-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer beschichteten Balgeinheit zur Sicherstellung einer Funktion der Balgeinheit.
-
Gleitringdichtungsanordnungen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Um im Betrieb der Gleitringdichtungsanordnung ein Nachsetzen eines Gleitrings in Axialrichtung sicherzustellen, werden Balgelemente verwendet, welche in Verbindung mit dem in Axialrichtung nachzusetzenden Gleitring stehen. Die Balgelemente sichern eine axiale Beweglichkeit dieses Gleitrings.
-
Gleitringdichtungen müssen jedoch auch Abdichtungsfunktionen bei Medien, wie z.B. Heißwasser oder flüssigem Beton, bei welchen Ablagerungen am Balgelement auftreten, erfüllen. Derartige Ablagerungen füllen mit der Zeit die Balgfalten des Balgelements auf, so dass die axiale Beweglichkeit des Balgelements nicht mehr gegeben ist. Dies betrifft insbesondere Faltenbälge, welche aus Metall hergestellt sind, da diese relativ steife Balgfalten aufweisen.
-
Aus der
DE 102014207188 B4 ist eine Gleitringdichtungsanordnung mit einem elastischen Balgelement aus einem Elastomermaterial bekannt, welches eine Antihaftbeschichtung aufweist. Dieses Balgelement weist dabei keine Balgfalten auf, sondern einen geschwungenen flexiblen Balgzwischenbereich, bei welchem die oben erwähnte Ablagerungsproblematik nicht auftritt.
-
Ferner ergibt sich bei der Verwendung von Balgeinheiten bei Gleitringdichtungsanordnungen mit Metallbalg das Problem, dass der Metallbalg üblicherweise an einen Gleitringträger angeschweißt werden muss. Der Gleitring wird dabei beispielsweise mittels einer Schrumpfverbindung im Gleitringträger befestigt. Die Herstellung der Schrumpfverbindung wird dabei vor dem Anschweißen des Balgelements an den Gleitringträger ausgeführt, da ein Gleitringträger mit angeschweißtem Balgelement nicht in eine Schrumpfmaschine passen würde. Von daher treten bei Gleitringdichtungsanordnungen mit Balgeinheiten durch den Schrumpfprozess häufig ein Verzug des Gleitrings im Gleitringträger auf, was aufwendige Nachbearbeitungen nach sich ziehen kann.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleitringdichtungsanordnung mit einer Balgeinheit bereitzustellen, welche bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine lange Lebensdauer auch bei der Abdichtung von zu Ablagerungen tendierenden Medien aufweist und eine lange Lebensdauer und Funktionssicherheit bereitstellt.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
-
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist den Vorteil auf, dass Ablagerungen an einem Balgelement einer Balgeinheit verhindert werden können. Dadurch kann eine Lebensdauer und Funktionssicherheit der Balgeinheit und insbesondere eine Beweglichkeit eines Balgelements über eine lange Zeit aufrechterhalten werden. Die Balgeinheit umfasst ein Balgelement, einen Balgträger und einen Gleitringträger. Das Balgelement ist dabei fluiddicht mit dem Balgträger und dem Gleitringträger verbunden. Das Balgelement weist an einer Produktseite, welche mit dem abzudichtenden Medium in Kontakt ist, eine Antihaft-Beschichtung auf. Dabei weist vorzugsweise die komplette Produktseite der Balgeinheit, d.h., das Balgelement, der Balgträger und der Gleitringträger, die Beschichtung auf. Das Balgelement ist dabei ein Metallbalg, insbesondere mit einer Vielzahl von Balgfalten. Ferner ist ein Gleitring in den Gleitringträger der Balgeinheit lose eingelegt. Dadurch können Spannungen oder Verwerfungen oder dgl. im Gleitring vermieden werden.
-
Somit wird erfindungsgemäß die komplette Balgeinheit an einer Produktseite, d.h., das flexible Balgelement, der Balgträger und der Gleitringträger, mit einer Antihaftbeschichtung versehen. Zur Herstellung wird der Metallbalg dabei schon vorher an den Balgträger und den Gleitringträger angebracht, z.B. angeschweißt. Während dieses Schweißvorgangs muss der Gleitring nicht im Gleitringträger angeordnet werden, da der Gleitring später lose in den Gleitringträger eingelegt wird.
