DE112013000924T5 - Labyrinthdichtung - Google Patents
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Abstract
Eine Labyrinthdichtung weist einen Stator und einen berührungslosen Rotor und ringförmige elastomere Dichtungen auf. Die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors definieren mindestens eine Grenzflächenpassage, die eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators und einem ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung des Rotors, der den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators überlappt, aufweist, wobei sich die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt. Die ringförmigen elastomeren Dichtungen sind im dynamischen Betrieb des Rotors mit dem Stator ortsfest und werden im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors berührt. Die Grenzfläche kann auch zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern haben, wobei die äußere Ausscheidungskammer teilweise durch einen radial nach innen gewandten Vorsprung des Rotors definiert ist. Der Stator kann einen Vorsprung haben, der eine Kontaktverhinderungsgrenzflächenposition schafft, die bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen innen angeordnet ist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Wellendichtungs- und Lagerschutz-Labyrinthdichtung für rotatorisch wellengetriebene Gerätschaft.
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Eine angemessene Instandhaltung rotatorisch angetriebener Gerätschaft ist aufgrund des extremen Auslastungsgrads der Gerätschaft, des Nachlassens der Betriebsfaktoren, der Konstruktion und des Mangels an rotatorisch angetriebener Ersatztgerätschaft in vielen Verarbeitungsanlagen schwierig zu bewerkstelligen. Dies gilt besonders für Prozesspumpen, Feststoffpumpen, Maschinenwerkzeugspindeln, Nasspartie-Papiermaschinenwalzen, Aluminiumwalzwerke und Dampfabschreckpumpen sowie andere Gerätschaft, die extremer Verunreinigung ausgesetzt ist, die die Schmierung der Lager der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft beeinträchtigen kann.
- Bisher wurden verschiedene Formen von Wellendichtungsvorrichtungen, einschließlich Gummilippendichtungen, Spaltlabyrinthdichtungen und Dichtungen mit magnetischer Anziehungskraft, verwendet, um zu versuchen, die Intaktheit der Lagerumgebung zu schützen. Lippendichtungen oder O-Ring-Wellendichtungen können schnell verschleißen und ausfallen und sind auch bekannt dafür, übermäßige Mengen an Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungsstoffen in den Schmiermittel(Öl oder Fett)-Sammelbehälter der Betriebsgerätschaft gelangen zu lassen, noch bevor die Grenzfläche zwischen dem Rotor und dem Stator durch den Ausfall am radialen Außenbereich der Dichtung den Schadstoffen oder Schmiermitteln ausgesetzt wird.
- Es wurden Dichtungen vom Labyrinthtyp, die in enger Beziehung stehende Stator- und Rotorringe aufweisen, die nicht miteinander in Kontakt kommen, sondern Labyrinthpassagen dazwischen definieren, konstruiert und verwendet und sind in
US-Patenten 4,706,968 ,4,989,883 ,5,069,461 und6,419,233 dargestellt, deren Offenbarungen hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung von Labyrinthdichtungen zum Schützen von Lagern vor Schmiermittelleckage und vor Eintritt von flüssigen und dampfförmigen Verunreinigungsstoffen bereit.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung einer Labyrinthdichtung mit einem Stator und einem Rotor und einer oder mehreren ringförmigen elastomeren Dichtungen, die zwischen sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors angeordnet sind.
- Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung mit einer radial äußersten ringförmigen Grenzfläche zwischen dem Stator und dem Rotor, die den Ursprungseintrittspunkt von flüssigen oder dampfförmigen Verunreinigungsstoffen in die Dichtung definiert. Der Eintritt in die und der Pfad entlang der Grenzfläche ist radial nach innen gerichtet, um den Ausstoß von Verunreinigungsstoffen zu fördern, die im dynamischen Betrieb der Dichtung in die Grenzfläche eindringen.
- Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung, die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, die dem Stator zugeordnet ist und im dynamischen Betrieb des Rotors mit dem Stator ortsfest ist und im dynamischen Betrieb des Rotors von einer Oberfläche des Rotors nicht berührt wird.
- Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung mit einem Grenzflächenmuster zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors, die zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer und eine radial innere Ausscheidungskammer aufweisen, um die Dichtungsleistung zu verbessern.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung mit einer teilweise durch einen radial nach innen gerichteten Vorsprung des Rotors definierten radial äußeren Ausscheidungskammer zum radialen Ausstoßen von Verunreinigungsflüssigkeit nach außen, um die Dichtungsleistung zu verbessern.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung, die eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche zwischen dem Stator und dem Rotor aufweist, die in einem Mittelteil des Labyrinthpfads positioniert ist und die bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist. Dieses Merkmal stellt sicher, dass jeglicher mit dem dynamischen Kontakt des Rotors mit dem Stator in Zusammenhang stehende Verschleiß die wichtigen Ausscheidungsgrenzflächen nicht beschädigt.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Labyrinthdichtung mit einer schmiermittelkontaktierten Oberfläche des Stators mit einer Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche, die den Rückfluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung in der Unterseite des Stators zu dem Schmiermittelsammelbehälter der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft verbessert.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und eine oder mehrere ringförmige elastomere Dichtungen und mindestens eine Grenzflächenpassage, die zwischen den gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors angeordnet ist, aufweist, wobei die mindestens eine Grenzflächenpassage eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators und einem ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung des Rotors, der eine ringförmige Innenfläche aufweist, die den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators überlappt, aufweist, wobei die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage sich in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Referenzlinie nach außen und nach hinten verjüngt.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung mit dem Stator ortsfest ist und im dynamischen Betrieb von einer Oberfläche des Rotors nicht berührt wird.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer und eine radial innere Ausscheidungskammer aufweisen.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist und ferner eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche aufweist, die in einem Mittelteil des Labyrinthpfads zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet ist, bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors schafft, wenn sich der Rotor im dynamischen Betrieb der Dichtung axial in Richtung des Stators bewegt.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors eine teilweise durch einen radial nach innen gewandten Vorsprung des Rotors definierte radial äußere Ausscheidungskammer zum radialen Ausstoßen der Verunreinigungsflüssigkeit nach außen im dynamischen Betrieb definieren, um die Dichtungsleistung zu verbessern.
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei der Stator eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss des Schmiermittels durch eine Ablassöffnung in der Unterseite des Stators verbessert.
- KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
- Die Erfindung wird anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von typischen Ausführungsformen, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, die einen Teil dieser Offenbarung bilden, gelesen, klarer zu verstehen sein.
-
1a und1b zeigen perspektivische Ansichten der Innenfläche bzw. der Außenfläche des Rotors. -
