DE102013017818A1

DE102013017818A1 - Dichtung

Info

Publication number: DE102013017818A1
Application number: DE201310017818
Authority: DE
Inventors: Ernst-Peter von Bergen; Carlos Fangauf; Lars Ziemen; Dieter Von Borstel; Ivan Ristic; Guido Wüstenhagen
Original assignee: SKF Blohm and Voss Industries GmbH
Current assignee: SKF Marine GmbH
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Bei einer Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen als Dichtring mit einem Einspannelement für gehäusefeste Stützringe und einer Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle vorgesehen ist. Dabei ist das Einspannelement als Aufnahmewulst aus einem gummielastischen Material als Elastomer gebildet und in gehäusefesten Stützringen aufnehmbar. Im Durchtrittsbereich der anschließenden Membran des Dichtringes sind die Stützringe und der Aufnahmewulst mit gegenüberliegenden korrespondierenden geraden Fasen versehen, die sich in einem Winkel von 45 Grad in Austrittsrichtung verjüngen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien, wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist.
Dichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen als Dichtringe zum Einsatz für Schiffe bekannt. Eine gattungsgemäße Ausbildung wird nach der DE 41 41 999 C2 vorgeschlagen.
Es hat sich gezeigt, dass es bei der Montage des Dichtringes durch Aufnahme des Aufnahmewulstes um die Stützringe Schwierigkeiten auftreten, um eine einwandfreie Aufnahme zu erhalten und kein Material aus dem gebildeten Aufnahmeraum herausgequetscht wird. Hierdurch wird dann die Einstellbarkeit des Dichtringes beeinträchtigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die ordnungsgemäße Montage des Dichtringes und eine gattungsgemäße Dichtung durchzuführen und eine gute Funktionsfähigkeit entsprechend den Erfordernissen zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass das Einspannelement als Aufnahmewulst aus einem gummielastischem Material als Elastomer in gehäusefesten Stützringen aufnehmbar ist, wobei im Durchtrittsbereich der anschließenden Membran der Dichtung die Stützringe und der Aufnahmewulst gegenüberliegende korrespondierende gerade Fasen b1 in einem Winkel von 45 Grad in Austrittsrichtung sich verjüngt.
Hierdurch wird eine ordnungsgemäße Aufnahme des Aufnahmewulstes des Dichtringes im gebildeten Aufnahmeraum zwischen den Stützringen zwangsweise durchgeführt und dadurch eine Einstellbarkeit des Dichtringes für alle Betriebsbereiche ermöglicht.
Ferner ist vorgesehen, dass die geraden Fasen b1 wie folgt bemessen sind: b1 = 0,0013 × D + (0,9 bis 1,3) wobei D der Durchmesser der Welle ist.
Eine vorteilhafte Ausbildung wird dadurch geschaffen, dass der Aufnahmewulst ein Verhältnis von Breite (B) zur Höhe (H) im Bereich zwischen 1,5 und 1,7 im nicht eingebauten Zustand aufweist.
Zur weiteren Verbesserung der Funktionsfähigkeit des Dichtringes werden in Ausgestaltung und Verbesserung der Dichtung Weiterbildungen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche 4 bis 9 vorgeschlagen.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines Dichtringes;
2 einen eingebauten Dichtring im drucklosen Zustand;
3 einen eingebauten Dichtring im druckbeaufschlagten Zustand;
4 eine bodenseitige Ansicht eines Dichtringes ohne Gehäuseringe;
5 einen Schnitt nach Linie A-A der 4 mit Gehäuseringen;
6 eine vergrößerte Ansicht Z gemäß der 5;
7–9 Schnittdarstellungen nach Linie B-B der 6 mit einem konvexen, konkaven und geraden Übergang zum Schmiertaschenboden;
10–12 vergrößerte Schnittdarstellungen gemäß Detail Y der 5 mit einem konvexen, konkaven und geraden Übergang zum Schmiertaschenboden;
13–15 Einbauschritte beim bodenseitigen Einbau des Dichtringes mit Einführschrägen am Aufnahmewulst und an den Gehäuseteilen und
16–18 Einbauschritte wie 13 bis 15 beim stirnseitigen Einbau.
