DE102020101285A1

DE102020101285A1 - Wellendichtung

Info

Publication number: DE102020101285A1
Application number: DE102020101285.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2040-01-22
Also published as: DE102020101285B4

Abstract

Es wird eine Wellendichtung einer Welle (6) mit ortsfestem Gehäuse (1) mit axial verspannbaren Gehäuseteilen, verspannbaren Klemmelementen (5) und mitbewegten Dichtkörpern (4) mit axialen Dichtflächen (8) gegenüber Dichtflächen (9) des Gehäuses (1) zur Verfügung gestellt, die ihre Aufgabe über einen erheblich längeren Zeitraum schadensfrei erfüllt und dauerhaft eine ausreichend hohe Abdichtung gegen flüssige bis hochpastöse Materialien gewährleistet, was dadurch erzielt wird, dass sie aus zwei beanstandeten Klemmelementen (5) und zwei Dichtkörpern (4) besteht, zwischen denen ein Verspannelement (3) angeordnet ist, und um die Dichtkörper (5) herum das Gehäuse (1) aus einem topfartigen Gehäuseteil (7) und einem Gehäusedeckel (2) angeordnet ist und der Topfboden (10) des topfartigen Gehäuseteils (7) und die Deckelinnenseite axiale Dichtflächen (9;10) aufweisen, die mit den axial nach außen gerichteten Dichtflächen der Dichtkörper (4) korrespondieren und das Vorspannelement (3) zwischen den Dichtkörpern (4) von dem Gehäusedeckel (2) und dem topfartigen Gehäuseteil (7) verspannbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellendichtung einer drehenden Welle mit einem um die Welle herum angeordneten ortsfesten Gehäuse mit axial gegeneinander verspannbaren Gehäuseteilen und einem dazwischen auf der Welle drehfest verspannbaren elastischen Klemmelement und einem mitbewegten Dichtkörper mit einer radialen Dichtfläche gegenüber einer axialen Dichtfläche des Gehäuses.
Es ist eine solche Wellendichtung bekannt, US 7 178 806 B1 , die nur ein einzelnes Klemmelement aufweist, sodass die Gefahr besteht, dass bei auftretendem Verschleiß des mitbewegten Dichtkörpers oder der axialen Dichtflächen des Gehäuses die Verspannung des Klemmelementes so stark nachlässt, dass dieses undicht werden kann oder dass die Dichtwirkung der Dichtflächen aufgehoben wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wellendichtung zur Verfügung zu stellen, die ihre Aufgabe über einen erheblich längeren Zeitraum schadensfrei erfüllt und dauerhaft eine ausreichend hohe Abdichtung gegen flüssige bis hochpastöse Materialien gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des ersten Patentanspruches erfindungsgemäß aus den technischen Merkmalen dessen kennzeichnenden Teils daraus, dass die Wellendichtung aus zwei geringfügig voneinander beabstandeten Klemmelementen und zwei darum herum angeordneten Dichtkörpern besteht, zwischen denen mindestens ein Vorspannelement angeordnet ist und um die Dichtkörper herum das Gehäuse angeordnet ist, welches aus einem topfartigen Gehäuseteil und einem Gehäusedeckel ausgebildet ist, die jeweils eine zentrische Durchgangsöffnung für die abzudichtende Welle aufweisen und der Topfboden des topfartigen Gehäuseteils und die Deckelinnenseite Dichtflächen aufweisen, die mit den axial nach außen gerichteten Dichtflächen der Dichtkörper korrespondieren und das mindestens über die Dichtkörper ein Vorspannelement von Deckel und topfartigem Gehäuseteil verspannbar ausgebildet ist.
Dadurch, dass das elastische Vorspannelement zwischen dem Gehäusedeckel und dem topfartigen Gehäuseteil vorspannbar ausgebildet ist, kann dieses bei auftretendem Verschleiß der Dichtflächen des Dichtkörpers und/ oder des Gehäuses einen Kraftverlust weitestgehend ausgleichen, sodass gewährleistet bleibt, dass die Dichtflächen weiterhin in ausreichend starkem Maße gegeneinander gedrückt bleiben. Diese erfinderische Wellendichtung erlaubt es somit die Wartungsintervalle dafür wesentlich zu reduzieren und sie erzeugt über die doppelte Dichtfläche auch eine erhöhte Funktionssicherheit der Wellendichtung. Des Weiteren ist sie von wirtschaftlichem Vorteil, da die Art der Abdichtung gegenüber der