2a und2b stellen perspektivische Ansichten der Außenfläche bzw. Innenfläche des Stators dar. -
3 zeigt eine Schnittansicht des Rotors getrennt vom Stator. -
4 zeigt eine Schnittansicht des Rotors in Angriff mit dem Stator an einer Welle. -
5 zeigt eine Schnittsicht der unteren Teile des Rotors getrennt vom Stator. -
6 zeigt eine geteilte Konfiguration des Rotors und des Stators. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
1a ,1b und3 –5 zeigen einen Rotor1 , der eine nach vorne gerichtete ringförmige Wand2 , die sich radial von einem Innendurchmesser(ID)-Rand in der Nähe der Welle90 zu einem Außendurchmesser(OD)-Rand erstreckt, und einen ersten distalen ringförmigen Vorsprung4 , der sich von der nach vorne gerichteten Wand2 zu einem distalen Ende6 nach hinten erstreckt, aufweist. Der ringförmige distale Vorsprung4 hat eine innere ringförmige Oberfläche8 , die sich im Winkel θ relativ zu der axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt. Die innere ringförmige Oberfläche8 ist typischerweise eine maschinell bearbeitete kegelstumpfförmige Oberfläche mit einem spitzen Winkel θ von mindestens 1°, typischer mindestens 2°, noch typischer mindestens 3°, bis zu 45°, typischerweise bis zu 15°, typischer bis zu 10° und noch typischer bis zu 5°. - Ein zweiter ringförmiger Zwischenvorsprung
10 erstreckt sich zu einem distalen Ende12 mit einer zu einer axialen Bezugslinie100 im Wesentlichen rechtwinkligen Oberfläche und hat eine innere ringförmige Oberfläche13 , die sich im Wesentlichen parallel zu der axialen Bezugslinie100 erstreckt. Der zweite Zwischenvorsprung10 definiert mit dem distalen Vorsprung4 eine Kanaloberfläche9 dazwischen. - Ein dritter proximaler ringförmiger Vorsprung
14 erstreckt sich nach hinten zu einem distalen Ende16 . Der dritte proximale Vorsprung14 hat mindestens eine in der Innenoberfläche des dritten Vorsprungs14 in der Nähe der nach vorne gerichteten Wand2 gebildete erste ringförmige Ausnehmung18 zum Halten einer entsprechenden ersten elastomeren Dichtung80 , die die ringförmige Grenzfläche zwischen dem Rotor1 und der Welle90 abdichtet. Die elastomere Dichtung80 wird an der Welle der Gerätschaft zusammengedrückt und hält jegliche externen Verunreinigungsstoffe dichtend davon ab, entlang der Welle90 der Gerätschaft und in die rotatorisch angetriebene Gerätschaft einzudringen, und hindert auch Öl- oder Fettschmiermittel innerhalb der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft daran, entlang der Welle90 in die Atmosphäre auszutreten. Die elastomere(n) Dichtung(en)80 greift an der Welle90 an, um den Rotor im dynamischen Betrieb der Gerätschaft zu treiben. - Eine erste ringförmige Schulter
20 ist in der Innenoberfläche des dritten Vorsprungs14 von der ersten ringförmigen Ausnehmung18 aus axial nach hinten gebildet und eine zweite ringförmige Schulter22 ist in der Innenoberfläche von der zweiten ringförmigen Schulter22 aus nach hinten gebildet, die das Ende16 definiert. Das distale Ende16 hat eine Oberfläche, die zur axialen Bezugslinie100 im Wesentlichen rechtwinklig ist. Der dritte Vorsprung14 definiert mit dem zweiten Zwischenvorsprung10 eine Kanaloberfläche15 dazwischen. -
2a ,2b und3 –5 zeigen einen Stator31 , der einen ringförmigen Körper34 mit einer nach hinten gewandten ringförmigen Fläche32 und einer Wand42 mit einer ringförmigen Oberfläche33 am Innendurchmesser in der Nähe der Welle90 und einer ringförmigen Oberfläche62 am Außendurchmesser, die für Presspassungs-Einfügung in eine zylinderförmige Bohrung im Inneren des Gehäuses H der Gerätschaft konfiguriert ist, aufweist. Die Presspassungs-Grenzfläche der ringförmigen Oberfläche62 am Außendurchmesser schafft eine primäre Dichtung des Stators innerhalb des Gehäuses. Eine in der ringförmigen Oberfläche62 am Außendurchmesser gebildete ringförmige Ausnehmung64 kann ein optionales Dichtungsmittel als ein sekundäres Dichtungsmittel empfangen, um Leckage von Schmiermittel entlang der Oberfläche62 zu verhindern. - Eine in der Innenoberfläche
