DE1093149B - Dichtungsvorrichtung fuer die seitliche Zuleitung eines unter Druck stehenden Mediums in das Innere eines umlaufenden Hohlkoerpers - Google Patents

Description

Die Einleitung unter Druck stehender Medien in einen in Umlauf befindlichen Hohlkörper von dessen Seite her ist ein Problem, welches insbesondere bei der hydraulischen Steuerung der Schaufelemstellung von Schiffsschrauben mit verstellbaren Schaufeln auftritt. Hierbei soll von einer außerhalb der Welle befindlichen Druckmittelquelle unter Druck stehende Flüssigkeit, insbesondere öl, auf hydraulisch zu bewegende Gewindespindeln für die Verstellung der Schraubenschaufeln zur Wirkung gebracht werden, wobei diese Spindeln sich im Inneren der gelagerten Welle befinden. Zusätzlich zu der Rotation dieser Welle treten weitere Bewegungen, derselben auf, nämlich leichte Bewegungen in Querrichtung, Biegebewegungen und Schwingungsbewegungen einer häufig hohen Frequenz. Es ist daher erforderlich, daß die Vorrichtung für die Zuleitung von Druckflüssigkeit wesentliche mechanische Spiele der feststehenden gegenüber den umlaufenden Teilen berücksichtigt. Diese Spiele werden bisher durch nachgiebige Verbindungen und durch Federn ausgeglichen, welche jedoch den Nachteil nicht ausschalten: können, daß nach einer gewissen Zeit die Abdichtung unbefriedigend wird, zumal es sich in den meisten Fällen um hohe Drücke und große Umlaufgeschwindigkeiten handelt und zusätzlich noch Erwärmung, Abnutzung und Verschleiß zu berücksichtigen sind. Außerdem sind Vorrichtungen der genannten, Art bekannt, welche mit Gleitringdichtungen arbeiten,, jedoch ebenfalls keine befriedigende Lösung des vorliegenden Problems bringen; denn entweder sind die verwendeten Ringe, welche einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, ohne jede freie Beweglichkeit in den zugeordneten Aussparungen fest eingesetzt, so daß zugeordnete Außenringe sich nicht auf einen Teil des jeweils umlaufenden Körpers aufstützen, so daß der Aufbau dieser bekannten Vorrichtung besonders verwickelt ist, oder aber es müssen die betreffenden Ringe durch Federkraft gegen zugehörige Flächen eines unbeweglich gehaltenen Gehäuses angepreßt werden, welches sich auf der zugeordneten Welle abstützt.

Demgegenüber bezieht sich die Erfindung auf eine Dichtungsvorrichtung für die seitliche Zuleitung eines unter Druck stehenden Mediums in das Innere eines umlaufenden Hohlkörpers unter Verwendung von zwei gleitbar angeordneten Ringen für die Abdichtung des das unter Druck zugeführte Medium aufnehmenden Raumes, der von dem umlaufenden Hohlkörper einerseits und von einem drehfest gehaltenen Ringkörper andererseits gebildet wird, mittels welchem das unter Druck stehende Medium dem Hohlkörperinneren zugeleitet wird, so daß nach dem wesentlichen Erfindungsmerkmal der Ringkörper durch Vermittlung von Lager- oder Stützflächen von Umfangsver-Dichtungsvorrichtung

für die seitliche Zuleitung

eines unter Druck stehenden Mediums

in das Innere eines umlaufenden

Hohlkörpers

Anmelder:

Ateliers et Chantiers de Bretagne (Anciens Etablissements de la Brosse & Fouctie),

Nantes (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Bohir,

Dipl.-Ing. H. Bohr, München 5, Müllerstr. 31,

und Dr.-Ing. H. Fincke, Berlin-Lichterfelde,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 4. Januar 1957

Marcel Rouchet, Nantes (Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

Stärkungen des umlaufenden Hohlkörpers getragen wird und eine mittlere Ringleiste aufweist und daß die abdichtenden Gleitringe einen Querschnitt in Form eines L aufweisen, so daß diese Ringe sich einerseits gegen die mittlere Ringleiste und andererseits gegen Innenflächen der die Lager- oder Stützflächen aufweisenden Umfangsverstärkungen des umlaufenden Hohlkörpers, abstützen:.