Welle keine besondere Anforderung an deren Oberflächenbeschaffenheit stellt. Auch können durch das Fehlen von Relativbewegungen zwischen den Dichtelementen und der Welle dadurch entstehende Beschädigungen vollständig ausgeschlossen werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Dichtkörper aus einteiligen oder quergeteilten Kunststoffblöcken, insbesondere aus einem hochgleitfähigen PTFE--(Polytetrafluorethylen)-Compound. Es sind jedoch auch Dichtkörper denkbar, bei denen etwa nur die Dichtflächen mit entsprechenden Gleitbelägen aus PTFE-Compound gefertigt und ggf. sogar austauschbar auf den Dichtkörpern und/ oder Gleitbeläge auf den Dichtflächen der Gehäuseteile angeordnet sind.
Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist auch, dass bei der Wellendichtung Materialien eingesetzt sind, die ihren Einsatz im lebensmittelberührenden Bereich gestatten, sodass auch andere Kunststoffe, wie POM, PC, PE, PS, PET, PA, PVC, ABS für die Verwendung als Dichtkörper in Frage kommen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Dichtkörper jeweils scheibenförmig mit einer beidseitig radial umlaufenden Ausnehmung ausgebildet, sodass dadurch eine äußere Ringfläche und eine innere Ringfläche als Gleitflächen erzeugt sind, wobei beide Dichtkörper identisch symmetrisch ausgebildet sind und so die Reihenfolge ihrer Montage auf einer abzudichtenden Welle in einem Gehäuse und ihre Ausrichtung vollkommen wahlfrei erfolgen kann. Die Dichtkörper sind hierzu rotationssymmetrisch und achsensymmetrisch ausgebildet und besitzen identische Vor- und Rückseiten. Eine Fehlmontage der erfindungsgemäßen Wellendichtung, etwa durch falsche Reihenfolge der Dichtkörper oder deren falsche Ausrichtung auf der Welle ist damit vollständig ausgeschlossen
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass die Ausnehmung zwischen den äußeren und inneren Ringflächen dazu genutzt wird, das Vorspannelement oder auch mehrere Vorspannelemente in der Ausnehmung aufzunehmen und in alle radiale Richtungen formschlüssig darin zu halten. Ein einteiliges Vorspannelement kann dabei axial geteilt ausgebildet sein und mindestens einen radialen Spalt als Durchlass aufweisen, es können jedoch auch mehrere Vorspannelemente über die ringförmige Ausnehmung verteilt angeordnet sein, wobei eine solche Ausführung den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass das freie Raumvolumen zwischen den Dichtkörpern mit einem Überdruck beaufschlagbar ist, sodass dadurch zusätzlich eine pneumatische Vorspannkraft auf die gegenseitigen Dichtflächen ausgeübt werden kann, selbst wenn die mechanische Vorspannung des Vorspannelementes aufgrund im Betrieb stattgefundenen Verschleißes vollständig abgebaut worden sein sollte. Hierzu ist im Gehäuse der Wellendichtung vorteilhaft eine Bohrung angeordnet, durch die hindurch dieser Überdruck zwischen die Dichtkörper eingebracht werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Gehäusedeckel als Anschraubflansch an eine Maschinenwandung ausgeführt und mit einem O-Ring oder einer Flachdichtung dagegen abgedichtet.
Bevorzugterweise ist jeder Dichtkörper mittig geteilt ausgebildet, sodass er mittels einfacher mechanischer Verbindungselemente um die Welle und das Klemmelement herum auf der Welle verspannt werden kann, wodurch sich die Montage und die Wartungsmöglichkeiten der erfinderischen Wellendichtung weiter wesentlich vereinfachen.
Da die Klemmelemente fest auf der Oberfläche der Welle aufliegen, besteht ein weiterer wesentlicher Vorteil der Wellendichtung darin, dass keine speziellen Anforderungen an die Oberflächenbeschaffenheit der abzudichtenden Welle gestellt werden muss. Ebenfalls kann durch die fehelenden Relativbewegungen zwischen Dichtelementen und Welle keine Beschädigung der Welle stattfinden.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Teilansicht einer geschnittenen Wellendichtung und
2 eine geschnittene Vorderansicht der Wellendichtung gemäß 1 entlang einer Linie 2-2.