-
Vorzugsweise ist die Antihaftbeschichtung eine DLC-Beschichtung. DLC-Beschichtungen weisen sehr gute Antihaft-Eigenschaften auf und können einfach und kostengünstig und mit einer relativ kleinen Dicke auf die Produktseite der Balgeinheit aufgebracht werden.
-
Die Antihaftbeschichtung weist vorzugsweise eine Dicke in einem Bereich von 1/200 bis 1/10, insbesondere 1/100 einer Balgelementdicke auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich eine Abmessung der Balgeinheit in Radialrichtung nur minimal durch die Beschichtung ändert. Die Dicke der Beschichtung auf der Balgeinheit ist vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 µm bis 20 µm und liegt insbesondere in einem Bereich von 0,7 µm bis 3 µm.
-
Besonders bevorzugt umfasst die Gleitringdichtungsanordnung ferner eine erste Hülse, welche einen ersten Ringflansch an einem ersten Ende, und vorzugsweise einen zweiten Ringflansch an einem zweiten Ende aufweist. Die erste Hülse ist vorgesehen, um den lose angelegten Gleitring mit dem Gleitringträger zu verbinden. Hierbei weist der Gleitringträger eine Nut zur Aufnahme des ersten Ringflansches auf, wobei zwischen der Nut und dem ersten Ringflansch eine Schnappverbindung vorgesehen ist. Die Schnappverbindung wird somit durch eine Hinterschneidung vorgesehen, so dass eine schnelle und einfache Klickmontage der ersten Hülse am Gleitringträger möglich ist. Weiter bevorzugt umfasst die erste Hülse einen zweiten Ringflansch und der lose angelegte Gleitring weist einen Absatz an einer zum anderen Gleitring gerichteten Seite auf. Hierdurch wird eine Bewegbarkeit des lose angelegten Gleitrings zwischen dem zweiten Ringflansch und dem Gleitringträger in Axialrichtung der Gleitringdichtungsanordnung beschränkt.
-
Vorzugsweise weist das Balgelement eine Vielzahl von Balgfalten auf, wobei jede Balgfalte eine maximale Tiefe aufweist, welche gleich oder kleiner ist als eine doppelte maximale Breite der Balgfalte. Durch diese Definition der Tiefe zur Breite der Balgfalte wird sichergestellt, dass alle Bereiche der Balgfalte beschichtet werden können.
-
Vorzugsweise ist zwischen dem lose eingelegten Gleitring und dem Gleitringträger eine Nebendichtung, insbesondere ein O-Ring, angeordnet. Die Nebendichtung wird insbesondere dazu verwendet, den lose eingelegten Gleitring im Gleitringträger zu fixieren. Die Fixierung mittels der Nebendichtung stellt dabei sicher, dass keine unerwünschten Spannungen oder dgl. in den lose eingelegten Gleitring eingebracht werden. Die Nebendichtung ist vorzugsweise in einer ringförmigen Ausnehmung am Gleitringträger vorgesehen.
-
Um eine ausreichende Bewegbarkeit des beschichteten Balgelements in Axialrichtung zu ermöglichen, ist ein Verhältnis einer Härte des beschichteten Balgelements zu einem E-Modul des beschichteten Balgelements in einem Bereich von 1:6 bis 1:8. Das Verhältnis von Härte zu E-Modul des beschichteten Balgelements beträgt besonders bevorzugt 1:7.
-
Weiter bevorzugt ist die Antihaftbeschichtung an der Balgeinheit durchgehend vorgesehen. Somit ist die Antihaftbeschichtung vollständig an einer Produktseite, d.h., allen Bereichen der Balgeinheit, welche mit dem abzudichtenden Medium in Kontakt sind, vorgesehen.
-
Weiter bevorzugt ist zwischen dem Metallbalg und dem Balgträger eine erste Schweißverbindung und zwischen dem Metallbalg und dem Gleitringträger eine zweite Schweißverbindung ausgebildet. Die beiden Schweißverbindungen werden bevorzugt vor der Beschichtung der Balgeinheit vorgenommen, um eine Beschädigung der Beschichtung durch nachfolgende Schweißvorgänge zu vermeiden.