Weitere Erfindungsmerkmale kennzeichnen sich dadurch, daß der Ringkörper an seinem Umfang eine axiale Rinne oder Nut aufweist, mit welcher es sich auf einem feststehenden Zapfen od. dgl. gleitbar führt, wobei sowohl der Ringkörper wie auch die abdichtenden Gleitringe zweiteilig ausgebildet sein können.

Zum erleichterten Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel derselben an Hand schematischer Zeichnungen beschrieben, so daß bei diesem Beispiel einer Hohlwelle Druckflüssigkeit zugeleitet wird.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch das Beispiel der erfindungsgemäßen Dichtungsvorrichtung gemäß einer Ebene I-I der Fig. 2, welche im wesentlichen diametral verläuft, so daß bestimmte Teile der Vorrichtung in diese Ebene I-I hineingeklappt sind;

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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt gemäß Linie II-II der Fig. 1.

Mit 1 ist eine umlaufende Hohlwelle bezeichnet, in deren Hohlraum 2 hinein unter Druck befindliche Flüssigkeit, beispielsweise öl, eingeleitet werden soll. In der Zone, in welcher die erfindungsgemäße Dichtungsvorrichtung angeordnet ist, bildet diese Hohlwelle 1 eine am Umfang vorstehende Verstärkung, in welcher eine breite und tiefe Rinne oder Ringnut 3 ausgearbeitet ist, die mit dem Hohlraum 2 im Inneren der Welle 1 durch eine Leitung 4 hindurch in Verbindung steht. Die Seitenflächen 5 der Ringnut 3 sind derart bearbeitet, daß sie im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Hohlwelle 1 verlaufen. Diejenigen Teile der vorgenannten Umfangsverstärkung der Hohlwelle 1, welche beiderseits der Ringnut 3 verbleiben, sind am Umfang abgedreht, so daß sie beiderseits der Ringnut 3 zylindrische Lagerflächen 6 bilden.

Die Ringnut 3 wird durch einen starken, aus zwei Teilen bestehenden Ring 7 abgedeckt, an welchem flanschartige Ansätze 8 diametral einander gegenüberliegend nach außen abstehen, um vermittels geeigneter, nicht dargestellter Bolzen die beiden Ringteile 7 miteinander fest verbinden zu können. Die Innenseite des zweiteiligen Ringes 7 weist zwei zylindrische Lager- oder Stützflächen auf, deren Durchmesser dem Außendurchmesser der Lagerflächen 6 angepaßt ist, so daß sich die Ringteile 7 über geeignete Lagermetalleingüsse 9 auf den Flächen 6 abstützen können. Die Innenfläche der beiden Ringteile 7 ist mit einer vorstehenden Ringleiste 10 versehen, welche in die Ringkammer der Ringnut 3 hinein vorsteht. Der Durchbruch oder die Bohrung 11 dieser Ringleiste 10 und damit der Ringteile 7 hat einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser der Grund- oder Bodenfläche der Ringnut 3. Die beiden Seitenflächen der Ringleiste 10 weisen einen bestimmten Abstand von den jeweils gegenüberliegenden bearbeiteten Seitenflächen 5 der Ringnut 3 auf. Eine Leitung 12 durchquert einen der Ringteile 7 derart, daß sie mittig an der Ringleiste 10 austritt. Das Außenende dieser Leitung 12 wird an einen vorzugsweise biegsamen Schlauch 13 angeschlossen, mit welchem die Druckflüssigkeit zugeleitet werden soll.

Am Außenumfang ist einer der Ringteile 7 mit einer Quernut 14 versehen, die sich parallel zur Längsachse des Hohlkörpers 1 erstreckt und dazu dient, mit Spiel einen festen Zapfen 15 od. dgl. aufzunehmen, so daß die Ringteile 7 während des Umlaufs der Welle 1 im wesentlichen drehfest gehalten bleiben, jedoch geringe Bewegungen in radialer oder Querrichtung, Schwingbewegungen sowie Bewegungen großer Amplitude in Wellenlängsrichtung zugelassen sind.