Der dargestellte Dichtring 1 ist aus einem Elastomer gebildet.
Der Dichtring 1 besteht aus einem oberen Einspannelement als Aufnahmewulst 4, der in gehäusefesten metallischen Stützringen 2, 3 flüssigkeitsdicht in bekannter Weise eingespannt ist. An den Aufnahmewulst 4 des Dichtringes 1 schließt sich eine Membran 12 an.
Die Membran 12 ist mit einem einer abzudichtenden Welle 9 zugewandten abgewinkelten Dichtlippe 6 des Dichtringes 1 verbunden und bildet mit seinem Endbereich eine Dichtkante 8, die die auf der Welle 9 mit einem bodenseitigen Kontaktwinkel aufliegt.
Die Membran 12 und die Dichtlippe 6 sind in diesem Fall über einen eingeschlossenen Winkel zwischen 90 und 100 Grad im nicht eingesetzten Zustand zugeordnet.
Zur Bildung eines Anpressdruckes der Dichtlippe 6 mit seiner Dichtkante 13 auf die Welle 9 ist neben dem elastischen Rückstellelement der abgewinkelten Dichtlippe 6 des Dichtringes 1 eine zugeordnete Feder 10 vorgesehen. Die Feder 5 ist in diesem Fall in einer Aufnahmerinne 14 als Federtasche aufgenommen und besitzt dabei einen gebildeten Freiraum 12, die eine flexible Einstellung der abgewinkelten Dichtlippe 6 der Dichtung 1 ermöglicht.
Durch diese Anordnung ist es möglich, den bodenseitigen Kontaktwinkel der Dichtlippe 6 zur Welle 7 bei Druckbeaufschlagung zu vergrößern und damit entsprechend flexibel einzustellen und eine Abdichtfläche zu verkleinern, so dass sich eine günstige Berührbereite einstellt.
Zur Begrenzung des Anstellwinkels der Dichtung 1 bei Erreichen eines vorgesehenen Grenzdrucks des abzudichtenden Mediums ist der dem abzudichtenden Medium abgewandten Stützring 3 verlängert und besitzt einen radial bis in den Bereich der Wellenoberfläche geführten Teil.
Um eine Überbelastung des Materials zu vermeiden, ist an der bodenseitigen Dichtkante 8 der Dichtlippe 6 eine Schmiertasche 7 ausgebildet. Diese Schmiertasche 7 verjüngt sich keilförmig in Richtung der Dichtkante 8 mit einem Winkel alpha und besitzt einen Winkel beta zur Vergrößerung der Höhe in Richtung der Dichtkante 8. Dabei sind die Übergänge von Randbegrenzungen der Schmiertasche 7 zum Schmiertaschenboden entweder konvex R2, konkav R1 oder im Winkel gamma 1 als Gerade ausgebildet. Während der Übergang zum Endbereich der Schmiertasche 7 ebenfalls konvex R4, konkav R3 oder im Winkel gamma 2 als Gerade über seine Höhe t verläuft.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Schmiertasche 7 einen Abstand a zur Dichtkante 8 aufweist. Dieser Abstand wird aus dem Wellendruckmesser D und einem Faktor c ermittelt. Dieser ergibt sich wie folgt: a = c × D + (2,1 bis 3,1) wobei c ein Faktor 0,004 ist.
Um eine optimierte Verformung der Dichtlippe 6 mit einer definierten Steifigkeit zu erreichen, ist der Dichtring 1 aus einem Elastomer mit einem ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 gebildet. Zusätzlich wird die Membran 12 im Verhältnis von Länge L2 zu Stärke t2 einen Bereich von 3,2 bis 5,3 aufweist, wobei die Dichtlippe 6 ein Verhältnis von Länge L1 zu Stärke t1 im Bereich von 1,3 bis 2,5 aufweist.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine Montage des Dichtringes 1 mit seinem Aufnahmewulst 4 zur Aufnahme zwischen Stützringen 2, 3 eine Bedeutung beigemessen werden muss, um beim Verspannen eine einwandfreie Anordnung zu erzielen ohne Werkstoff des Aufnahmewulstes 4 herauszudrücken. Hierzu ist vorgesehen, dass im Durchtrittsbereich der Membran 12 die Stützringe 2, 3 und der aufzunehmende Aufnahmewulst 4 gegenüberliegende korrespondierende gerade Fasen b1 in einem Winkel von 45 Grad aufweisen, wobei die Verjüngung in Austrittsrichtung erfolgt.
Das Verhältnis der Breite (B) zur Höhe (H) des Aufnahmewulstes 4 ist im Bereich zwischen 1,5 und 1,7 im nicht eingebauten Zustand bemessen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4141999 C2 [0002]