-
Weiter bevorzugt weist die Balgeinheit eine erste Antihaft-Beschichtung an der zum Produkt gewandten Seite auf und eine zweite Antihaft-Beschichtung an der Atmosphärenseite auf. Somit ist die Balgeinheit und insbesondere das Balgelement von beiden Seiten beschichtet. Somit kann, falls eine Leckage des abzudichtenden Mediums über den Dichtspalt zwischen den Gleitringen zur Atmosphärenseite der Balgeinheit auftritt, auch an der Atmosphärenseite der Balgeinheit verhindern werden, dass sich Ablagerungen oder dgl. bilden. Somit kann eine besonders lange Lebensdauer und gute Beweglichkeit der Balgeinheit sichergestellt werden. Eine Dicke der zweiten Beschichtung ist besonders bevorzugt gleich einer Dicke der ersten Beschichtung. Ferner sind auch die Beschichtungen vorzugsweise gleich. Weiter bevorzugt ist die Balgeinheit, d.h. das Balgelement, der Balgträger und der Gleitringträger, von beiden Seiten vollständig beschichtet.
-
Die erfindungsgemäße Gleitringdichtungsanordnung wird besonders bevorzugt zur Abdichtung von Medien verwendet, bei denen häufig Ablagerungen auftreten. Derartige Medien sind beispielsweise flüssiger Beton oder Heißwasser, wobei bei Heißwasser häufig Kalkablagerungen entstehen.
-
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Schnittansicht einer Gleitringdichtungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
2 eine schematische Schnittansicht einer Balgeinheit von 1;
-
3 eine schematische Schnittansicht einer Schlaufe eines Balgelements von 2, und
-
4 eine schematische Schnittansicht einer Schlaufe eines Balgelementes einer Balgeinheit gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
Nachfolgend wird eine Gleitringdichtungsanordnung 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
-
Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Gleitringdichtung mit einem rotierenden Gleitring 2 und einem stationären Gleitring 3, welche zwischen sich einen Dichtspalt 4 definieren.
-
Ferner umfasst die Gleitringdichtungsanordnung 1 eine Balgeinheit 5, welche im Detail aus 2 ersichtlich ist. Die Balgeinheit 5 umfasst ein elastisches Balgelement 50, einen Balgträger 51 und einen Gleitringträger 52. Das elastische Balgelement 50 ist ein Faltenbalg aus einem Metallmaterial, insbesondere Federstahl. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Balgelement als Rundbalg vorgesehen. Es sei angemerkt, dass als flexibles Balgelement auch ein Balg mit spitzen Falten vorgesehen werden kann.
-
Wie aus 2 ersichtlich ist, weist eine zu einem Produkt 7 gerichtete Seite der Balgeinheit 5 eine Antihaftbeschichtung 6 auf. Die Antihaftbeschichtung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine DLC-Beschichtung.
-
Die Antihaftbeschichtung 6 ist dabei vollständig an der zum Produkt 7 gerichteten Seite der Balgeinheit 5 vorgesehen. Die Beschichtung 6 weist dabei keine Unterbrechung oder dgl. auf.
-
Im Balgträger 51 ist, wie in 2 gezeigt, ferner noch eine Gewindebohrung 54 vorgesehen, welche keine Beschichtung aufweist. Die Gewindebohrung 54 wird während des Beschichtungsvorgangs beispielsweise mit einem Stopfen abgedeckt. Mittels der Gewindebohrung 54 kann die Balgeinheit 5 an einer zweiten Hülse 12 fixiert werden (vgl. 1). Die zweite Hülse 12 dient zur Fixierung des Balgträgers 51 auf der Welle 15.
-
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist die Antihaftbeschichtung 6 eine konstante erste Dicke D1 auf, welche ca. 1/100 einer konstanten zweiten Dicke D2 des Balgelements 50 aufweist. In 3 sind die Größenverhältnisse der Dicken D1 und D2 zur besseren Darstellbarkeit nicht maßstabsgerecht dargestellt. Die Antihaftbeschichtung 6 ist dabei vollständig in einer Balgfalte des Balgelements 50 ausgebildet. Eine Breite B der Balgfalte wird dabei durch einen Abstand zwischen zwei die Balgfalte begrenzenden radial äußersten Punkten 16, 17 definiert. Eine Tiefe T der Balgfalte wird durch einen Abstand eines radial innersten Punktes 18 der Balgfalte zur die beiden radial äußersten Punkte verbindenden Linie definiert. Eine Tiefe T entspricht dabei einer doppelten Breite B der Balgfalte.