Die Wellendichtung für eine Welle 6 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem scheibenförmigen Gehäusedeckel 2 und einem topfartigen Gehäuseteil 7, wobei der Gehäusedeckel 2 als Anschraubflansch an eine Maschinenwandung ausgebildet ist und mit einem zeichnerisch nicht dargestellten O-Ring oder einer Flachdichtung dagegen abgedichtet ist. Der topfartige Gehäuseteil 7 weist Durchgangsbohrungen 17 auf, über die er mit dem Gehäusedeckel 2 verspannbar ausgebildet ist.
Das Gehäuse 1 weist im topfartigen Gehäuseteil 7 und im Gehäusedeckel 2 zentrische Durchgangsöffnungen 11;12 für eine Welle 6 auf.
Der Topfboden 10 des topfartigen Gehäuseteils 7 und die Innenfläche 9 des Gehäusedeckels 2 sind als Dichtflächen ausgebildet, ebenso wie die beiden Dichtkörper 4 jeweils beidseitig äußere Ringflächen 8 und innere Ringflächen 14 aufweisen, die als Gleitflächen ausgebildet sind und an den Dichtflächen des Gehäuses 1 anliegen.
Zwischen den Ringflächen 8;14 der Dichtkörper 4 sind umlaufende Ausnehmungen 13 angeordnet, wobei zwischen den benachbarten Dichtkörpern 4 dort mindestens ein elastisches Vorspannelement 3 angeordnet ist, welches beim Zusammenbau der Gehäuseteile 2;7 mechanisch mit einer elastischen Vorspannkraft beaufschlagt wird, sodass die Dichtkörper 4 permanent vorgespannt an die Innenseiten des Gehäuses 1 angedrückt gehalten werden.
Die Dichtkörper 4 sind, wie dies in 2 angedeutet ist, mittig geteilt und um die Welle 6 und um die Klemmelemente 5 herum angeordnet, wobei die Dichtkörper 4 mittels zeichnerisch nicht dargestellter Verbindungselemente um die Klemmelemente 5 herum verspannt sind, sodass die Klemmelemente 5 über den Umfang der Welle 6 relativbewegungsfrei sowie gas- und flüssigkeitsdicht abdichtend daran angedrückt gehalten werden.
Im topfartigen Gehäuseteil 7 ist eine Bohrung 16 vorgesehen, über die zwischen die Dichtkörper 4 Überdruck geleitet werden kann, sodass zusätzlich zu den elastischen Kräften aus dem Vorspannelement 3 pneumatische Druckkräfte zur Unterstützung in das Gehäuse 1 eingespeist werden können.
Das Vorspannelement 3 ist hier zweiteilig mit dazwischen erzeugten Spalten 15 ausgebildet und deckt ca. 340° des gesamten Umfanges der Ausnehmungen 13 in den Dichtkörpern 4 ab, sodass Luft zwischen die Dichtkörper 4 gelangen kann und diese, wenn Luft unter Druck durch die Bohrung 16 im Gehäuse 1 eingegeben wird, dieser die Vorspannelemente 3 zusätzlich in axialer Richtung vorspannt.
Das Klemmelement 5 kann endlos hergestellt und insbesondere bei größeren Durchmessern der Welle von mehr als 80mm mit Hilfe eines spanlosgeführten Schnittes einmal geteilt sein, um eine einfache Montage der Wellendichtung zu gewährleisten.
Der Dichtkörper 4 besteht hier aus einem geteilten Kunststoffblock, der aus einem PTFE-Compound gefertigt ist, sodass diese erfindungsgemäße Wellendichtung im Lebensmittelbereich für flüssige bis hochpastöse Materialien einsetzbar ist.
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