Claims

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtung zum Abdichten von Wellen gegenüber flüssigen Medien, wie Propellerwellen, Flügelradwellen, Ruderschäften von Schiffen, bestehend aus einem Einspannelement in zugeordneten gehäusefesten Stützringen als Einbauraum mit einem anschließenden Zwischenteil als Membran und einem der Welle zugewandten abgewinkelten Element mit Ausbildung einer Dichtlippe zur Anlage auf der Welle, wobei im abgewinkelten Element oberhalb der Dichtlippe eine Aufnahmerinne mit einer Feder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspannelement als Aufnahmewulst (4) aus einem gummielastischem Material als Elastomer in gehäusefesten Stützringen (2, 3) aufnehmbar ist, wobei im Durchtrittsbereich der anschließenden Membran (12) der Dichtung (1) die Stützringe (2, 3) und der Aufnahmewulst (4) gegenüberliegende korrespondierende gerade Fasen (b1) in einem Winkel von 45 Grad in Austrittsrichtung sich verjüngt.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Fasen (b1) wie folgt bemessen sind: b1 = 0,0013 × D + (0,9 bis 1,3) wobei D der Durchmesser der Welle (9) ist.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmewulst (4) ein Verhältnis von Breite (B) zur Höhe (H) im Bereich zwischen 1,5 und 1,7 im nicht eingebauten Zustand aufweist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtlippe (6) vor einem Kontaktbereich als Dichtkante (8) zur Welle (9) eine Schmiertasche (7) bodenseitig vorgeschaltet ist, wobei die Schmiertasche (7) keilförmig ausgebildet und der Übergang von Randbegrenzungen vom Schmiertaschenboden konvex, konkav oder im Winkel als Gerade verläuft.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) der Schmiertasche (7) zur Dichtkante (8) als bodenseitige Kontaktfläche entsprechend des Durchmessers (D) der Welle aus a = c × D + (2,1 bis 3,1) wobei c ein Faktor 0,004 ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Schmiertasche (7) sich in einem Winkel beta als Neigungswinkel in Richtung ihres Endbereiches zur Dichtkante (8) vergrößert.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (1) aus einem Elastomer mit einer ShA-Wert im Bereich von 80 bis 85 besteht und die Nachgiebigkeit durch eine Bemessung eines Verhältnisses der Membran (12) in seiner Länge (L2) und Stärke (t2) der Membran (12) in einem Bereich von 3,2 bis 5,3 liegt sowie der Dichtlippe (6) ein Verhältnis seiner Länge (L1) und seiner Stärke (t1) im Bereich von 1,3 bis 2,5 liegt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingeschlossener Winkel zwischen Membran (12) und Dichtlippe (6) zwischen 90 und 110 Grad im nicht eingesetzten Zustand bemessen ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenverhältnisse L1:L2 von Membran (12) und Dichtlippe (6) zwischen 0,4 und 0,8 bemessen ist.