33 des Körpers34 in der Nähe der rückseitigen Fläche32 gebildete tiefe ringförmige Ausnehmung36 definiert eine sich verjüngende nach vorne gerichtete Wand58 , wodurch eine Schmiermittelrückkehrausnehmung geschaffen wird. Die Verjüngung der nach vorne gerichteten Wand58 verbessert die Rate der Rückführung des Schmiermittels zu der Ablassöffnung89 hinunter und zurück zu dem Sammelbehälter der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft. - Die äußere ringförmige Oberfläche
62 des Stators31 erstreckt sich axial nach vorne zu einer Anschlagschulter66 , die einen Anschlag definiert, wenn der Stator31 axial in die Aufnahmebohrung des Gehäuses H der rotatorisch angetriebenen Gerätschaft eingeführt wird, wie in4 gezeigt. Die maschinell bearbeitete Anschlagschulter66 lässt auch den Stator bündig mit dem Gehäuse abschließen, um eine korrekte Ausrichtung mit der Welle90 sicherzustellen. - Sich axial und radial erstreckende Vorsprünge erstrecken sich von und Ausnehmungen sind gebildet in dem Körper
34 , um mit der gegenüberliegenden Fläche des Rotors Grenzflächen zu bilden und Hohlräume zu definieren. Die Wand42 erstreckt sich von dem distalen Ende der radialen Wand40 axial nach vorne, um eine nach vorne gewandte ringförmige Ausnehmung37 (3 ) zu definieren. Ein erster ringförmiger koaleszenter Dichtungsring81 ist innerhalb eines durch die Ausnehmung37 des Stators31 und die in dem hinteren Teil (axialen) Teil des dritten Vorsprungs14 des Rotors1 gebildete Ausnehmung22 definierten ringförmigen Hohlraums angeordnet. Der erste ringförmige koaleszente Dichtungsring81 ist dem Stator31 zugeordnet und bewegt oder dreht sich im dynamischen Betrieb des Rotors1 typischerweise nicht (das heißt, er bleibt ortsfest). Im dynamischen Betrieb berührt oder kontaktiert der sich drehende Rotor den ersten koaleszenten Dichtungsring81 nicht. Ein zweiter ringförmiger koaleszenter Dichtungsring82 ist wenigstens teilweise innerhalb einer radial in dem Körper34 des Stators gebildeten zweiten ringförmigen Ausnehmung56 angeordnet. Der zweite ringförmige koaleszente Dichtungsring82 bleibt im dynamischen Betrieb des Rotors1 auch ortsfest. Der innerhalb der Ausnehmung56 des Stators31 angeordnete koaleszente Dichtungsring82 wird auch nicht von dem sich erstreckenden Endteil16 des dritten Vorsprungs14 berührt oder kontaktiert, auch nicht, wenn sich der Rotor1 und die Welle90 mit Betriebsgeschwindigkeit drehen. - Eine Verrastung
28 mit einer Schulter27 und einer sich verjüngenden Vorderkante29 erstreckt sich radial von dem Ende16 des dritten Vorsprungs14 , um eine Einrichtung zum Verriegeln des Rotors1 in betriebsmäßiger Beziehung zu dem Stator31 bereitzustellen, wie später beschrieben wird. - Ein nach vorne gerichteter Teil
44 erstreckt sich sowohl radial als auch axial von dem Statorkörper34 und weist einen ringförmigen ganz außen angeordneten sich radial erstreckenden Vorsprung46 mit einem sich verjüngenden, maschinell bearbeiteten distalen Rand48 auf. Der distale Rand48 ist typischerweise eine kegelstumpfförmige Oberfläche mit dem spitzen Winkel θ relativ zu der axialen Bezugslinie100 . Eine zweite Ablaufschulter68 wird maschinell axial an der Rückseite des Vorsprungs46 hergestellt, um einen Kanal zwischen dem Gehäuse H und den am distalsten angeordneten Teilen des Stator-Rotors zu definieren, um das Ablaufen der Verunreinigungsflüssigkeit von einem Eintritt in die Labyrinthdichtung weg zu unterstützen. - Wenn der Rotor