-
Die Dicke D1 der Antihaftbeschichtung 6 liegt dabei in einem Bereich von 0,1 µm bis 20 µm und liegt insbesondere zwischen 0,7 µm und 3 µm.
-
Ferner ist zwischen dem rotierenden Gleitring 2 und dem Gleitringträger 52 eine Nebendichtung 9 in Form eines O-Rings vorgesehen. Die Nebendichtung 9 ist in einer ersten Nut 53 im Gleitringträger 52 angeordnet. Die Nebendichtung 9 verhindert, dass Produkt 7 von der Produktseite zu einer Atmosphärenseite 70 entlang des vom stationären Gleitring 3 abgewandten Bereiches des rotierenden Gleitrings 2 gelangt. Der stationäre Gleitring 3 ist an einem Gehäuse 30 fixiert.
-
Die Nebendichtung 9 klemmt somit den rotierenden Gleitring 2 zwischen dem Gleitringträger 52 und der ersten Hülse 11 ein.
-
Der Gleitringträger 52 nimmt, wie aus 1 ersichtlich ist, den rotierenden Gleitring 2 lose auf. Der rotierende Gleitring 2 wird dabei an seinem inneren Umfang durch eine erste Hülse 11 fixiert. Die erste Hülse 11 umfasst einen zylindrischen Hauptkörper 20, an einem ersten Ende einen ersten Ringflansch 21 und an einem zweiten Ende einen zweiten Ringflansch 22.
-
Zwischen dem ersten Ringflansch 21 und einer zweiten Nut 55 im Gleitringträger 52 ist eine Schnappverbindung 10 ausgebildet. Die Schnappverbindung 10 wird durch einfaches axiales Aufschieben des Gleitringträgers 52 auf die erste Hülse 11 zusammengefügt. Der zweite Ringflansch 22 verhindert im lose montierten Zustand des rotierenden Gleitrings 2, dass der rotierende Gleitring 2 in Axialrichtung X-X in Richtung zum stationären Gleitring 3 bewegt wird.
-
Weiterhin ist das flexible Balgelement 50 mittels einer ersten Schweißnaht 13 mit dem Gleitringträger 52 und einer zweiten Schweißnaht 14 mit dem Balgträger 51 verbunden.
-
Zur Herstellung der beschichteten Balgeinheit 5 wird somit zuerst das Balgelement 50 an den Balgträger 51 und den Gleitringträger 52 angeschweißt. Anschließend erfolgt die Beschichtung mit der Antihaft-Beschichtung 6 der Balgeinheit 5, wobei die zum Produkt 7 gerichtete Seite der Balgeinheit 5 vollständig beschichtet wird. Hierbei werden ggf. vorhandene Öffnungen mit Stopfen oder Abdeckungen oder dgl. abgedeckt, um zu verhindern, dass eine Beschichtung an inneren Bereichen, welche im montierten Zustand später zur Atmosphärenseite 70 gerichtet sind, vorhanden ist. Anschließend wird der rotierende Gleitring 2 lose in den Gleitringträger 52 eingelegt und die erste Hülse 11 in Axialrichtung aufgeschoben, bis die Schnappverbindung 10 zwischen dem ersten Ringflansch 21 und der zweiten Nut 55 im Gleitringträger 52 ausgebildet ist. Anschließend erfolgt eine Montage auf eine Welle 15.
-
Durch die einseitige Beschichtung der Balgeinheit 5 an der zum Produkt 7 gerichteten Seite wird somit verhindert, dass sich Ablagerungen an der zum Produkt 7 gerichteten Seite der Balgeinheit 5 bilden können. Die Antihaft-Beschichtung 6 verhindert das Anhaften derartiger Partikel. Dadurch wird die Bewegbarkeit des flexiblen Balgelements 50 in Axialrichtung X-X der Gleitringdichtungsanordnung 1 nicht eingeschränkt. Auch treten keine Ablagerungen im Bereich des Gleitringträgers 52 und des Balgträgers 51 an der zum Produkt 7 gerichteten Seite auf.
