DE10361868A1

DE10361868A1 - Axialwellendichtung

Info

Publication number: DE10361868A1
Application number: DE2003161868
Authority: DE
Inventors: Markus Schwerdtfeger
Original assignee: Kaco GmbH and Co KG
Current assignee: Kaco GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-29
Filing date: 2003-12-29
Publication date: 2005-07-21

Abstract

Axialwellendichtung mit wenigstens einem Stützteil, durch das ein drehendes Maschinenteil, vorzugsweise eine Welle, ragt, und mit einem Dichtelement, das einen Befestigungsabschnitt und einen dynamischen Dichtabschnitt aufweist, der an einer Gegenlauffläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (11) über einen Balgabschnitt (17) mit dem dynamischen Dichtabschnitt (16) verbunden ist, und daß die Gegenlauffläche (18) drehfest mit dem drehenden Maschinenteil (4) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialwellendichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Axialwellendichtringe bekannt, bei denen das Dichtelement mit seinem radial inneren Bereich drehfest auf einer Welle sitzt. Mit seinem radial äußeren Bereich liegt das Dichtelement an einem radialen Teil eines von der Welle durchsetzten Gehäuses an. Das Dichtelement ist so elastisch, daß der radial äußere Bereich des Dichtelementes unter Vorspannung am Gehäuseteil anliegt. Solche Axialwellendichtringe haben den Nachteil, daß sie nur bei relativ geringen Umfangsgeschwindigkeiten eingesetzt werden können. Der Einsatz bei höheren Drehzahlen führt schon nach relativ kurzer Zeit infolge einer Mangelschmierung zu einer unzulässig hohen Leckage an der Abdichtstelle sowie zu einem übermäßigen Verschleiß des Dichtelementes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axialwellendichtung dieser Art so auszubilden, daß sie bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des drehenden Maschinenteiles eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Axialwellendichtung der gattungsbildenden Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung wird auf konstruktiv einfache Weise eine axiale Bewegung des dynamischen Dichtteiles erreicht, wodurch das Dichtteil in Abhängigkeit von seiner Einbaulage mit einer jeweils definierten Anpreßkraft an der Gegenlauffläche zur Anlage gebracht werden kann. Mit dem Balgteil kann der Anpreßdruck des dynamischen Dichtteiles an der Gegenlauffläche so eingestellt werden, daß eine übermäßige Pressung zwischen dem Dichtteil und der Gegenlauffläche und damit eine übermäßige Erwärmung, die zu einem frühzeitigen Verschleiß führt, sicher vermieden werden. Die erfindungsgemäße Dichtung hat dadurch eine hohe Lebensdauer und kann vorteilhaft bei hohen Umfangsgeschwindigkeiten des abzudichtenden Maschinenteiles eingesetzt werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigt:
1 im Axialschnitt eine erfindungsgemäße Axialwellendichtung,
2 die Dichtung nach 1 in Stirnansicht ohne Gegenlauffläche.
Die in den Zeichnungen dargestellte Axialwellendichtung 1 ist zur Abdichtung von bewegten Maschinenteilen geeignet, die mit sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten arbeiten.
Die Dichtung 1 hat ein ringscheibenförmiges Gehäuseteil 2, das aus metallischem Werkstoff, einem harten Kunststoff oder dgl. bestehen kann und eine zentrale Durchführöffnung 6 für eine Welle 4 aufweist.
Die Dichtung 1 weist ferner eine Gegenlauffläche 3 auf, die mit einem hülsenförmigen Ringteil 14 dichtend auf der Welle 4 befestigt ist. Zwischen dem Gehäuseteil 2 und der Gegenlauffläche 3 ist ein Dichtring 5 zur Abdichtung der Welle 4 gegenüber der Mediumsseite 8 vorgesehen. Der Dichtring 5 sitzt drehfest auf dem Gehäuseteil 2.
Auf der der Mediumsseite 8 zugewandten Stirnseite 7 ist das Gehäuseteil 2 mit einer Vertiefung 9 versehen, die sich vom äußeren Rand 15 des Gehäuseteiles 2 bis nahe an die zentrale Öffnung 6 erstreckt. Die Tiefe der Vertiefung 9 entspricht der Dicke eines radial inneren Ringabschnittes 11 des Dichtteils 5. Der Ringabschnitt 11 ist an der Stirnseite 7 des Gehäuseteiles 2 verklebt, verschweißt oder auf andere Weise befestigt.