1 in betriebsmäßiger Beziehung zu dem Stator31 steht, definiert der maschinell bearbeitete distale Rand48 mit der Innenoberfläche8 des distalen Vorsprungs des Rotors4 , der den äußersten distalen Rand des Stators überlappt, eine sich verjüngende ringförmige Grenzflächenpassage70 . Diese sich verjüngende Grenzflächenpassage definiert den Ursprungsseintrittspunkt eines flüssigen Verunreinigungsstoffs in die Dichtung zwischen dem distalen Rand des sich drehenden Rotors und dem ortsfesten Stator. Der Eintritt in die und der Pfad entlang der Grenzflächenpassage ist radial nach innen gerichtet, um den Ausstoß von Verunreinigungsstoffen zu fördern, die im dynamischen Betrieb der Dichtung in die Grenzfläche eindringen. - Der nach vorne gerichtete Teil
44 des Statorkörpers34 weist auch einen Vorsprung50 mit einem maschinell bearbeiteten distalen Ende52 auf, der sich von der maschinell bearbeiteten radialen Oberfläche53 axial nach vorne erstreckt. Die Oberfläche des distalen Endes52 und die Oberfläche des maschinell bearbeiteten distalen Endes52 sind im Wesentlichen rechtwinklig zu der axialen Bezugslinie100 . Wenn der Rotor1 betriebsmäßig in Beziehung zu dem Stator31 steht, bildet das maschinell bearbeitet distale Ende12 des Zwischenvorsprungs10 des Rotors1 mit der axialen Oberfläche53 des Stators eine zweite radiale Grenzflächenpassage72 , während das distale Ende52 des Vorsprungs50 des Stators31 mit der maschinell bearbeiteten Innenoberfläche15 des Rotors eine dritte radiale Grenzflächenpassage74 bildet. Außerdem ist die ringförmige Innenoberfläche des Zwischenvorsprungs10 einer vierten axialen Grenzflächenpassage76 zugewandt angeordnet, die sie mit der ringförmigen äußeren Oberfläche des Vorsprungs50 bildet. - Die Vorsprünge und Ausnehmungen des sich gegenüberliegenden Rotors und Stators definieren eine sich radial erstreckende äußere Ausscheidungskammer
24 , die durch den distalen Vorsprung4 , die Kanaloberfläche9 und den Zwischenvorsprung10 des Rotors1 , die sich im dynamischen Betrieb drehen, und die axiale Oberfläche53 des Stators31 , die ortsfest ist, definiert ist. Die äußere Ausscheidungskammer24 ist in Fluidverbindung mit der sich verjüngenden Grenzflächenpassage70 und der zweiten axialen Grenzflächenpassage72 . Im Betrieb wird jeglicher flüssige Verunreinigungsstoff, der durch die sich verjüngende Grenzflächenpassage70 und in die äußere Ausscheidungskammer24 gelangt, getroffen und von dem sich drehenden Zwischenvorsprung10 radial nach außen geschleudert. - Eine zweite innere Ausscheidungskammer
26 ist durch den Vorsprung50 und den nach vorne gerichteten Teil44 des Stators31 , die im dynamischen Betrieb ortsfest sind und den dritten Vorsprung14 und die Kanaloberfläche15 des Rotors1 , der sich dreht, definiert. Die zweite innere Ausscheidungskammer26 ist in Fluidverbindung mit der dritten Grenzflächenpassage74 . - Eine optionale ringförmige Verunreinigungsstoffsammelausnehmung
54 ist in der Innenoberfläche des nach vorne gerichteten Teils44 des Stators31 gebildet und ist dafür ausgelegt, jegliche Verunreinigungsflüssigkeit zu sammeln, die durch die Grenzflächenpassagen70 ,72 ,74 und76 gelangen könnte, bevor sie den zweiten ringförmigen koaleszenten Haltedichtungsring82 erreicht. Die äußere Ausscheidungskammer24 und die innere Ausscheidungskammer26 bilden ein Paar radial angeordneter Ausscheidungskammern, die die Dichtungsleistung verbessern. Eine rechtwinklig zur axialen Bezugslinie100 angeordnete virtuelle radiale Ebene kann einen Teil sowohl der äußeren Ausscheidungskammer24 als auch der inneren Ausscheidungskammer26 durchlaufen. - Die Labyrinthdichtung weist auch eine Einrichtung zum Verriegeln des Rotors
