig der jeweilige Antriebsstift derart angeordnet ist, daß dieser den Flächenring in Radialrichtung hält. Die Kombination des Antriebsstifts und des rechteckigen O-Rings sowie deren Zusammenwirken zwischen jedem Flächensegment und dem jeweiligen Kranz- bzw. Stutzen-Segment hält somit wirksam die beiden Hälften (das heißt, Teilanordnungen) der Rotor- und Statoranordnung als vormontierte Einheit, so daß die Handhabung und der Aufbau davon vereinfacht wird, und wodurch die Notwendigkeit entfällt, die individuellen Teile, insbesondere die Flächenringelemente bzw. Flächenringsegmente getrennt zu handhaben und getrennt anzubringen. Da die Handhabung der Flächenringelemente bzw. Flächenringsegmente in hohem Maße das Risiko einer physischen Beschädigung und/oder Verunreinigung durch Schmutz erhöht, sind diese Nachteile somit wirksam ausgeräumt bzw. in hohem Maße minimiert.

Außerdem ist bei der verbesserten Anordnung ferner das Feder- Schiebe- bzw. Halteelement in einer ähnlichen Weise wie beim Aufnehmen der Dichtungsflächen aufgenommen. Das heißt, das Feder- Halte- bzw. Schiebeelement ist ebenso diametral geteilt, weist jedoch eine ringförmige Schulter auf dem Außendurchmesser davon auf, welche in einer umgebenden ringförmigen Vertiefung untergebracht ist, die durch die Stutzenabdeckung definiert ist, wobei die Anordnung somit verhindert, daß das Feder-Halte- bzw. Schiebeelement in Axialrichtung aus dem Stutzen gleitet. Ferner verlaufen die dem Federhalteelement zugehörigen Stifte durch Axiallöcher in der Stutzenabdeckung, und dies verhindert, daß das Federhalteelement aus dem Stutzen in Radialrichtung während einer Handhabung bzw. einer Anbringung fällt. Durch diese Anordnung entfällt somit die Notwendigkeit von Halteklemmen, Schulterschrauben bzw. Knöpfen, welche typischerweise zum Halten des Federhalteelements verwendet werden. Diese Anordnung gewährleistet ferner, daß die Federhalteelementhälften in der gleichen Axialebene angeordnet werden, wenn die Stutzenhälften montiert werden, so daß gewährleistet ist, daß die Statorflächenringhälften, welche in dem Stutzen vormontiert werden, in geeigneter Weise ausgerichtet sind, wenn die Stutzenhälften um die Welle angeordnet werden.

Es ist ersichtlich, daß bei den meisten Fluidhandhabungsvorrichtungen die mechanische Dichtungsanordnung auf einer Wellenhülse angebracht ist, welche die Welle umgibt und an dieser drehfrei befestigt ist. Jede Bezugnahme auf die Welle 12 in dieser Beschreibung soll eine Situation einschließen, in welcher die Welle mit einem getrennten Hülsenelement versehen ist, welches drehfrei in umgebender Beziehung an dieser befestigt ist, wobei die mechanische Dichtungsanordnung direkt auf der Wellenhülse angebracht ist.

Während des Betriebs ist das unter Druck stehende Treibmittel in der Stopfbuchse 15 und somit ebenso innerhalb der durch den Stutzen definierten ringförmigen Kammer 124 vorhanden, wobei die Kammer 124 die Hauptkomponenten der Dichtungsanordnung, das heißt, den Kranz, den Stator und den Rotor, umgibt. Infolge der elastomeren Dichtungsringe 34, 51 und 86 und infolge der zwischen den relativ drehenden, sich jedoch in Paßeingriff befindlichen flachen Dichtungsflächen 27 und 28 angeordneten mechanischen Flächendichtung wird verhindert, daß das unter Druck stehende Treibmittel in die Umgebung entweicht. Das unter Druck stehende Treibmittel umgibt somit den Außenumfang bzw. Außendurchmesser der sich in Eingriff befindlichen Dichtungsflächen 27-28, wohingegen die Unterdruckatmosphäre angrenzend an den Innendurchmesser der sich in Eingriff befindlichen Dichtungsflächen 27-28 existiert. Das Zusammenwirken der Dichtungsflächen und die von diesen gelieferte Dichtungswirkung sind generell herkömmlich und gut verständlich.