Mit dem die Durchtrittsöffnung 6 begrenzenden Rand 11' liegt der Ringabschnitt an einer die Vertiefung 9 radial nach innen begrenzenden ringförmigen Schulterfläche 10 an. Sie sorgt für eine einfache radiale Zentrierung des Dichtteiles 5 gegenüber dem Gehäuseteil 2.
Die Gegenlauffläche 3 weist einen ringscheibenförmigen, radial verlaufenden Zwischenabschnitt 12 auf, der radial innen in den auf der Welle 4 sitzenden und vom Gehäuse 2 abgewandten Ringabschnitt 14 übergeht. Am radial äußeren Rand schließt der Zwischenabschnitt 12 an einen Ringabschnitt 13 an, der sich bis nahe an das Gehäuseteil 2 erstreckt. Die beiden zylindrischen Ringabschnitte 13, 14 liegen koaxial zur Welle 4. Der Ringabschnitt 13 umgibt das Dichtteil 5 mit geringem Abstand. Die Gegenlauffläche 3 ist infolge der beschriebenen Ausbildung etwa napfförmig gestaltet. Das Dichtteil 5 in der Gegenlauffläche 3 geschützt untergebracht.
Die Gegenlauffläche 3 kann aber auch in anderen vorteilhaften Formen gestaltet werden.
An der Gegenlauffläche 3 stützt sich das Dichtteil 5 mit einem radial äußeren Ringabschnitt 16 ab. Er liegt in einer Radialebene und bildet einen dynamischen Dichtteil. Er wirkt mit der Innenseite 12a des Zwischenabschnitts 12 der Gegenlauffläche 3 zusammen, die zusammen mit der Welle 4 rotiert. Die Gegenlauffläche 3 besteht zumindest im Bereich des Zwischenabschnittes 12 vorzugsweise aus Kunststoff, Keramik oder einem metallischen Werkstoff oder einer Kombination daraus.
Die Ringabschnitte 11, 12 des Dichtteils 5 sind über einen auf einem Kegelmantel liegenden Zwischenabschnitt 17 miteinander verbunden, der einen Membran- oder Balgbereich bildet. Er gewährleistet eine axiale Beweglichkeit des Ringabschnittes 16, wodurch das Dichtteil 5 in Abhängigkeit von der Einbaulage mit einer definierten Anpreßkraft an der Fläche 18 der Gegenlauffläche 3 zur Anlage gebracht werden kann. Falls erforderlich, kann die Anpreßkraft auch noch durch eine Axialfeder, wie eine Wellringfeder, eine Schrauben- oder Tellerfeder oder dergleichen, erhöht werden. Das Dichtteil 5 hat nur geringe Dicke und besteht aus Kunststoff, Keramik, Metall, elastomerem Material oder aus einer Kombination daraus. Der Befestigungsabschnitt 11, der Zwischenabschnitt 17 und der dynamische Dichtabschnitt 16 haben im Ausführungsbeilspiel etwa gleiche radiale Erstreckung. Das Dichtteil 5 ist vorteilhaft durch eine geformte Ringscheibe gebildet. Das Dichtteil kann aber auch durch formgebende oder spanabhebende Verfahren hergestellt werden.
Der Ringabschnitt 16 weist an seiner der Gegenlauffläche 3 zugewandten Seite eine Profilierung mit Einförderstrukturen 20 und einen radial äußeren, in Umfangsrichtung geschlossenen Umfangsabschnitt 19 auf (2). Die Einförderstrukturen 20 sind in bekannter Weise durch etwa trapezförmige Vertiefungen gebildet, die sich radial nach außen verjüngen und in Umfangsrichtung mit geringem Abstand hintereinander vorgesehen sind. Die Einförderabschnitte 20 können selbstverständlich auch jede andere geeignete Form haben, insbesondere auch durch erhabene Strukturen gebildet sein. Sie können auch auf der Gegenlauffläche 18 vorgesehen sein. Die Einförderstrukturen sind in Drehrichtung der Welle 4 gekrümmt und fördern bei rotierender Gegenlauffläche 18 einen definierten Volumenstrom des gasförmigen Mediums, zum Beispiel der Umgebungsluft, von der Luftseite 23 in Richtung der Mediumsseite 8 in den abzudichtenden Raum. Durch diesen Förderstrom hebt der Ringabschnitt 16 von der Gegenlauffläche 18 ab und verhindert dadurch ein Eindringen des abzudichtenden Mediums in einen Dichtspalt 22 zwischen dem Ringabschnitt 16 und der Gegenlauffläche 18.
Der in Umfangsrichtung geschlossene Abschnitt 19 dient u.a. zur statischen Abdichtung der Welle 4 und kann als Ringfläche, als Dichtkante oder als Dichtwulst o. ä. ausgebildet sein.
Durch die beschriebene Ausbildung des dynamischen Dichtbereiches 16, 18 wird erreicht, daß die Dichtung 1 auf einem Gasfilm aufschwimmt, so daß sie eine äußerst geringe Reibung aufweist und daher besonders bei sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Welle 4 problemlos eingesetzt werden kann.