1 mit dem Stator31 nach Zusammenbau auf, um eine axiale Trennung des Rotors1 von dem Stator31 zu verhindern. Die Verrastung28 und der Dicht- und Haltering82 schaffen eine Verriegelungseinrichtung, die die axiale Trennung des Rotors von dem Stator verhindert, wenn axiale Anpassungen an bestimmten Zentrifugalprozesspumpen vorgenommen werden oder sonstige axiale Bewegungen oder Ausrichtungen der Welle erforderlich sind. Die ringförmige Ausnehmung56 in dem Statorkörper34 ist mit einer Breite gebildet, die im Wesentlichen die des Querschnittsdurchmessers des Dichtungselements82 ist, und ist mit einer radialen Tiefe gebildet, die typischerweise weniger als etwa eine Hälfte des Durchmessers des Dicht- und Halterings82 ist. Um den Verriegelungsvorgang zu erreichen, wird der Dicht- und Haltering82 in die Ausnehmung56 eingeführt und wird der Stator auf die Welle90 und in das Gehäuse eingeführt. Da der Rotor in die Zusammenfügung mit dem Stator gepresst wird, wird der elastomere Dicht- und Haltering82 von der führenden abgeschrägten Oberfläche29 der Verrastung28 verformt und nach oben in die Ausnehmung56 gezwungen, bis die Verrastung28 an der Ausnehmung56 vorbei gelangt ist, wodurch es möglich wird, dass sich der Dicht- und Haltering82 hinter der Schulter27 der Verrastung29 auf seine natürliche Form ausdehnt. Sobald er sich in der Verriegelungsposition befindet, blockiert der Dicht- und Haltering82 die relative axiale Bewegung des Rotors von dem Stator weg, außer wenn übermäßige axiale Kraft auf den Rotor wirkt, die bewirkt, dass die Schulter27 der Verrastung durch das elastomere Material der Dichtung82 schert. Weitere Details solch eines Verriegelungsmechanismus sind inUS-Patent 5,378,000 beschrieben, dessen Offenbarung hierin in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme integriert ist. - Der Stator
31 ist dazu ausgelegt und konfiguriert, eine Wanderung des Schmiermittels in die Labyrinthdichtung zu verhindern und das Schmiermittel effektiv zu dem Sammelbehälter der Gerätschaft zurückzuführen. Typischerweise verhindert die Viskosität des Schmiermittels dessen Wanderung in die schmalen Grenzflächenpassagen der Labyrinthdichtung. Jedes Schmiermittel, das entlang Grenzflächenpassagen zwischen der Welle90 und der seitlichen Wand42 wandern könnte, trifft auf die maschinell bearbeitete Grenzfläche79 zwischen dem Ende43 der seitlichen Wand42 des Stators und der Innenschulter20 des proximalen Vorsprungs14 des Rotors und gelangt durch die axiale Grenzfläche78 , bevor es die koaleszente Dichtung81 erreicht, die in dem von der Ausnehmung37 des Stators31 und der Ausnehmung22 des proximalen Vorsprungs14 gebildeten ringförmigen Hohlraum angeordnet ist. - Die Vorrichtung weist eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche zwischen dem Stator und dem Rotor auf, die in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads positioniert ist. Zweck der Kontaktverhinderungsgrenzfläche ist es, eine erste Kontaktgrenzfläche des Rotors mit dem ortsfesten Stator zu schaffen, wenn sich der Rotor, obwohl er an der Welle
90 befestigt ist, im dynamischen Betrieb axial in Richtung des Stators bewegt. Vorzugsweise ist die Kontaktverhinderungsgrenzfläche bezüglich des Labyrinthdichtungspfads innen angeordnet und typischerweise bezüglich der mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen, zum Beispiel Grenzfläche70 und72 , innen angeordnet und bezüglich mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche, zum Beispiel der Grenzfläche79 oder koaleszenten Dichtung81 , innen angeordnet. Dieses Merkmal schafft eine zugeordnete Oberfläche für jeglichen Kontakt und Verschleiß, die mit dem dynamischem Kontakt des Rotors mit dem Stator in Verbindung stehen, und hindert die Vorsprungselemente und Oberflächen, die die anderen Grenzflächen, wie z. B. Grenzflächen70 und72 , bilden, daran, im dynamischen Betrieb der Dichtung miteinander in Kontakt zu kommen, wodurch Verschleiß und Schaden an den Grenzflächen verhindert werden und die Ausscheidungsleistung der Dichtung aufrechterhalten wird. In der in den Figuren gezeigten erläuterten Ausführungsform ist die Kontaktverhinderungsgrenzfläche aus einer dritten zwischen dem distalen Ende52 des Vorsprungs50 des Stators31 und der maschinell bearbeiteten Innenoberfläche der nach vorne gerichteten Wand2 des Rotors definierten axialen Grenzflächenpassage74 gebildet. Das Ende52 des Vorsprungs50 wird maschinell auf eine Größe gebracht, dass es erst in Kontakt mit der Innenoberfläche der nach vorne gerichteten Wand2 des Rotors kommt, wenn sich der Rotor axial in Richtung des Stators bewegt. Alternativ kann die Kontaktverhinderungsgrenzfläche aus einem axialen Vorsprung des Rotors und einer komplementären Oberfläche des Stators gebildet werden. - Ein unterer Teil des nach vorne gerichteten Teils