-
Da die Balgeinheit 50 schon vor der Beschichtung zusammengesetzt wurde, kann im anschließenden Montageschritt der in den Gleitringträger 52 einzubringende Gleitring lose eingelegt werden. Dies hat den großen Vorteil, dass verhindert werden kann, dass der Gleitring, beispielsweise bei einer Fixierung des Balgelements 50 am Gleitringträger 52, zu hohen thermischen Belastungen ausgesetzt wird, und dadurch Schäden am Gleitring auftreten können.
-
Somit kann durch die Idee eines mit Antihaftbeschichtung 6 beschichteten metallischen Balgelements 50 ein lose eingelegter rotierender Gleitring 2 verwendet werden, an welchem keinerlei Schäden bei einer Montage und keine Nacharbeitungen oder dgl. notwendig sind. Eine Positionierung des rotierenden Gleitrings 2 am Gleitringträger 52 erfolgt mittels einer lösbaren Schnappverbindung 10. Diese Schnappverbindung 10 ist einfach herstellbar und bietet ein sicheres Halten des rotierenden Gleitrings 2.
-
4 zeigt eine Balgschlaufe einer Balgeinheit 5 gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist das elastische Balgelement 50 beidseitig beschichtet. Die Balgeinheit 5 des zweiten Ausführungsbeispiels umfasst somit eine erste Antihaft-Beschichtung 6, an der zum Produkt 7 gerichteten Seite des elastischen Balgelementes 50 und eine zweite Antihaft-Beschichtung 60 an der zur Atmosphärenseite 70 gerichteten Seite des elastischen Balgelementes 50. Die zweite Antihaft-Beschichtung 60 weist dabei eine dritte Dicke D3 auf. Die dritte Dicke D3 ist gleich der ersten Dicke D1. Vorzugsweise sind die erste und zweite Antihaft-Beschichtung jeweils DLC-Beschichtungen. Durch die beidseitige Beschichtung des elastischen Balgelementes 50 wird sichergestellt, dass, falls abzudichtendes Medium durch den Dichtspalt zwischen den Gleitringen zur Atmosphärenseite 70 leckt, eine Ablagerung am elastischen Balgelement 50 an der Atmosphärenseite 70 verhindert wird. Somit kann eine besonders lange Lebensdauer und Beweglichkeit der Balgeinheit 5 sichergestellt werden. Vorzugsweise ist die komplette Balgeinheit, d.h. das elastische Balgelement 50, der Balgträger 51 und der Gleitringträger 52 vollständig mit der Antihaft-Beschichtung versehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gleitringdichtungsanordnung
- 2
- rotierender Gleitring
- 3
- stationärer Gleitring
- 4
- Dichtspalt
- 5
- Balgeinheit
- 6
- erste Antihaft-Beschichtung / erste DLC-Beschichtung
- 7
- Produkt
- 9
- O-Ring / Nebendichtung
- 10
- lösbare Schnappverbindung
- 11
- erste Hülse
- 12
- zweite Hülse
- 13
- erste Schweißnaht
- 14
- zweite Schweißnaht
- 15
- Welle
- 16, 17
- radial äußerste Punkte des Balgelements
- 18
- radial innerster Punkt einer Balgfalte
- 20
- zylindrischer Hauptkörper
- 21
- erster Ringflansch
- 22
- zweiter Ringflansch
- 30
- Gehäuse
- 50
- elastisches Balgelement
- 51
- Balgträger
- 52
- Gleitringträger
- 53
- erste Nut
- 54
- Gewindebohrung
- 55
- zweite Nut
- 60
- zweite Antihaft-Beschichtung / zweite DLC-Beschichtung
- 70
- Atmosphärenseite
- D1
- erste Dicke
- D2
- zweite Dicke
- D3
- dritte Dicke
- B
- Breite
- T
- Tiefe
- X-X
- Axialrichtung
-
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 102014207188 B4 [0004]