US 7178806 B1 [0002]

Claims

Wellendichtung einer drehenden Welle (6) mit einem darum herum angeordneten ortsfesten Gehäuse (1) mit axial gegeneinander verspannbaren Gehäuseteilen und einem dazwischen auf der Welle (6) verdrehfest verspannbaren elastischen Klemmelement (5) und einem mitbewegten Dichtkörper (4) mit einer axialen Dichtfläche (8) gegenüber einer axialen Dichtfläche (9) des Gehäuses (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Wellendichtung aus zwei geringfügig voneinander beanstandeten Klemmelementen (5) und zwei darum herum angeordneten Dichtkörpern (4) besteht, zwischen denen mindestens ein Verspannelement (3) angeordnet ist, und dass um die Dichtkörper (5) herum das Gehäuse (1) angeordnet ist, welches aus einem topfartigen Gehäuseteil (7) und einem Gehäusedeckel (2) ausgebildet ist, die jeweils eine zentrische Durchgangsöffnung (11;12) für die abzudichtende Welle (6) aufweisen und dass der Topfboden (10) des topfartigen Gehäuseteils (7) und die Deckelinnenseite axiale Dichtflächen (9;10) aufweisen, die mit den axial nach außen gerichteten Dichtflächen der Dichtkörper (4) korrespondieren und dass das mindestens eine Vorspannelement (3) zwischen den Dichtkörpern (4) von dem Gehäusedeckel (2) und dem topfartigen Gehäuseteil (7) verspannbar ausgebildet ist.
Wellendichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) einteilig oder quergeteilt aus Kunststoff gefertigt ist oder dass dessen Dichtflächen und/ oder die des Gehäuses (1) mit Gleitbelägen versehen sind.
Wellendichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff oder die Gleitbeläge aus einem PTFE-(Polytetrafluorethylen)-Compound bestehen.
Wellendichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkörper (4) identisch und scheibenförmig mit einer beidseitig radial umlaufenden Ausnehmung (13) ausgebildet sind und jeweils eine äußere Ringfläche (8) und eine innere Ringfläche (14) als Gleitflächen aufweist.
Wellendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Dichtkörper (4) rotationssymmetrisch und achsensymmetrisch ausgebildet ist und identische Vor- und Rückseiten aufweist.
Wellendichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (3) in den sich gegenüberliegenden Ausnehmungen (12) zweier Dichtkörper (4) angeordnet und in Radialrichtung formschlüssig darin gehalten ist.
Wellendichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (3) axial geteilt ausgebildet und mindestens einen radialen Spalt (15) aufweist.
Wellendichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (1) eine Bohrung (16) angeordnet ist, durch die hindurch das freie Raumvolumen zwischen den Dichtkörpern (4) mit Überdruck beaufschlagbar ist.
Wellendichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (2) als Anschraubflansch an einer Maschinenwandung ausgebildet ist und mit einem O-Ring oder einer Flachdichtung dagegen abgedichtet ist.
Wellendichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (4) mittig geteilt ist und mittels mechanischer Verbindungselemente um eine Welle (6) und um ein Klemmelement (5) herum, dieses verspannen könnend, ausgebildet ist.