44 des Statorkörpers34 des Stators31 wird durch bekannte Mittel entfernt, um eine Verunreinigungsstoffablassöffnung88 bereitzustellen, wie in2a und2b gezeigt. Jeder flüssige Verunreinigungsstoff, wie z. B. Waschwasser, das bei der routinemäßigen Reinigung aus Hochdruckschläuchen abgegeben wird, oder andere Flüssigkeiten oder Dämpfe in der Umgebung, die durch die oder zu den Grenzflächenpassagen70 ,72 ,74 und76 gelangen und sich in der ringförmigen äußeren Kammer24 und inneren Kammer26 oder in den ringförmigen Ausnehmungen54 sammeln, gelangt nach unten und läuft aus der Ablassöffnung88 ab. Der ringförmige distale Vorsprung4 , der sich vollständig um den Umfang des Rotors herum erstreckt, wie in4 gezeigt, hat an der Unterseite eine abwärts abfallende Oberfläche8 , die den Ablass von Verunreinigungsflüssigkeit aus der Dichtung unterstützt. Die Grenzflächenspalte70 ,72 ,74 und76 werden vorzugsweise mit einer hohen Toleranz und dem engstmöglichen Abstand maschinell hergestellt. -
6 zeigt eine andere Ausführungsform des Rotors und Stators in einer geteilten Konfiguration, die es ermöglicht, dass die Dichtung an einer Welle der Gerätschaft an ihrem Platz installiert wird, ohne dass der Rotor oder der Stator über das Ende der Welle90 geschoben werden müssen. Der Rotor weist einen oberen Rotorteil1a und einen unteren Rotorteil1b auf, die sich gegenüberliegen und im Wesentlichen identisch sind und von denen jeder eine Gewindebohrung91 und eine Durchgangsbohrung92 aufweist, die in den sich gegenüberliegenden Teilen des Rotorkörpers gebildet sind, die Gewindebefestigungselemente93 zum Befestigen der Teile1a und1b an der Welle90 aufweisen. Der Stator weist einen oberen Statorteil31a , der zwei sich gegenüberliegende Durchgangsbohrungen92 hat, und einen gegenüberliegenden unteren Statorteil31b , der zwei sich gegenüberliegende Gewindebohrungen91 hat, zum Empfangen von Gewindebefestigungselementen93 zum Befestigen der Teile31a und31b an der Welle90 auf. Längen des O-Ringschnurbestands85 sind in den jeweiligen Ausnehmungen in dem oberen Rotor1 und in dem unteren Rotor1b und Teilen des oberen Stators31a und des unteren Stators31b positioniert, um die elastomeren Dichtungselemente zu bilden. - Es ist zu verstehen, dass Änderungen an der Erfindung gemacht werden können, die ein Fachmann im Anwendungsbereich der beiliegenden Ansprüche erdenken könnte. Aus diesem Grund sind sämtliche hierin betrachteten Ausführungsformen, die den Nutzen der Erfindung erreichen, nicht im vollständigen Detail gezeigt worden. Andere Ausführungsformen können entwickelt werden, solange sie nicht vom Geist der Erfindung oder vom Anwendungsbereich der beiliegenden Ansprüche abweichen.
Claims (18)
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung und mindestens eine Grenzflächenpassage, die zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors angeordnet ist, aufweist, wobei die mindestens eine Grenzflächenpassage eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators und einem ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung des Rotors aufweist, der eine ringförmige innere Oberfläche aufweist, die den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators überlappt, wobei sich die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt.