Ferner wirkt bei der verbesserten Dichtungsanordnung der vorliegenden Erfindung das unter Druck stehende Treibmittel in der Kammer 124 auf die Rückfläche des Rotors in Radialrichtung auswärts ausgehend von dem Durchmesser der ringförmigen Fläche 46. Das unter Druck stehende Treibmittel wirkt ferner auf die Rückfläche des Stators in Radialrichtung auswärts ausgehend von dem Durchmesser der ringförmigen Fläche 92. Die mittlere Fläche 92 jedoch weist einen größeren Durchmesser auf als die mittlere ringförmige Fläche 46 des Rotors. Das unter Druck stehende Treibmittel in der Kammer 124 übt somit eine größere Druckkraft auf den Rotor aus, wobei dieser in Axialrichtung nach außen (in Fig. 2 nach rechts) gedrängt wird, als die Treibmitteldruckkraft, welche auf den Stator wirkt und diesen in Axialrichtung nach innen (in Fig. 2 nach links) drängt, obwohl die Differenz dieser Kräfte niemals groß genug ist, um ein Drängen nach links der durch die Druckvorrichtung erzeugten Federkraft zu überwinden. Jedoch wird selbst dann, wenn das Druckniveau des Arbeitsfluids in der Kammer 124 ansteigt und somit eine stärkere, nach außen (das heißt, nach rechts) gerichtete unsymmetrische Druckkraft auf den Rotor erzeugt, diese Kraft noch immer durch die Federkraft überwunden, es besteht jedoch nichtsdestotrotz die Tendenz einer Abnahme bzw. Minimierung der Kontaktkraft zwischen den angrenzenden Kontaktflächen 39 und 44. Da jedoch der Kontaktdruck zwischen den Flächen 39 und 44 während eines Betriebs infolge der auf den Rotor ausgeübten unsymmetrischen Hydraulikdruckkraft verringert wird, werden dadurch jegliche unerwünschten Wirkungen minimiert, welche aus Unregelmäßigkeiten bezüglich der Flachheit der Kontaktfläche 39 resultieren, und somit wird jegliche unerwünschte Verdrehung bzw. Verformung des Rotors minimiert, da die Kontaktbeanspruchungen an den Kontaktflächen 39 und 44 nicht nur minimiert, sondern progressiv verringert werden, wenn der Arbeitsdruck des Treibmittels ansteigt, und somit wird diese Sitzbeziehung an den Flächen 39-44 hinsichtlich der Gesamtleistung der Dichtung weniger kritisch.

Es ist ersichtlich, daß Änderungen der offenbarten Vorrichtung, einschließlich einer Neuanordnung von Elementen, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung liegen.

Claims (5)

1. Mechanische Dichtungsanordnung zum Erzeugen eines Dichtungseingriffs zwischen dem ringförmigen Stopfbuchsengehäuse und einer Welle, welche konzentrisch aus dem Stopfbuchsengehäuse vorsteht und drehbar um die Längsachse davon ist, wobei die mechanische Dichtungsanordnung umfaßt:
eine Rotoranordnung, welche einen ringförmigen Kranz, welcher in einen dichten und drehfreien Eingriff mit der Welle in konzentrisch umgebender Beziehung mit dieser gebracht werden kann,
einen ersten ringförmigen Flächenring, welcher dichtend und konzentrisch innerhalb des Kranzes angebracht wird und ein in Axialrichtung offenliegendes Ende aufweist, das darauf eine in Axialrichtung weisende erste ringförmige Dichtungsfläche definiert, sowie einen ersten ringförmigen elastomeren Dichtungsring umfaßt, der zwischen ringförmigen Wänden auf dem Kranz und dem Flächenring angeordnet und dichtend damit in Eingriff ist;
eine ringförmige Statoranordnung, welche drehfrei auf dem Stopfbüchsengehäuse in generell konzentrischer und umgebender Beziehung zu der Welle angebracht werden kann und ein ringförmiges Stutzenelement, das mit dem Stopfbüchsengehäuse in Dichtungseingriff ist und an diesem drehfrei befestigt ist, einen zweiten ringförmigen Flächenring, welcher generell konzentrisch innerhalb des Stutzenelements angebracht ist, wobei der zweite Flächenring eine zweite generell flache ringförmige Dichtungsfläche auf einem inneren Axialende davon definiert, so daß die zweite Dichtungsfläche in einer in Axialrichtung entgegengesetzten Beziehung zu der ersten ringförmigen Dichtungsfläche angeordnet ist, sowie einen zweiten elastomeren Dichtungsring umfaßt, der zwischen ringförmigen Flächen auf dem Stutzenelement und dem zweiten Flächenring angeordnet und mit diesen in Dichtungseingriff ist;
wobei die Rotoranordnung in Axialrichtung entlang einer im wesentlichen diametralen Ebene in zwei im wesentlichen halbzylindrische Rotorteilanordnungen geteilt wird, wobei die Teilung, da diese entlang der Diametralebene verläuft, den Kranz, den ersten elastomeren Dichtungsring und den ersten Flächenring in im wesentlichen halbkreisförmige Segmente teilt;
wobei jede Rotorteilanordnung angrenzende und entgegengesetzte Anschlagflächen aufweist, welche auf den Segmenten des Kranzes und des ersten Flächenrings definiert sind, so daß der erste Flächenring sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung relativ zu dem jeweiligen Kranzsegment zurückgehalten wird, so daß eine Trennung dazwischen verhindert wird, wobei die jeweiligen Segmente des Kranzes, des ersten Flächenrings und des ersten elastomeren Dichtungsrings jeder Rotorteilanordnung vormontiert sind, so daß eine einheitliche Teilanordnung vor einer Anbringung derselben an der Welle definiert wird.

2. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1, wobei:
die Statoranordnung in Axialrichtung entlang einer im wesentlichen diametralen Ebene in zwei im wesentlichen halbzylindrische Statorteilanordnungen geteilt wird, wobei die Teilung entlang der Diametralebene das Stutzenelement, den zweiten Flächenring und den zweiten elastomeren Dichtungsring in im wesentlichen halbkreisförmige Segmente teilt;
wobei jede Statorteilanordnung angrenzende und entgegengesetzte Anschlagflächen aufweist, welche zwischen dem Stutzenelement und den zweiten Flächenringsegmenten zusammenwirkt, so daß das zweite Flächenringsegment sowohl in Axial- als auch in Radialrichtung relativ zu dem jeweiligen Stutzensegment zurückgehalten wird, so daß eine Trennung dazwischen verhindert wird, wobei die jeweiligen Segmente des Stutzensegments, des zweiten Flächenrings und des zweiten elastomeren Dichtungsrings jeder Statorteilanordnung vormontiert werden können, um eine einheitliche Teilanordnung vor einer Anbringung davon an der Welle zu definieren.

3. Dichtungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, umfassend zwei Gewindebefestigungselemente, welche mit Öffnungen zusammenwirken, die in entgegengesetzten Enden der Kranzsegmente auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Welle ausgebildet sind, um die Kranzsegmente fest aneinander in einer Ringanordnung in umgebender Beziehung zu der Welle zu befestigen, wobei die beiden Gewindebefestigungselemente innerhalb einer Befestigungsebene angeordnet sind, welche generell senkrecht zu der Achse der Welle verläuft, sowie ein Paar von Feststellschrauben, welche durch Gewinde auf dem Kranz zum Eingriff mit der Welle getragen werden, um den Kranz an der Welle zu befestigen, wobei jedes Kranzsegment eine Gewindebohrung aufweist, welche in Radialrichtung dadurch verläuft und mit welcher eine der Feststellschrauben in Gewindeeingriff ist, wobei die Feststellschrauben im wesentlichen innerhalb der Befestigungsebene angeordnet sind.

4. Mechanische Dichtungsanordnung nach Anspruch 3, wobei das Paar von Feststellschrauben angrenzend an eine Diametralseite des Kranzes derart angeordnet ist, daß die Feststellschrauben dicht angrenzend und auf einer in Umfangsrichtung gegenüberliegenden Seite eines der Befestigungselemente angeordnet sind, so daß die Reaktionskraft von den Feststellschrauben auf den Kranz eine minimale Wirkung hinsichtlich deren Tendenz einer Trennung der Kranzsegmente aufweist.

5. Dichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei eine Schiebevorrichtung mit dem Stutzensegment verbunden und drehfrei mit diesem gekoppelt ist und einen ringförmigen Schiebering umfaßt, bei welchem eine Stirnfläche normalerweise in Schiebeangrenzkontakt mit einer äußeren axialen Stirnfläche des zweiten Flächenrings gehalten wird, und wobei eine Vielzahl von Federn zwischen dem Stutzenelement und dem Schiebering zusammenwirkt und den zweiten Flächenring in Axialrichtung hin zu dem ersten Flächenring drängt, wobei die Schiebevorrichtung den Schiebering umfaßt, welcher in Axialrichtung längs der Diametralebene in im wesentlichen halbkreisförmige Segmente geteilt ist, wobei jedes dieser Segmente durch die jeweilige Statorteilanordnung gehalten wird.