Innerhalb der durch die Ringteile 7 abgedeckten Ringnut 3 sind zwei Paare von Halbringen 16 eingesetzt, deren Breite geringer ist als die Hälfte der Breite der Ringnut 3 und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Durchbruch oder die Bohrung 11, jedoch größer ist als der Durchmesser des Bodens der Ringnut 3. Die genannten Halbringe 16 sind symmetrisch zur Mittelachse der Dichtungsvorrichtung angeordnet. Der Umfang der Halbringpaare 16 ist schulterartig ausgearbeitet, so daß ein Schulterteil 17 mit größerem Durchmesser eine Breite aufweist, die geringer ist als der Raum zwischen der Ringleiste 10 und den Seitenflächen 5 der Ringnut 3, so daß dieser Schulterteil in den genannten Zwischenraum mit Spiel eintreten kann und. die bearbeitete Außenfläche 18 dieser Halbringe sich gegen die gegenüberliegende Seitenfläche 5 der Ringnut 3 anlegt, während ein anderer Schulterteil 19 auf einen Außendurchmesser abgedreht ist, welcher dem Maß der genannten Bohrung 11 der Ringleiste 10 entspricht, so daß sich diese Schulter gegen die Fläche dieser Bohrung 11 anlegt. Die Ringleiste 10 weist auf beiden Seitenflächen je einen vorstehenden Ansatz 20 geeigneter Form auf, welcher mit Spiel in eine entsprechende Ausnehmung 21 jedes Halbringpaares 16 eintritt und auf diese Weise diese Halbringpaare gegen Drehung festhält.

Wenn nun ein unter Druck befindliches Medium durch die Leitung 12 in die durch die Ringteile 7 und die Ringnut 3 gebildete Kammer eintritt, dann wirkt sich der Druck dieses Mediums einesteils auf die Axialfläche und anderenteils auf die Radialfläche der Halbringpaare 16 so aus, daß die erstgenannten Flächen in radialer Richtung verstellt werden und hierdurch ein Entfernen der Halbringe 16 voneinander in radialer Richtung bewirkt wird, so daß sich diese Halbringe 16 gegen die Fläche der Bohrung 11 anlegen, während die zweitgenannten Flächen der Halbringe 16 derart beaufschlagt werden, daß sie eine Verschiebung der Halbringe 16 in axialer Richtung bewirken, wodurch sich die Halbringe 16 in axialer Richtung voneinander entfernen und mit ihren Außenflächen gegen die zugeordneten Seitenflächen 5 der Ringnut 3 anlegen:. Durch die Anlage der Halbringe 16 gegen die Ringleiste 10 in radialer Richtung wird eine Abdichtung dieser Ringleiste gegenüber den Halbringen bewirkt. Die Anlage der Halbringe 16 gegen die Seitenflächen 5 der Ringnut 3 bewirkt eine Abdichtung zwischen diesen Halbringen bzw. den Ringteilen 7 und der Hohlwelle 1.

Offenbar haben die geringen Bewegungen, welche die Hohlwelle 1 in der Zone der D ichtungs vor richtung ausführt, keinen Einfluß irgendwelcher Art auf die Abdichtwirkung dieser Vorrichtung. Die Ringteile 7, welche sich auf der Hohlwelle 1 abstützen!, folgen genau allen Bewegungen dieser Welle in Querrichtung, ferner Biegebewegungen und Schwingbewegungen dieser Welle. Demzufolge kann auch keine andere Relativbewegung zwischen den Flächen der Hohlwelle 1 und denjenigen der Ringteile 7 auftreten, mit welchen die Halbringpaare 16 in Berührung treten, als ausschließlich eine Umlaufbewegung. Die Halbringpaare ihrerseits folgen den gemeinsamen Verstellungen der Hohlwelle 1 und der Ringteile 7, so daß lediglich ihre Seitenflächen mit den zugeordneten Seitenflächen der Hohlwelle 1 in Reibungsberührung stehen, während sie im übrigen gegenüber den Ringteilen 7 drehfest gehalten bleiben.