- Labyrinthdichtung nach Anspruch 1, wobei der spitze Winkel mindestens 2° und bis zu 15°, und typischer mindestens 3° und bis zu 5° ist.
- Labyrinthdichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung im dynamischen Betrieb des Rotors mit dem Stator ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors berührt wird.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer und eine radial innere Ausscheidungskammer aufweisen.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors eine teilweise durch einen radial nach innen gewandten Vorsprung des Rotors definierte radial äußere Ausscheidungskammer zum radialen Ausstoßen von Verunreinigungsflüssigkeit nach außen definieren, um die Dichtungsleistung zu verbessern.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 1–5, ferner aufweisend eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche, die in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet ist und bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors schafft, wenn der Rotor sich im dynamischen Betrieb der Dichtung axial zu dem Stator hin bewegt.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei die Kontaktverhinderungsgrenzfläche einen axialen Vorsprung des Stators aufweist.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei der Stator eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung in der Unterseite des Stators verbessert.
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung im dynamischen Betrieb des Rotors mit dem Stator ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors berührt wird.
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer und eine radial innere Ausscheidungskammer aufweisen.
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist und ferner eine Kontaktverhinderungsgrenzfläche aufweist, die in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnet ist, bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors schafft, wenn sich der Rotor im dynamischen Betrieb der Dichtung axial zu dem Stator hin bewegt.
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors einen teilweise durch einen radial nach innen gewandten Vorsprung des Rotors definierte radial äußere Ausscheidungskammer zum radialen Ausstoßen von Verunreinigungsflüssigkeit nach außen im dynamischen Betrieb definieren, um die Dichtungsleistung zu verbessern.
- Labyrinthdichtung, die einen Stator und einen berührungslosen Rotor aufweist und mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung aufweist, wobei der Stator eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung in der Unterseite des Stators verbessert.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die mindestens eine ringförmige elastomere Dichtung im dynamischen Betrieb des Rotors mit dem Stator ortsfest ist und im dynamischen Betrieb nicht von einer Oberfläche des Rotors berührt wird.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 9 und 11–14, wobei die sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und des Rotors zwei radial angeordnete Ausscheidungskammern definieren, die eine radial äußere Ausscheidungskammer und ein radial innere Ausscheidungskammer zum radialen Ausstoßen von Verunreinigungsflüssigkeit nach außen aufweisen, wobei die radial äußere Ausscheidungskammer teilweise durch einen radial nach innen gewandten Vorsprung des Rotors definiert ist.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 9–10 und 12–15, die ferner eine in einem Zwischenteil des Labyrinthpfads zwischen dem Stator und dem Rotor angeordnete Kontaktverhinderungsgrenzfläche aufweist, die bezüglich mindestens zwei Verunreinigungsstoffausscheidungsgrenzflächen und mindestens einer Schmiermittelausscheidungsgrenzfläche innen angeordnet ist und eine erste Kontaktgrenzfläche zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Stators und Rotors schafft, wenn sich der Rotor im dynamischen Betrieb der Dichtung axial zu dem Stator hin bewegt, und wobei die Kontaktverhinderungsgrenzfläche vorzugsweise einen axialen Vorsprung des Stators aufweist.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 9–12 und 14–16, wobei der Stator eine Schmiermittelsammelausnehmung mit einer sich verjüngenden Oberfläche hat, die den Fluss von Schmiermittel durch eine Ablassöffnung in der Unterseite des Stators verbessert.
- Labyrinthdichtung nach einem der Ansprüche 9–17, wobei die mindestens eine Grenzflächenpassage eine radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage zwischen einem ringförmigen äußersten sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators und einem ringförmigen sich nach hinten erstreckenden distalen Vorsprung des Rotors, der den sich radial erstreckenden Vorsprung des Stators überlappt, aufweist, wobei die radial äußerste ringförmige Grenzflächenpassage sich in einem spitzen Winkel relativ zu einer axialen Bezugslinie nach außen und nach hinten verjüngt, wobei der spitze Winkel vorzugsweise mindestens 2° und bis zu 15°, und typischer mindestens 3° und bis zu 5° ist.
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