Claims

Axialwellendichtung mit wenigstens einem Stützteil, durch das ein drehendes Maschinenteil, vorzugsweise eine Welle, ragt, und mit einem Dichtelement, das einen Befestigungsabschnitt und einen dynamischen Dichtabschnitt aufweist, der an einer Gegenlauffläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (11) über einen Balgabschnitt (17) mit dem dynamischen Dichtabschnitt (16) verbunden ist, und daß die Gegenlauffläche (18) drehfest mit dem drehenden Maschinenteil (4) verbunden ist.
Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balgabschnitt (17) eine Axialbewegung des dynamischen Dichtabschnitts (16) zuläßt.
Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Dichtabschnitt (16) in einer Radialebene liegt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauffläche (3) mit einem hülsenförmigen Ringteil (14) dichtend auf dem drehenden Maschinenteil (4) sitzt.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauffläche (3) einen radial zum drehenden Maschinenteil (4) verlaufenden Zwischenabschnitt (12) aufweist.
Axialwellendichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauffläche (18) das Dichtelement (5) übergreift.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsabschnitt (11) am Stützteil (2) form-, stoff- oder kraftschlüssig bzw. einer Kombination daraus angebunden ist.
Axialwellendichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dynamische Dichtabschnitt (16) auf der Gegenlauffläche (18) schwimmend aufliegt.
Dichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dynamischen Dichtabschnitt (16) und der Gegenlauffläche (18) ein gegen den abzudichtenden Raum (8) gerichteter Gasstrom vorgesehen ist.
Axialwellendichtung, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im dynamischen Dichtbereich (16, 18) eine Fördereinrichtung (20) zur Erzeugung des Gasstromes vorgesehen ist.
Dichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (20) durch eine Profilierung im dynamischen Dichtabschnitt (16) oder in der Gegenlauffläche (18) gebildet ist.
Dichtung nach Anspruch 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fördereinrichtung (20) in Umfangsrichtung mit Abstand hintereinander angeordnete Profilelemente aufweist.
Dichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilelemente in Drehrichtung der Gegenlauffläche (18) gekrümmt verlaufen.
Dichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (20) von einem geschlossenen Dichtbereich (19) umgeben ist.
Dichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (19) eine Ringfläche ist.
Dichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtbereich (19) durch eine Dichtkante oder durch einen Dichtwulst gebildet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement aus Kunststoff und/oder elastomeren Material und/oder Metall und/oder Keramik besteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauffläche (3) aus Kunststoff und/oder Keramik und/oder Metall besteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil (2) aus Kunststoff und/oder Metall besteht.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (5) mit einer Feder an die Gegenlauffläche (3) gedrückt wird.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenlauffläche (3) als Schleuderring gestaltet ist.
Dichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß am dynamischen Dichtelement (5) eine Drehmomentübertragung zum Stützteil (2) vorgesehen ist.