Daher kann die Einstellung dieser Ringpaare in der Bohrung 11 der Ringteile 7 auch keinesfalls durch Abnutzung oder Verschleiß geändert werden. Es ist weiterhin möglich, diese Halbringpaare 16 so genau zu arbeiten, daß jedes Spiel in der Verbindungsebene ausgeschaltet ist. Mögliche elastische Verformungen der Halbringpaare 16 infolge hoher Drücke haben keinen Einfluß auf die Abdichtwirkung, da die Abdichtung zwischen den feststehenden und den umlaufenden Teilen durch Flächen bewirkt wird, die zur Längsachse senkrecht verlaufen, so daß radiale Veränderungen unwirksam bleiben.

Ersichtlich sind die Anpreßdrücke der Flächen der Schulterteile 19 sowie der Seitenflächen 18 der Schulterteile 17 für die Halbringpaare 16 in jedem Fall proportional zu dem Verhältnis derjenigen Fläche, auf welche sich der Druck des eingeleiteten Mediums auswirkt, zu der Berührungsfläche. Bezüglich des Radialdruckes oder -Schubes ist dieses Ver-

hältnis, welches gleich demjenigen der Breite der Schulterfläche: 19 zur Breite des entsprechenden Halbringes 16 ist, größer als 1, so daß der radiale Anpreßdruck der Halbringpaare 16 gegen die Ringteile 7 größer ist als der Druck des Mediums. Da die Halbringpaare 16 und die Ringteile 7 keine Relativbewegung gegeneinander ausführen, weil ja beide im wesentlichen festgehalten bleiben,, kann man. dem genannten Verhältnis und demzufolge auch dem vorgenannten radialen Anpreß druck einen beliebig hohen Wert geben. Dagegen ist für den axialen Anpreß druck der Halbringpaare 16 das Flächenverhältnis, welches von dem Unterschied der äußeren Drehradien der Halbringpaare 16 mit einem Wert abhängt, der praktisch durch den, Wert der geringsten radialen Stärke gegeben ist, kleiner als 1. Die Größe des Unterschiedes der äußeren Radien kann beliebig groß gewählt werden;, so daß das Flächenverhältnis für den Anpreßdruck zwischen den feststehenden Halbringpaaren 16 und den Seitenflächen 5 der Ringnut 3 bzw. der umlaufenden Welle 1 einen Wert ergibt, welcher für einen gegebenen Druck des Mediums eine annehmbare Reibungsgröße entstehen läßt.

Die vorbeschriebene Dichtungsvorrichtung kann ganz allgemein zur Verwendung kommen, gleich weleher Art der umlaufende Hohlkörper ist oder welches besondere Druckmedium gewählt wird. Auch ist die Erfindung keinesfalls auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, da innerhalb des Rahmens der Erfindung konstruktive Abweichungen ohne weiteres möglich sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. D ichtungs vorrichtung für die seitliche Zuleitung eines unter Druck stehenden Mediums in das Innere eines umlaufenden Hohlkörpers unter Verwendung von zwei gleitbar angeordneten Ringen für die Abdichtung des das unter Druck zugeführte Medium aufnehmenden Raumes, der von dem umlaufenden Hohlkörper einerseits und von einem drehfest gehaltenen Ringkörper andererseits gebildet wird, mittels welchem das unter Druck stehende Medium dem Hohlkörperinneren zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (7) durch Vermittlung von Lager- oder Stützflächen (6) von Umfangsverstärkungen des umlaufenden Hohlkörpers (1) getragen wird und eine mittlere Ringleiste (10) aufweist und daß die abdichtenden: Gleitringe (16) einen Querschnitt in Form eines L aufweisen, so daß diese Ringe (16) sich einerseits gegen, die mittlere Ringleiste (10) und andererseits gegen Innenflächen (5) der die Lager- oder Stützflächen (6) aufweisenden Umfangsverstärkungen des umlaufenden Hohlkörpers (1) abstützen.

2. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (7) an seinem Umfang eine axiale Rinne oder Nut (14) aufweist, mit welcher er sich auf einem feststehen^ den Zapfen (15) od. dgl. gleitbar führt.

3. Dichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Ringkörper (7) wie auch die abdichtenden Gleitringe (16) zweiteilig ausgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 675 990;
britische Patentschrift Nr. 733 325;
USA.-Patentschrift Nr. 2 772 897;
österreichische Patentschrift Nr. 159429.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 648/224 11.60